Nếu lượng nước ngọt này phải mua từ cảng sẽ gây tốn kém cho chủ tàu và đặc biệt là không chủ động được lượng nước ngọt trên tàu khi hoạt động tuyến dài hoặc mua phải nước ngọt với chất lượng kém. Để khắc phục được vấn đề này, trên những con tàu trọng tải lớn, hoạt động tuyến quốc tế chủ tàu đều đã trang bị thiết bị chưng cất nước ngọt để tận dụng nhiệt thải từ động cơ Diesel chính tàu thủy. Nước ngọt được tạo ra theo nguyên lý bay hơi và ngưng tụ nước biển ở nhiệt độ và áp suất. Công suất của thiết bị chưng cất nước ngọt được lắp đặt tùy thuộc vào trọng tải tàu và số lượng thuyền viên làm việc trên tàu hay nói cách khác là nhu cầu sử dụng nước ngọt trên tàu.
Mặc dù nước ngọt chưng cất được từ nước biển nghèo vi chất, song lượng tạp chất là rất ít, không đáp ứng được nhu cầu của cơ thể con người nhưng rất tốt đối với máy móc thiết bị (như là làm mát cho máy móc, thiết bị hay dùng cho nồi hơi), nó ít gây ăn mòn hay tạo cặn trên bề mặt chi tiết làm mát. Nước chưng cất được thường dùng cho sinh hoạt của thuyền viên (tắm, giặt,...). Để đảm bảo sức khỏe cho thuyền viên, ngoài hệ thống nước ngọt sinh hoạt, trên tàu còn trang bị hệ thống nước uống (drinking water) để cung cấp nước uống và nấu ăn.
Trong quá trình khai thác thiết bị chưng cất nước ngọt, chúng ta thường gặp phải một số trục trặc sau đây:
- Sản lượng thiết bị chưng cất giảm;
- Không đạt được áp suất chân không;
- Không duy trì được áp suất chân không;
- Nồng độ muối của nước sau chưng cất cao.
1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị chưng cất nước ngọt.
Sau khi đóng van phá chân không, kiểm tra và đưa các van về vị trí làm việc. Khởi động bơm ejector cấp nước làm mát cho bầu ngưng, cấp nước biển vào bầu bay hơi và cấp nước biển cho ống phun (ejector). Nhờ ״air ejector״ và ״brine ejector״ mà không khí và cặn muối được hút ra khỏi thân máy, áp suất chân không giảm dần. Theo dõi đồng hồ áp suất chân không, khi áp suất chân không đạt ít nhất 700mmHg thì mở van nước ngọt từ hệ thống nước ngọt làm mát máy chính vào bầu bay hơi. Nước biển trong bầu bay hơi nhận nhiệt từ nước ngọt có nhiệt độ cao để sôi và bay hơi. Hơi nước từ bầu bay hơi đi qua tấm phá sương (demist), tấm này có nhiệm vụ giữ lại hạt sương có kích thước lớn. Hạt sương nhỏ đi qua tấm phá sương lên bầu ngưng, trao nhiệt cho nước biển trong bầu ngưng và ngưng tụ thành nước ngọt. Nước ngọt sinh ra được bơm nước ngọt (distillate pump) hút về két.
Trên đường ống đẩy của bơm nước ngọt có lắp bộ cảm biến và báo động nồng độ muối. Khi nồng độ muối của nước sau chưng cất lớn hơn giá trị đặt, hệ thống sẽ đưa tín hiệu mở van điện từ, nước sẽ được xả ra ngoài mà không cho về két nước ngọt.
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị chưng cất nước ngọt
2. Quy trình vận hành thiết bị chưng cất nước ngọt.
2.1. Đưa thiết bị chưng cất vào hoạt động.
- Đóng van phá chân không;
- Đưa các van về đúng vị trí làm việc;
- Chuẩn bị và khởi động bơm ejector;
- Khi áp suất chân không đạt từ 700mmHg, mở van cấp nước ngọt từ hệ thống nước ngọt làm mát máy chính vào bầu bay hơi (điều chỉnh lượng nước ngọt vào bầu bay hơi bằng van bypass);
- Theo dõi kính thủy trên bầu ngưng, khi mực nước trên ½ kính thủy thì chạy bơm nước ngọt;
- Điều chỉnh sản lượng bơm nước ngọt phù hợp với lượng nước ngọt sinh ra.
2.2. Theo dõi và điều chỉnh các thông số.
- Duy trì ổn định mực nước trên kính thủy;
- Duy trì nhiệt độ thân máy không quá 50°C;
- Duy trì áp suất chân không, không nhỏ hơn 700mmHg;
- Theo dõi khả năng trao đổi nhiệt của bầu ngưng;
- Điều chỉnh lượng nước biển cấp vào bầu bay hơi hợp lý;
- Theo dõi sản lượng của máy;
- Theo dõi nồng độ muối của nước sau chưng cất, duy trì nhỏ hơn 10ppm;
- Theo dõi tình hình làm việc của bơm ejector, bơm nước ngọt.
2.3. Dừng thiết bị chưng cất nước ngọt.
- Dừng cấp nước ngọt từ hệ thống nước ngọt làm mát máy chính vào bầu bay hơi;
- Theo dõi kính thủy của bầu ngưng, khi mực nước thấp hơn ½ kính thủy thì tắt bơm nước ngọt và đóng van;
- Mở từ từ đến khi mở hết van phá chân không;
- Tắt bơm ejector, đóng tất cả các van.
3. Các biện pháp nâng cao an toàn, hiệu quả khai thác thiết bị chưng cất nước ngọt.
3.1. Trường hợp thứ nhất: Sản lượng của thiết bị chưng cất giảm
Biện pháp:
- Vệ sinh sạch bề mặt trao đổi nhiệt của bầu ngưng, bầu bay hơi
- Tăng lượng nước biển cấp vào bầu bay hơi
- Tăng lượng nước ngọt từ hệ thống nước ngọt làm mát máy chính vào bầu bay hơi
- Vệ sinh mặt thay đổi tiết diện (orifice) có thể bị tắc, bẩn
3.2. Trường hợp thứ hai: Không đạt được áp suất chân không
Biện pháp:
+ Đối với bơm ejector:
- Bảo dưỡng, sửa chữa duy trì bơm luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt
- Kiểm tra, xử lý khi bơm bị không khí lọt vào (bị air)
- Kiểm tra, vệ sinh phin lọc hút của bơm
+ Đối với thân máy:
- Kiểm tra, khắc phục các vị trí bị dò hở, không khí lọt vào
- Tháo, vệ sinh các ejector nozzles (brine ejector, air ejector), có thể bị mòn hoặc quá bẩn
3.3. Trường hợp thứ ba: Không duy trì được áp suất chân không
Biện pháp:
- Duy trì cân bằng giữa lượng nước chưng cất được với sản lượng của bơm nước sau chưng cất (distillate pump) để đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt của bầu ngưng tụ
- Kiểm tra, khắc phục các vị trí bị dò hở, không khí lọt vào
3.4. Trường hợp thứ tư: Nồng độ muối của nước sau chưng cất cao
Biện pháp:
- Giảm sản lượng của thiết bị chưng cất nước ngọt
- Chỉ khai thác ở vùng nước biển sạch (nồng độ muối cao có thể do chất lượng nước biển thấp)
- Kiểm tra, xử lý hoặc thay mới khi tấm phá sương (demist) bị bục, thủng
Bài viết từ Khoa Khai thác máy tàu biển - Trường cao đẳng Hàng hải I