CSDL Ngành điện

Giải pháp ngăn ngừa hiện tượng rỗ oxy trong lò hơi: Lựa chọn an toàn hơn thay thế cho Hydrazine

01/06/2025 10:22 Số lượt xem: 6

Những người vận hành lò hơi giàu kinh nghiệm đều hiểu rõ nguy cơ ăn mòn cục bộ nghiêm trọng do oxy gây ra trong hệ thống lò hơi. Hiện tượng này còn gọi là “rỗ oxy”, xảy ra khi oxy hòa tan trong nước tiếp xúc trực tiếp với bề mặt kim loại bên trong lò hơi, chủ yếu là thành và ống. Quá trình ăn mòn diễn ra qua ba giai đoạn chính:

■ Oxy hòa tan. Ngay cả một lượng nhỏ oxy hòa tan cũng có thể gây ra các vấn đề ăn mòn nghiêm trọng. Oxy phản ứng với kim loại (thường là sắt hoặc thép) trên các bề mặt bên trong của lò hơi.

■ Ăn mòn điện hóa. Oxy tạo ra phản ứng điện hóa làm xuất hiện các vết rỗ cục bộ trên bề mặt kim loại. Các vết rỗ nhỏ hình thành trên bề mặt kim loại, có thể nhanh chóng phát triển rộng hơn và ăn sâu theo thời gian.

■ Hư hỏng lan rộng. Các vết rỗ này làm yếu cấu trúc vật liệu, dễ gây rò rỉ, làm giảm hiệu suất hoạt động và rút ngắn tuổi thọ của lò hơi, thậm chí có thể dẫn đến các sự cố nghiêm trọng.

Mức độ rỗ oxy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ oxy, nhiệt độ nước, độ pH, thành phần kim loại và tình trạng bề mặt kim loại của lò hơi. Nếu không kiểm soát tốt, hiện tượng này có thể gây thiệt hại lớn (Hình 1) từ chi phí sửa chữa tốn kém, ngừng máy đột xuất đến nguy cơ hư hỏng toàn bộ hệ thống lò hơi. Đây là lý do tại sao việc xử lý nước cẩn thận và kiểm soát oxy luôn là yêu cầu bắt buộc trong công tác bảo trì lò hơi hơi nước.

Hình 1. Hình ảnh cận cảnh này cho thấy một ống bị hỏng do rỗ oxy. Mức độ rỗ có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố bao gồm hàm lượng oxy cao trong nước lò hơi (Ảnh st)

Hydrazine: Hiệu quả nhưng nguy hiểm

Từ lâu, người ta đã dùng Hydrazine (N₂H₄) trong lò hơi như một chất tẩy rửa oxy và chất ức chế ăn mòn. Hydrazine phản ứng với oxy hòa tan trong nước lò hơi, ngăn ngừa sự ăn mòn liên quan đến oxy của bề mặt kim loại trong hệ thống lò hơi. Hóa chất này phản ứng với oxy hòa tan tạo thành nước và nitơ từ đó bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn rỗ, hình thành rỉ sét và đóng cặn. Hydrazine cũng giúp tạo ra một lớp màng bảo vệ trên các bề mặt kim loại, thông qua quá trình thụ động hóa, làm giảm hơn nữa khả năng ăn mòn.

Thông thường, người vận hành sẽ bổ sung hydrazine vào nước lò hơi với liều lượng rất nhỏ và kiểm soát chặt chẽ để duy trì tính chất hóa học của nước và bảo vệ tính toàn vẹn của hệ thống lò hơi. Tuy nhiên, hydrazine là hóa chất độc hại, ăn mòn, không màu, dễ cháy và có khả năng gây ung thư. Do đó, việc sử dụng hydrazine đòi hỏi quy trình nghiêm ngặt và có các trang thiết bị an toàn chuyên dụng. Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại ngày nay, nhiều nhà máy đang tìm kiếm các phương án thay thế an toàn hơn.

Giải pháp thay thế hoàn toàn hydrazine

Tập đoàn Cortec (Mỹ) đã phát triển S-15, một giải pháp thay thế ít độc tính hơn, an toàn hơn và có thể thay thế hoàn toàn hydrazine. S-15 kết hợp các amin trung hòa dễ bay hơi bằng một chất tẩy oxy/chất thụ động hóa kim loại. Công thức này hoạt động theo ba cách chính. Trước tiên, nó trung hòa các chất có tính axit và tăng độ pH, tạo ra một môi trường kiềm giúp giảm nguy cơ ăn mòn axit. Thứ hai, môi trường kiềm này cho phép chất tẩy oxy/chất thụ động hóa hoạt động nhanh hơn nhằm giảm oxy trong nước. Thứ ba, S-15 thụ động hóa các khu vực đã bắt đầu gỉ bằng cách chuyển đổi hematit (gỉ đỏ mềm) thành magnetit (rỉ đen cứng). S-15 cũng hoạt động ở pha hơi khi nước lò hơi bốc hơi thành hơi nước, mang S-15 đến để bảo vệ các bề mặt phía trên mực nước cũng như các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nước.

Người vận hành có thể dễ dàng đưa S-15 vào bộ khử khí, bể nước cấp hoặc trống hơi (Hình 2). Ngoài ra. nó cũng có thể đóng vai trò là thành phần chính trong các công thức xử lý nước tùy chỉnh. S-15 ổn định nhiệt và có hiệu quả cao trong việc ức chế sự ăn mòn từ oxy và CO₂. Nó có thể tái chế với nước ngưng tụ và thường có hiệu quả ở liều liên tục rất tiết kiệm từ 2-5ppm (phần triệu). S-15 không để lại cặn rắn trong hệ thống lò hơi hoặc làm giảm chất lượng hơi nước.

Hình 2. Các bộ tách bao hơi thể hiện ở đây cho thấy hư hỏng rỗ nghiêm trọng (Ảnh st)

Dù mỗi quốc gia có quy định riêng về hydrazine, sự xuất hiện của một giải pháp an toàn hơn như S-15 xứng đáng nhận được sự quan tâm. Khi đưa S-15 vào chương trình xử lý nước hoặc chiến lược bảo trì lò hơi, các nhà máy không chỉ chủ động phòng tránh rỗ oxy mà còn giảm thiểu rủi ro liên quan đến hydrazine. Đây là một hướng đi an toàn và bền vững hơn trong vận hành công nghiệp.