Một bộ trao đổi nhiệt dù được lựa chọn tối ưu đến đâu cũng sẽ không thể phát huy hết tiềm năng nếu không được vận hành đúng cách và bảo dưỡng định kỳ. Hơn nữa, trong bối cảnh công nghệ không ngừng phát triển, việc nắm bắt các xu hướng mới và những cải tiến đột phá trong lĩnh vực thiết bị trao đổi nhiệt sẽ giúp các doanh nghiệp và cá nhân đón đầu tương lai, tối ưu hóa hơn nữa việc sử dụng năng lượng và tài nguyên. I. Vận Hành, Bảo Trì và Khắc Phục Sự Cố Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt – Đảm Bảo Hiệu Suất và Tuổi Thọ Một chiến lược vận hành và bảo trì hiệu quả là chìa khóa để tối đa hóa lợi ích từ Heat Exchanger. 1. Hướng Dẫn Lắp Đặt Cơ Bản Việc lắp đặt đúng kỹ thuật ngay từ đầu là nền tảng cho sự vận hành ổn định: - Kiểm tra trước khi lắp đặt: Đảm bảo thiết bị không bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển. Kiểm tra các cổng kết nối, gioăng (đối với GPHE), và các phụ kiện đi kèm. - Vị trí lắp đặt: Chọn vị trí có không gian đủ rộng để thao tác lắp đặt, vận hành và bảo trì sau này (đặc biệt quan trọng đối với việc tháo lắp bó ống của STHE hoặc các tấm của GPHE). Đảm bảo nền móng vững chắc, chịu được tải trọng của thiết bị khi chứa đầy môi chất. - Kết nối đường ống: · Đường ống phải được căn chỉnh thẳng hàng với các đầu nối của thiết bị trao đổi nhiệt để tránh gây căng thẳng cơ học lên thiết bị. Nên sử dụng các khớp nối mềm (flexible joints) nếu cần thiết để hấp thụ rung động và sự giãn nở nhiệt của đường ống. · Lắp đặt các van chặn (isolation valves) ở đầu vào và đầu ra của cả hai dòng môi chất để cô lập thiết bị khi cần bảo trì. · Lắp đặt van an toàn (safety relief valves) nếu có nguy cơ quá áp. · Lắp đặt các thiết bị đo lường (nhiệt kế, áp kế) ở các vị trí thích hợp để theo dõi thông số vận hành. · Đảm bảo chiều dòng chảy của môi chất đúng theo thiết kế (ví dụ, dòng ngược chiều để đạt hiệu suất cao nhất). - Thông hơi và xả đáy: Bố trí các van thông hơi (vent valves) ở điểm cao nhất để loại bỏ không khí bị kẹt và van xả đáy (drain valves) ở điểm thấp nhất để xả cặn hoặc tháo hết môi chất khi cần. - Cách điện (Insulation): Nếu thiết bị trao đổi nhiệt làm việc với môi chất có nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, cần có lớp cách nhiệt phù hợp để giảm tổn thất nhiệt và đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành. 2. Quy Trình Vận Hành An Toàn và Hiệu Quả Khởi động: Luôn khởi động dòng chảy của môi chất lạnh trước, sau đó mới từ từ mở van cho dòng môi chất nóng. Điều này giúp tránh sốc nhiệt đột ngột cho thiết bị. Tăng dần lưu lượng và nhiệt độ của các môi chất đến giá trị làm việc thiết kế, theo dõi chặt chẽ các thông số nhiệt độ, áp suất. Kiểm tra rò rỉ tại các mối nối, gioăng. Trong quá trình vận hành: Thường xuyên theo dõi và ghi lại các thông số vận hành (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng của các dòng môi chất). So sánh với các giá trị thiết kế để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường (ví dụ: giảm hiệu suất truyền nhiệt, tăng tổn thất áp suất). Lắng nghe các tiếng động bất thường có thể báo hiệu sự cố bên trong. Tắt thiết bị: Giảm từ từ và đóng dòng chảy của môi chất nóng trước, sau đó mới đóng dòng chảy của môi chất lạnh. Nếu thiết bị ngừng hoạt động trong thời gian dài, cần xem xét việc xả hết môi chất và làm sạch để tránh ăn mòn hoặc đóng cặn. 3. Tầm Quan Trọng Của Bảo Trì, Bảo Dưỡng Định Kỳ Bảo trì định kỳ giúp: Duy trì hiệu suất truyền nhiệt: Loại bỏ cặn bẩn làm giảm hệ số truyền nhiệt. Tăng tuổi thọ thiết bị: Phát hiện và khắc phục sớm các vấn đề ăn mòn, mài mòn. Giảm chi phí sửa chữa lớn: Ngăn ngừa các hư hỏng nghiêm trọng. Đảm bảo an toàn vận hành. Tiết kiệm năng lượng: Thiết bị sạch sẽ hoạt động hiệu quả hơn, cần ít năng lượng hơn để bơm môi chất và đạt được nhiệt độ mong muốn. Lịch trình bảo dưỡng phụ thuộc vào loại thiết bị trao đổi nhiệt, tính chất môi chất và điều kiện vận hành, nhưng thường bao gồm kiểm tra định kỳ (hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng) và bảo dưỡng lớn (hàng năm hoặc dựa trên tình trạng thực tế). 4. Các Phương Pháp Làm Sạch và Bảo Dưỡng Phổ Biến - Làm sạch cơ học: · Đối với STHE: Làm sạch bên trong ống: Sử dụng bàn chải chuyên dụng (thủ công hoặc dùng máy), que thông, hoặc tia nước áp lực cao (water jetting). Làm sạch bên ngoài ống (phía vỏ): Khó khăn hơn, có thể dùng tia nước áp lực cao nếu bó ống tháo rời được, hoặc các phương pháp hóa học. · Đối với GPHE: Tháo rời các tấm và làm sạch từng tấm bằng bàn chải mềm (không dùng bàn chải sắt gây xước) và tia nước áp lực thấp. · Ưu điểm: Hiệu quả với nhiều loại cặn cứng. · Nhược điểm: Cần dừng thiết bị, tháo lắp, tốn nhân công. Có thể gây hư hỏng bề mặt nếu không cẩn thận. - Làm sạch hóa học (Cleaning In Place - CIP): · Nguyên lý: Tuần hoàn dung dịch hóa chất tẩy rửa (axit, kiềm, hoặc dung môi chuyên dụng) qua thiết bị trao đổi nhiệt mà không cần tháo lắp. · Quy trình: Thường bao gồm các bước: xả rửa bằng nước, tuần hoàn dung dịch tẩy rửa ở nhiệt độ và thời gian thích hợp, xả rửa lại bằng nước, trung hòa (nếu cần). · Lựa chọn hóa chất: Phụ thuộc vào loại cặn (cặn vô cơ như canxi cacbonat thường dùng axit; cặn hữu cơ như dầu mỡ thường dùng kiềm hoặc dung môi) và vật liệu của thiết bị (đảm bảo hóa chất không ăn mòn thiết bị). Ví dụ: không dùng axit clohydric cho thép không gỉ nếu không có chất ức chế ăn mòn phù hợp. · Ưu điểm: Nhanh chóng, không cần tháo lắp (tiết kiệm thời gian và nhân công), có thể làm sạch các khu vực khó tiếp cận bằng phương pháp cơ học. · Nhược điểm: Cần lựa chọn hóa chất cẩn thận, chi phí hóa chất, vấn đề xử lý dung dịch thải sau CIP. - Các phương pháp khác: · Làm sạch bằng sóng siêu âm: Tạo ra các bọt khí nhỏ vỡ tung trên bề mặt cặn, hiệu quả với một số loại cặn. · Hệ thống bóng làm sạch tự động (cho STHE): Các quả bóng cao su nhỏ được tuần hoàn qua các ống để loại bỏ cặn mềm. - Kiểm tra và thay thế gioăng (đối với GPHE): Gioăng bị lão hóa, chai cứng, hoặc rách sẽ gây rò rỉ. Cần kiểm tra định kỳ và thay thế khi cần. - Kiểm tra rò rỉ: Sử dụng phương pháp thử áp lực bằng nước hoặc khí, hoặc các chất chỉ thị màu, huỳnh quang. Thiết bị trao đổi nhiệt, dù thường ẩn mình trong các hệ thống phức tạp, vẫn luôn là một thành phần thiết yếu, một "anh hùng thầm lặng" trong cuộc cách mạng công nghiệp và trong nỗ lực không ngừng của con người nhằm sử dụng năng lượng một cách khôn ngoan và hiệu quả. Hy vọng rằng loạt bài viết này đã cung cấp cho quý độc giả những kiến thức giá trị và một cái nhìn sâu sắc về Heat exchanger quan trọng này.
