Van Cho Hệ Thống Hơi Công Nghiệp: Các Loại & Cách Chọn

Van cho hệ thống hơi công nghiệp không phải là một dòng van riêng biệt mà là tập hợp nhiều loại van và thiết bị được bố trí tại từng vị trí khác nhau để đóng ngắt, điều tiết, giảm áp, bảo vệ và xử lý nước ngưng. Một hệ thống hơi hoàn chỉnh có thể đồng thời sử dụng van cầu, van cổng, van giảm áp, van an toàn, van một chiều, van điều khiển, bẫy hơi và lọc Y.

Vì vậy, khi lựa chọn van hơi công nghiệp, chỉ biết DN và áp suất danh nghĩa thường chưa đủ. Cần xác định van đang nằm ở đường hơi chính, trạm giảm áp, nhánh cấp hơi cho thiết bị hay đường thu hồi nước ngưng, bởi mỗi vị trí có nhiệm vụ và điều kiện vận hành khác nhau.

Có thể hình dung một hệ thống cơ bản như sau:

Lò hơi → đường hơi chính → trạm giảm áp → nhánh cấp hơi → thiết bị sử dụng nhiệt → bẫy hơi → đường thu hồi nước ngưng → bồn cấp lò

Mỗi đoạn trong chuỗi này cần một nhóm van khác nhau.

Van nào được dùng trong hệ thống hơi?

Bảng dưới đây giúp hình dung nhanh vị trí của từng thiết bị:

Điểm quan trọng là không có một loại van hơi nào đảm nhiệm được toàn bộ các vị trí này.

Van cầu – dòng van quan trọng trên đường hơi

Van cầu là một trong những loại van được sử dụng nhiều trong hệ thống hơi khi cần vừa đóng ngắt vừa điều tiết dòng chảy.

Khác với van cổng có đường dòng tương đối thẳng, dòng hơi qua van cầu phải thay đổi hướng tại vùng seat. Điều này làm tổn thất áp suất cao hơn nhưng đổi lại van có khả năng kiểm soát lưu lượng tốt.

Van cầu thường xuất hiện tại:

• Nhánh hơi cấp tới thiết bị.
• Trước thiết bị trao đổi nhiệt.
• Đường bypass.
• Blowdown và drain tùy thiết kế.
• Vị trí cần đóng/mở tương đối thường xuyên.
• Tuyến cần điều chỉnh lưu lượng thủ công.

Với những hệ thống cần hạn chế rò rỉ ra ngoài qua stem packing, van cầu bellows sealed là một lựa chọn đáng chú ý.

BVALVE tại Tây Ban Nha hiện sản xuất các dòng van cầu bellows sealed theo DIN/ANSI, gồm phiên bản gang, gang cầu, WCB và CF8M với nhiều cấp áp suất. Một số model của hãng được công bố trực tiếp cho ứng dụng hơi, nước nóng và dầu tải nhiệt.

Nếu cần tìm hiểu riêng về chức năng này, IWISU đã có bài Van cầu hơi là gì? Tại sao van cầu thường sử dụng cho hệ thống hơi?

Van cổng – cô lập tuyến hơi chính

Nếu nhiệm vụ chính là:

mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn một tuyến hơi

thì van cổng thường là lựa chọn hợp lý hơn van cầu.

Khi mở hoàn toàn, đường dòng qua van cổng tương đối thẳng nên sụt áp thấp. Đây là lợi thế tại những tuyến mà van chủ yếu đóng vai trò isolation valve và trong phần lớn thời gian được giữ ở trạng thái mở hoàn toàn.

Ngược lại, không nên dùng van cổng như một van điều tiết thường xuyên.

Khi gate chỉ mở một phần, dòng hơi vận tốc cao có thể tác động trực tiếp lên wedge và bề mặt seat, gây rung và mài mòn. Bonney Forge cũng nêu rõ gate valve của hãng không được thiết kế cho throttling.

Do đó có thể nhớ đơn giản:

Cần cô lập tuyến → van cổng

Cần điều tiết → ưu tiên xem xét van cầu hoặc van điều khiển phù hợp

Van giảm áp – tạo đúng áp suất cho từng khu vực

Áp suất hơi tạo ra từ lò hơi hoặc đường hơi chính không phải lúc nào cũng phù hợp trực tiếp với thiết bị sử dụng.

Ví dụ một nhà máy có thể có một header hơi ở áp suất cao hơn, sau đó giảm xuống thành nhiều cấp áp khác nhau để cấp cho:

• Nồi nấu.
• Máy sấy.
• Thiết bị trao đổi nhiệt.
• Bồn gia nhiệt.
• Các dây chuyền sản xuất khác nhau.

Van giảm áp hơi có nhiệm vụ giảm và duy trì áp suất phía sau ở mức phù hợp với tải và thiết bị.

Một trạm giảm áp thực tế vì vậy không nên được hiểu đơn giản là chỉ có một chiếc van giảm áp.

Một cấu hình có thể gồm:

Van chặn → Lọc Y → Van giảm áp → thiết bị đo → hệ thống bảo vệ quá áp → van chặn

Cấu hình cuối cùng phải căn cứ vào thiết kế của hệ thống và yêu cầu của nhà sản xuất.

BVALVE cũng có dòng van giảm áp tự hoạt động bên cạnh van cầu, bẫy hơi và lọc Y, cho thấy các thiết bị này thường được xem như một nhóm giải pháp liên quan trong hệ thống hơi thay vì những sản phẩm độc lập.

Van an toàn – bảo vệ khi xảy ra quá áp

Van giảm áp và van an toàn không có cùng nhiệm vụ.

Van giảm áp làm việc trong quá trình vận hành bình thường nhằm giữ áp suất đầu ra ở mức cần thiết.

Van an toàn được sử dụng như một lớp bảo vệ khi áp suất tại thiết bị hoặc đường ống vượt giới hạn cài đặt.

Trong hệ thống hơi, van an toàn có thể được bố trí tại lò hơi, bình áp lực hoặc phía sau một hệ thống giảm áp tùy thiết kế.

Khi lựa chọn loại van này, ngoài DN và connection còn phải kiểm tra những thông tin như:

• Set pressure.
• Áp suất và nhiệt độ thiết kế.
• Lưu lượng xả yêu cầu.
• Môi chất.
• Back pressure.
• Vật liệu.
• Tiêu chuẩn thiết kế và thử nghiệm.

Vì vậy van an toàn hơi không nên được chọn đơn thuần bằng kích thước đường ống.

Van một chiều – ngăn dòng chảy ngược

Van một chiều có nhiệm vụ cho lưu chất đi theo một hướng và ngăn dòng ngược trở lại khi điều kiện áp suất thay đổi.

Trong hệ thống hơi và nước ngưng, van một chiều có thể xuất hiện tại:

• Đường hồi condensate.
• Sau một số bẫy hơi.
• Sau bơm nước ngưng.
• Tuyến có nhiều nhánh cùng nhập vào một header.
• Hệ thống cấp nước cho lò hơi.
• Một số tuyến bypass và auxiliary line.

Đặc biệt trên đường nước ngưng, nếu nhiều thiết bị cùng trả condensate về một header, thay đổi áp suất tại một nhánh có thể tạo xu hướng dòng chảy ngược.

Với nhiệt độ cao, vật liệu seat và trim phải được xem xét cẩn thận; không nên mặc định các gioăng mềm thường dùng cho nước đều thích hợp với hơi nóng.

Bẫy hơi – mắt xích giữa hơi và nước ngưng

Bẫy hơi không phải van đóng ngắt thông thường nhưng gần như không thể tách khỏi một hệ thống hơi hoàn chỉnh.

Sau khi hơi truyền nhiệt cho thiết bị, nó ngưng tụ thành nước. Nếu lượng nước này không được thoát ra đúng cách, thiết bị có thể:

• Giảm diện tích truyền nhiệt hiệu quả.
• Gia nhiệt chậm.
• Phát sinh rung và tiếng ồn.
• Tăng nguy cơ búa nước.
• Vận hành không ổn định.

Có ba nhóm nguyên lý bẫy hơi chính thường gặp:

• Bẫy hơi phao: phù hợp với tải nước ngưng liên tục như thiết bị trao đổi nhiệt.
• Bẫy hơi nhiệt động: thường gặp tại đường hơi chính và điểm gom nước ngưng.
• Bẫy hơi nhiệt tĩnh: phù hợp với một số ứng dụng gia nhiệt, tracing hoặc yêu cầu xả khí tốt.

BVALVE có cả bẫy hơi phao BV500 và bẫy hơi nhiệt động trong danh mục sản phẩm. Riêng BV500 được hãng thiết kế để xả nước ngưng liên tục, với các ứng dụng như thiết bị trao đổi nhiệt, bồn, lò và thiết bị sấy.

Điểm cần nhớ là bẫy hơi không nên chọn chỉ theo DN của đường ống. Khả năng xả phụ thuộc vào tải nước ngưng và chênh áp thực tế qua bẫy.

Lọc Y – thiết bị nhỏ nhưng ảnh hưởng nhiều van hơi

Hơi và nước ngưng trong hệ thống thực tế có thể mang theo:

• Gỉ sét đường ống.
• Xỉ hàn.
• Cặn.
• Tạp chất từ quá trình thi công và bảo trì.

Các hạt này đặc biệt bất lợi đối với những thiết bị có khe làm việc nhỏ như:

• Van giảm áp.
• Bẫy hơi.
• Van điều khiển.
• Một số van một chiều.
• Thiết bị đo.

Lọc Y thường được lắp trước những thiết bị cần bảo vệ để giảm nguy cơ cặn lọt vào seat hoặc cơ cấu điều khiển.

Trong một cụm bẫy hơi cơ bản, thường có thể gặp:

Van chặn → Lọc Y → Bẫy hơi → Van một chiều → Đường hồi nước ngưng

Vị trí và thành phần thực tế vẫn cần theo thiết kế của từng hệ thống.

Van hơi nên dùng gang, thép hay inox?

Không nên chọn vật liệu chỉ bằng câu:

“Môi chất là hơi nên dùng WCB.”

Điều cần kiểm tra là áp suất và nhiệt độ tại đúng vị trí van làm việc, sau đó đối chiếu với pressure-temperature rating của vật liệu, pressure class và tiêu chuẩn tương ứng.

Điểm này đặc biệt quan trọng bởi PN16, PN40, Class 150 hay Class 800 không phải một giá trị áp suất làm việc cố định ở mọi nhiệt độ.

Nhiệt độ càng thay đổi thì khả năng chịu áp cho phép của vật liệu và thiết kế cũng phải được kiểm tra theo tiêu chuẩn/catalogue tương ứng.

Van thép rèn cho hệ thống hơi áp suất cao

Khi đường ống có kích thước tương đối nhỏ nhưng áp suất hoặc nhiệt độ cao, van thép rèn là một nhóm sản phẩm rất đáng chú ý.

IWISU hiện cung cấp các dòng van thép rèn DEV/DKM và Bonney Forge, gồm những cấu hình như:

• Van cổng thép rèn.
• Van cầu thép rèn.
• Van một chiều thép rèn.
• Van bi thép rèn.
• Lọc Y thép rèn.

Nhóm DEV/DKM mà IWISU đang cung cấp có các cấu hình Class 800, 1500 và 2500 cùng những vật liệu như A105, F304 và F316 tùy dòng sản phẩm.

Bonney Forge cũng có danh mục forged steel gate, globe và check valve; catalogue chính hãng liệt kê riêng các cấu hình van thép rèn Class 800 và Class 1500, cùng các tiêu chuẩn như API 602 và ASME B16.34 cho các dòng liên quan.

Đây là nhóm sản phẩm phù hợp để xem xét cho những tuyến hơi áp suất cao, bypass, drain hoặc auxiliary line khi specification yêu cầu forged construction.

Hơi bão hòa và hơi quá nhiệt có chọn van giống nhau không?

Không nên coi tất cả môi chất “steam” là một điều kiện vận hành giống nhau.

Hơi bão hòa có mối quan hệ rõ giữa áp suất và nhiệt độ bão hòa, và được sử dụng rất phổ biến cho gia nhiệt công nghiệp.

Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa tại cùng áp suất và thường tạo yêu cầu khắt khe hơn đối với:

• Body material.
• Trim.
• Packing.
• Gasket.
• Seat.
• Bolting.
• Pressure-temperature rating.

Do đó một sản phẩm được ghi đơn giản là:

“Steam valve PN16”

chưa đủ để kết luận rằng nó phù hợp với mọi hệ thống hơi PN16.

Nhà cung cấp cần biết nhiệt độ vận hành thực tế.

5 lỗi thường gặp khi chọn van cho hệ thống hơi

Chọn van chỉ theo DN và PN

DN50 PN16 không phải specification hoàn chỉnh.

Cần thêm môi chất, nhiệt độ, vật liệu, kiểu kết nối và chức năng của van.

Dùng van cổng để điều tiết hơi

Van cổng phù hợp hơn với đóng/mở hoàn toàn. Điều tiết lâu dài có thể làm hỏng wedge và sealing surface.

Chỉ kiểm tra áp suất mà bỏ qua nhiệt độ

Khả năng chịu áp của van thay đổi theo nhiệt độ và vật liệu.

Không quan tâm nước ngưng

Một đường hơi có van tốt nhưng drainage kém vẫn có thể gặp búa nước, tiếng ồn và vận hành không ổn định.

Thay van theo kích thước mà không xác định nhiệm vụ

Hai van DN50 PN16 có thể thực hiện hai nhiệm vụ hoàn toàn khác nhau.

Một chiếc để isolation và một chiếc để control không nhất thiết có construction giống nhau.

Cần gửi gì khi hỏi giá van hơi công nghiệp?

Một RFQ tốt nên có ít nhất:

Nếu là bẫy hơi hoặc van giảm áp, cần thêm những dữ liệu riêng như tải nước ngưng, áp suất đầu vào, áp suất đầu ra hoặc áp suất đường hồi.

Thông tin càng đầy đủ thì việc lựa chọn model càng chính xác.

IWISU cung cấp các dòng van cho hệ thống hơi công nghiệp

IWISU hiện cung cấp nhiều nhóm van cho hệ thống hơi công nghiệp, từ các hệ hơi thông thường đến những đường ống có yêu cầu áp suất và nhiệt độ cao.

Danh mục có thể bao gồm:

• Van cầu và van cầu bellows sealed.
• Van cổng.
• Van một chiều.
• Van giảm áp.
• Van an toàn.
• Bẫy hơi.
• Lọc Y.
• Van thép rèn Class 800/1500/2500.
• Các phụ kiện phục vụ đường hơi và đường thu hồi nước ngưng.

Trong đó, BVALVE – Tây Ban Nha có danh mục khá tập trung vào ứng dụng hơi với van cầu bellows sealed, van giảm áp, bẫy hơi phao, bẫy hơi nhiệt động và lọc Y.

Đối với các tuyến áp suất cao, IWISU cũng cung cấp van thép rèn DEV/DKM và Bonney Forge, phục vụ những yêu cầu cần forged construction, Class cao và vật liệu phù hợp với điều kiện vận hành.

Điểm quan trọng khi lựa chọn không phải là tìm một sản phẩm có chữ “van hơi” trên catalogue, mà là xác định:

van nằm ở đâu → làm nhiệm vụ gì → áp suất bao nhiêu → nhiệt độ bao nhiêu → vật liệu và pressure class nào phù hợp.

Đó cũng là cách IWISU tiếp cận việc lựa chọn van cho đường hơi, hệ thống lò hơi và mạng thu hồi nước ngưng cho từng yêu cầu kỹ thuật cụ thể.