Giáo trình Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN : VẬN HÀNH LỊ GIA NHIỆT, THIẾT BỊ NHIỆT NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Thiết bị nhiệt có ý nghĩa quan trọng cơng nghiệp chế biến dầu khí chiếm tỷ trọng tương đối lớn tổng đầu tư thiết bị Nhà máy Về mặt kỹ thuật cơng nghệ, thiết bị nhiệt có vai trị vơ quan trọng trọng việc trì nhiệt độ dịng cơng nghệ, lị phản ứng giá trị thích hợp nhằm đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm an toàn vận hành Các thiết bị đổi nhiệt cịn đóng vai trị đặc biệt việc giảm chi phí vận hành Nhà máy vấn đề bảo vệ môi trường nhờ khả tận dụng nguồn nhiệt thải, giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ nguồn thải vào môi trường Do đặc thù riêng, công nghiệp chế biến dầu khí sử dụng nhiều loại thiết bị nhiệt, số thiết bị chí thiết kế, chế tạo cho số mục đích sử dụng Thiết bị nhiệt có vai trị quan trọng hoạt động Nhà máy chế biến dầu khí Thiết bị nhiệt góp phần điều chỉnh chế độ cơng nghệ q trình nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn vận hành Ngoài ra, thiết bị nhiệt cịn góp phần trực tiếp gián tiếp giảm chi phí vận hành Nhà máy nhờ khả tận dụng nhiệt thừa từ trình công nghệ Cũng nhờ khả tận dụng nhiệt mà giảm lượng tiêu hao lượng chung toàn Nhà máy qua khơng giảm chi phí vận hành mà cịn góp phần tích cực vào hoạt động bảo vệ môi trường Như đề cập, ngành công nghiệp sử dụng nhiều loại thiết bị nhiệt khác giáo trình đề cập đến hai thiết bị chính: thiết bị trao đổi nhiệt tháp làm nguội Thiết bị nhiệt thiết bị quan trọng ngành lọc hóa dầu chế biến dầu khí Chính địi hỏi người thợ phải nắm cấu tạo, vận hành tháo lắp bảo dưỡng thành thạo Giáo trình trình bày cách có hệ thống kiến thức nguyên lý hoạt động cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt loại tháp làm nguội thường dùng cơng nghiệp dầu khí Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: GV Phạm Thị Hải Yến Ths Hồ Quang Phổ Th.S Chu Thị Ngọc Anh TS Nguyễn Huỳnh Đông Ks Phạm Công Quang Trang MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG 11 BÀI THÁP LÀM NGUỘI 18 1.1 CƠ BẢN VỀ THÁP LÀM NGUỘI 19 1.1.1 Giới thiệu chung 19 1.1.2 Phân loại tháp làm nguội nước .20 1.1.3 Thuật ngữ chuyên môn .28 1.1.4 Các thông số ảnh hưởng đến tính vận hành tháp làm nguội 30 1.1.6 Vật liệu chế tạo tháp làm nguội 33 1.1.7 Duy trì chất lượng nước hệ thống làm nguội 34 1.2 CẤU TRÚC CỦA THÁP LÀM NGUỘI 36 1.2.1 Giới thiệu chung 36 1.2.2 Bể chứa nước làm mát .36 1.2.3 Tháp 37 1.2.4 Hệ thống phân phối nước 38 1.2.5 Quạt làm mát nước 40 1.2.6 Thiết bị phân phối nước (Fill) .40 1.2.7 Thiết bị tách sương (drift eliminator) 41 1.2.8 Vỏ bọc tháp làm nguội (Casing) 42 1.3 THỰC TẬP VẬN HÀNH THÁP LÀM NGUỘI 43 1.3.1 Giới thiệu chung 43 1.3.2 Tuần hoàn nước làm mát .43 1.3.3 Các điều kiện vận hành khơng bình thường 44 BÀI THIẾT BỊ TRAO ĐỒI NHIỆT 48 2.1 CƠ BẢN VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 49 2.1.1 Các hình thức trao đổi nhiệt 49 2.1.2 Cách bố trí dịng chảy 54 2.1.3 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt .55 Thiết bị ngưng tụ - condensers 77 Trang 2.2 QUI TRÌNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 78 2.2.1 Giới thiệu chung vận hành .78 2.2.2 Vận hành thiết bị trao đổi nhiệt 79 2.2.3 Khởi động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt 80 2.2.4 Ngừng hoạt động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt 81 2.2.5 Các cố thường xảy thiết bị trao đổi nhiệt 81 2.3 THỰC TẬP VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 86 2.3.1 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có hai đầu cố định 86 2.3.2 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có đầu khơng cố định 89 2.3.3 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt gió có sử dụng quạt 91 2.3.4 Thực tập vận hành thiết bị trao đổi nhiệt mơ hình 92 BÀI LÒ GIA NHIỆT 105 3.1 KHÁI NIỆM VỀ SỰ CHÁY 106 3.1.1 Khái niệm ứng dụng lị gia nhiệt Phản ứng hóa học 106 3.1.2 Các yếu tố cần cho cháy 107 3.1.3 Sự cháy nhiên liệu 108 3.1.4 Giới hạn cháy .109 3.1.5 Nhiệt trình cháy 109 3.2 CẤU TẠO LÒ GIA NHIỆT 110 3.2.1 Kiểu lò 110 3.2.2 Các phận lò đốt 111 3.2.3 Cách bố trí dịng chảy lò 112 3.2.4 Ống ống nối 113 3.2.5 Hệ thống cung cấp khơng khí 114 3.2.6 Làm nóng khơng khí vào lị 115 3.2.7 Đầu đốt 116 3.2.8 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 118 3.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÒ GIA NHIỆT 119 3.3.1 Lượng oxy dư 119 3.3.2 Áp suất âm lò .120 3.3.3 Nhiệt độ đầu sản phẩm 121 3.3.4 Lưu lượng dòng nguyên liệu 122 3.3.5 Lưu lượng dòng nhiên liệu 122 Trang 3.3.6 Nhiệt độ khói lị .123 3.3.7 Hộp đầu ống 123 3.3.8 Lửa mồi 123 3.3.9 Ngọn lửa 123 3.4 VẬN HÀNH LÒ GIA NHIỆT TRÊN MƠ HÌNH 123 3.4.1 Các kiến thức vận hành thiết bị mơ hình 123 3.4.2 Mơ tả công nghệ 124 3.4.3 Quy trình khởi động lị gia nhiệt 125 3.4.4 Quy trình ngừng hoạt động lị gia nhiệt 126 3.4.5 Các tình cố lúc vận hành: 127 3.4.6 Đọc Sơ Đồ P&Id 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT  vận tốc trung bình d đường kính ống  độ nhớt chất lỏng Re hệ số Reynolds Q nhiệt lượng truyền thiết bị trao đổi nhiệt , W G 1, G lưu lượng khối lượng chất lỏng nóng lạnh , kg/s Cp1, Cp2 nhiệt dung riêng chất lỏng nóng lạnh, kJ/kg.oC t'1, t’2 nhiệt độ chất lỏng nóng lạnh đầu vào, oC t’’1, t’’2 nhiệt độ chất lỏng nóng lạnh đầu ra, oC Δt1 độ giảm nhiệt độ chất lỏng nóng Δt2 độ tăng nhiệt độ chất lỏng lạnh Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ngun lý làm mát q trình 20 Hình 1.2 Cấu hình thiết bị làm mát nước có cơng suất nhỏ 21 Hình 1.3 Tháp làm nguội nước loại đối lưu tự nhiên, kiểu ống khói (làm mát ngược dịng – hình trái) (làm mát chéo dịng – hình phải) 21 Hình 1.4 (a)Tháp làm nguội loại cưỡng bức, chéo dòng 22 Hình 1.5 Quạt ly tâm (trái) quạt hướng trục (phải) 23 Hình 1.6 Bố trí quạt cấp khơng khí cưỡng hỗ trợ cho tháp làm nguội nước đối lưu tự nhiên 23 Hình 1.7 Bố trí quạt hỗ trợ bên tháp làm nguội đối lưu tự nhiên .24 Hình 1.8 Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng loại cảm ứng, chéo dòng .24 Hình 1.9 Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng loại cảm ứng, dịng đơi, chéo dịng 24 Hình 1.10 Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng loại cảm ứng, dòng đơn, chéo dòng 25 Hình 1.11 Tháp làm nguội chế tạo lắp đặt theo kiện khơng tháo rời .26 Hình 1.12 Tháp làm nguội nhiều cell, chế tạo riêng ghép nơi sử dụng 26 Hình 1.13 Kết cấu tháp làm nguội công suất lớn kết ghép từ mô đun nhỏ 26 Hình 1.14 Cấu hình tháp làm nguội hình trịn, chéo dịng 27 Hình 1.15 Cấu hình tháp làm nguội cạnh, chéo dịng .27 Hình 1.16 Tháp làm nguội khơng có tiết diện trao đổi nhiệt (spray-fill), chéo dịng 28 Hình 1.17 Ví dụ cấu tạo tiết diện trao đổi nhiệt bên tháp làm nguội 28 Hình 1.18 Cấu tạo thiết bị đo nhiệt độ bầu ướt khơng khí 31 Hình 1.19 Thiết bị đo đồng thời nhiệt độ bầu ướt nhiệt độ bầu khô .31 Hình 1.20 Định nghĩa cooling range approach 32 Hình 1.21 Tuần hồn dịng khơng khí nóng, bảo hồ quay trở lại vào tháp làm nguội 32 Hình 1.22 Ảnh hưởng vận tốc gió đến phân bổ khơng khí khỏi tháp 33 Hình 1.23 Nguy hồi lưu dịng khơng khí nóng vào lại tháp cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng 33 Hình 1.24 Cấu tạo bể chứa nước tháp làm nguội 36 Hình 1.25 Giá đỡ tháp làm nguội 36 Hình 1.26 Cấu tạo mặt đáy bể bê tơng 37 Hình 1.27 Cấu tạo thân tháp làm nguội thép khơng rỉ 37 Hình 1.28 Cấu tạo thân tháp làm nguội bê tông 37 Hình 1.29 Hoạt động phân phối nước .38 Hình 1.30 Tháp làm nguội cells, sử dụng ống phân phối nước .38 Hình 1.31 Tháp làm nguội nước sử dụng ống đơi để phân phối nước theo kiểu chéo dòng 38 Hình 1.32 Cấu tạo hệ thống phân phối nước sử dụng ống 39 Trang Hình 1.33 Hệ thống phân phối nước (ngược chiều) .39 Hình 1.34 Các đầu phân phối nước nhựa cỡ lớn 39 Hình 1.35 Cấu tạo van cấp nước vận hành theo kiểu học 39 Hình 1.36 Cấu tạo thiết bị đo báo động thông số 40 Hình 1.37 Cấu tạo quạt làm mát chế tạo nhựa tăng cường sợi cacbo 40 Hình 1.38 Tiết diện dạng thanh: gỗ (hình trái) kim loại (hình phải) 41 Hình 1.39 Tiết diện dạng .41 Hình 1.40 Cấu tạo thiết bị giảm thất thoát nước gỗ 42 Hình 1.41 Cấu tạo thiết bị giảm thất thoát nước nhựa PVC, loại pass .42 Hình 1.42 Vỏ bọc tháp làm nguội 42 Hình 1.43 Độ bảo hồ khơng khí qua tháp làm nguội 43 Hình 1.44 “Ống khói” tháp làm nguội 43 Hình 1.45 Chu trình tuần hồn nước làm mát 44 Hình 1.46 Cấu hình tuần hoàn nước làm nguội để điều tiết nhiệt độ nước làm mát (không cao) trước vào tháp làm nguội .45 Hình 1.47 Cấu hình tuần hồn nước để điều tiết nhiệt độ nước làm mát trước vào tháp làm nguội 45 Hình 1.48 Cấu hình tháp làm nguội cho phép xử lý nước bẩn .46 Hình 2.1 Truyền nhiệt dẫn nhiệt 50 Hình 2.2 Truyền nhiệt đối lưu xảy trình gia nhiệt khơng khí 51 Hình 2.3 Nhiệt xạ truyền theo tất hướng 51 Hình 2.4 Màng chất lỏng tạo nên lưu chất trao đổi nhiệt lưu chất 53 Hình 2.5 Cách bố trí lưu chất bên thiết bị trao đổi nhiệt: chiều (co-curent) ngược chiều (countercurrent) 54 Hình 2.6 Thiết bị trao đổi nhiệt 1-2-shell-tube exchanger 55 Hình 2.7 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chum 57 Hình 2.8 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm .58 Hình 2.9 Các loại cấu tạo đầu, thân đuôi thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 58 Hình 2.10 Thiết bị đun sơi lại (Kettle) 60 Hình 2.11 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống 61 Hình 2.12 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm 61 Hình 2.13 Tấm ngăn thiết bị trao đổi nhiệt 62 Hình 2.14 Cách bố trí đường ống 63 Hình 2.15 Các kiểu vách ngăn xếp vách ngăn thiết bị trao đổi nhiệt 63 Hình 2.16 “Shell and heat exchangers” .64 Hình 2.17 Thiết bị trao đổi nhiệt ống cố định (Fixed tube sheet) 64 Hình 2.18 Thiết bị trao đổi nhiệt đầu di động (Packed floating head) 64 Hình 2.19 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động bên (Internal floating head) 65 Trang Hình 2.20 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động bên (Outside packed floating head) 65 Hình 2.21 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động bên (Pull-through floating head) 65 Hình 2.22 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu cố định pass phía ống pass phía vỏ ống .66 Hình 2.23 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có đầu cố định 67 Hình 2.24 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu cố định pass phía ống pass phía vỏ ống .67 Hình 2.25 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động 69 Hình 2.26 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, loại chữ U: loại pass ống (pass chiều với chiều dòng lưu chất bên ngồi ống, pass thứ nhì ngược chiều với chiều lưu chất bên ống), pass vỏ 69 Hình 2.27 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt dạng 71 Hình 2.28 Bố trí dòng chảy bên thiết bị trao đổi nhiệt dạng 71 Hình 2.29 Reboiler kiểu Kettle Chùm ống loại chữ U chùm ống thẳng .73 Hình 2.30 Bố trí reboiler Kettle đáy tháp chưng cất thiết bị reboiler 74 Hình 2.31 Thiết bị reboiler thermosyphon nằm ngang 75 Hình 2.32 Sơ đồ bố trí thiết bị reboilr thermosyphon tháp chưng cất 75 Hình 2.33 Cấu tạo thiết bị làm mát sử dụng nước 76 Hình 2.34 Thiết bị làm mát khơng khí loại cảm ứng (Induced draft) 77 Hình 2.35 Thiết bị làm mát khơng khí loại cưỡng (Forced draft) 77 Hình 2.36 Thiết bị ngưng tụ (pha khí chuyển thành pha lỏng) 78 Hình 2.37 Thiết bị ngưng tụ sử dụng khơng khí 78 Hình 2.38 Hiện tượng đóng cặn gây giảm bề mặt trao đổi nhiệt 84 Hình 2.39 Sử dụng nước áp lực để làm cặn bẩn bám ngồi ống 84 Hình 2.40 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có đầu cố định .87 Hình 2.41 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu cố định có tubesheet vỏ hàn cố định với 87 Hình 2.42 Vỏ nếp bù vỏ 87 Hình 2.43 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động .89 Hình 2.44 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt gió có sử dụng quạt 91 Hình 3.1 Quá trình đốt cháy nhiên liệu truyền nhiệt 107 Hình 3.2 Các yếu tố cần cho cháy (Tam giác cháy) 107 Hình 3.3 Phân loại lị gia nhiệt theo cách bố trí đầu đốt 110 Hình 3.4 Một số loại lị gia nhiệt điển hình 111 Hình 3.5 Cấu tạo lị gia nhiệt 112 Hình 3.6 Dòng chảy pass 113 Hình 3.7 Dịng chảy pass (nhiều pass) 113 Hình 3.8 Ống nối 113 Hình 3.9 Hộp đầu ống 113 Trang Hình 0.108 Đầu đốt khí có hịa trộn trước - Đầu đốt nhiên liệu dầu Khi ta sử dụng dầu làm nhiên liệu để đốt trước hết dầu phải phun thành giọt sương nhỏ, sau đem trộn với khơng khí Hình 0.109 mô tả súng phun dầu: người ta sử dụng nước để phân tán nhỏ dầu Hình 0.109 Đầu đốt nhiên liệu dầu - Đầu đốt kết hợp Ở người ta thiết kế kiểu đầu đốt sử dụng cho trường hợp nhiên liệu khí nhiên liệu dầu Súng phun dầu đặt đầu đốt di chuyển Khi nhiên liệu khí súng phun dầu tháo khỏi vùng cháy Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 117 Hình 0.110 Đầu đốt kết hợp 3.2.8 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu cung cấp cho lị đốt phải tích trữ, chế biến phân phối tới đầu đốt Đây nhiệm vụ hệ thống cung cấp nhiên liệu Hình 0.111 Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí Hệ thống cung cấp nhiên liệu phải cung cấp nhiên liệu cách ổn định nhiên liệu phải Hình 0.111 sơ đồ mơ tả hệ thống cung cấp nhiên liệu khí thơng thường Ở nhiên liệu khí tách loại lưu huỳnh, sau đưa tới thiết bị tách lỏng để tách hết lỏng khỏi khí nhiên liệu Cuối nhiên liệu đưa tới đầu đốt Một số vấn đề hệ thống cung cấp nhiên liệu thay đổi áp suất, hàm lượng lỏng nhiên liệu khí thay đổi thành phần nhiên liệu Trong vài trường hợp, ta bù vào cho thay đổi áp suất cách điều Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 118 chỉnh dòng nhiên liệu Hàm lượng lỏng khí điều khiển thơng qua vận hành thiết bị tách Thành phần nhiên liệu phải theo dõi thường xuyên qua máy phân tích Nếu có thay đổi ta cần phải thay đổi tốc độ dịng nhiên liệu khơng khí tới đầu đốt cách phù hợp Hình 0.112 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dầu 3.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÒ GIA NHIỆT 3.3.1 Lượng oxy dư Một yếu tố quan trọng để vận hành an toàn hiệu lượng khơng khí (hay oxy) lị đốt Lượng oxy dư lượng oxy thêm vào ngồi lượng tính tốn cần cho phản ứng cháy hoàn toàn Trong thực tế ta cung cấp lượng oxy đủ theo phương trình phản ứng khơng xảy phản ứng cháy hồn tồn trộn lẫn oxy nhiên liệu không đạt tới mức hồn hảo Vì người ta thường dùng dư lượng oxy lò đốt Nếu lượng oxy cho dư q gây lãng phí nhiên liệu, tính kinh tế giảm Hầu hết lị đốt thường dùng dư lượng oxy từ – 5% khói lị Hình 0.113 Đồ thị quan hệ lượng khơng khí dư lượng oxy khói lò Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 119 Chúng ta biết khơng khí chứa 21% oxy 79% nitơ, phần trăm oxy dư khơng khí dư lị khác Theo hình 3.1 ta thấy lượng oxy dư ÷ 5% tương ứng với lượng khơng khí dư ÷ 30% Chúng ta theo dõi lượng oxy dư thiết bị phân tích thành phần oxy có mẫu khói lị Một vài thiết bị phân tích khác lại đo lượng cacbon monoxit có khói Khói lị thường phân tích hai vùng đối lưu xạ Nếu hàm lượng oxy đo vùng xạ cao, chứng tỏ lượng khơng khí vào phận điều chỉnh khơng khí nhiều Nếu lượng oxy vùng đối lưu cao, chứng tỏ có rị rỉ khơng khí theo đường khác vào lò đốt Trong trường hợp lò đốt có nhiều đầu đốt, vùng cần phải có kiểm tra hàm lượng oxy thường xuyên Nếu lượng oxy dư vùng khơng vùng bị thiếu oxy, vùng khác lại thừa oxy Để tránh điều cần phải theo dõi điều chỉnh lượng khơng khí vào cách thích hợp 3.3.2 Áp suất âm lò Áp suất âm lò sinh dòng khí nóng lị Dịng khí nóng có tỷ trọng nhẹ so với khơng khí vào lị di chuyển lên phía lị Chính di chuyển lên tạo chênh lệch áp suất bên bên ngồi lị Giá trị áp suất âm lò (hay gọi giá trị draft) đo theo công thức sau : Draft = Áp suất khí – Áp suất lị Áp suất khí 14,7psi Áp suất có giá trị nhỏ 14,7psi gọi áp suất âm Giá trị áp suất âm thường đo ba vùng : Đáy lị, phía vùng đối lưu phía van ống khói Trong quan trọng giá trị phía vùng đối lưu áp suất âm nhỏ Áp suất âm nhỏ ống vùng đối lưu cản trở lên dịng khí Khi áp suất lị chuyển sang giá trị dương nhiệt tích tụ lại vịm ống khói gây hư hỏng cho lò Đồng thời áp suất dương nên khơng khí vào lị lúc đầu đốt bị tắt Áp suất âm lò điều chỉnh van ống khói Khi van ống khói mở, khói lị dễ dàng hơn, áp suất âm tăng lên Ngược lại van ống khói đóng, khói lị khơng được, áp suất âm lò giảm Tuy nhiên cần phải điều chỉnh van ống khói vị trí thích hợp Nếu ta mở q nhiều khơng khí vào lị nhiều gây lãng phí nhiên liệu Cịn mở van ống khói q lại gây hư hỏng lò tắt đầu đốt Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 120 Hình 0.114 Sự thay đổi áp suất theo vị trí lị 3.3.3 Nhiệt độ đầu sản phẩm Nhiệt độ đầu sản phẩm nhiệt độ dịng cơng nghệ sau rời khỏi lò đốt Nhiệt độ đo sau dòng nhập lại với Nhiệt độ đầu mong muốn điều chỉnh cách điều chỉnh lưu lượng dòng nhiên liệu tới đầu đốt Hình 0.115 Điều khiển nhiệt độ dịng cơng nghệ Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 121 Nhiệt độ đầu mong muốn điều chỉnh cách điều chỉnh lưu lượng dòng nhiên liệu tới đầu đốt Bộ hiển thị nhiệt độ sử dụng để theo dõi nhiệt độ dịng cơng nghệ Chúng ta điều chỉnh lưu lượng qua dịng để có nhiệt độ gần dòng 3.3.4 Lưu lượng dòng nguyên liệu Lưu lượng dòng nguyên liệu lượng nguyên liệu gia nhiệt đơn vị thời gian Mỗi dòng có điều khiển lưu lượng điều khiển việc đóng van hay mở van Để có cân dịng đóng mở van nên Nếu cần thiết phải thay đổi lưu lượng tổng điều khiển cần phải điều chỉnh cho có lưu lượng dịng Hình 0.116 Điều khiển lưu lượng dịng ngun liệu Hình 0.117 Điều khiển lưu lượng dòng nguyên liệu theo kiểu tỉ lệ (ratio) Một vài lị đốt có điều khiển kiểu ratio hay bias, điều khiển tự động giữ cân dòng mà lưu lượng nguyên liệu tổng thay đổi 3.3.5 Lưu lượng dòng nhiên liệu Lưu lượng dòng nhiên liệu tới đầu đốt thường điều chỉnh nhiệt độ đầu sản phẩm Nếu nhiệt độ đầu sản phẩm nhỏ giá trị mong muốn (set point), tín hiệu điều khiển truyền tới van làm van mở Nhiên liệu cung cấp tới đầu đốt nhiều lúc nhiệt độ đầu tăng lên Ngược lại, nhiệt độ đầu lớn giá trị set point van đóng bớt lại Khi lượng nhiên liệu cung cấp tới đầu đốt thay đổi lượng khơng khí vào lị phải thay đổi theo để trì phản ứng cháy thích hợp lị Để chắn có đủ lượng oxy cho phản ứng cháy, khơng khí nên tăng trước tăng nhiên liệu ngược lại Lượng khơng khí nên giảm sau giảm nhiên liệu Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 122 3.3.6 Nhiệt độ khói lị Nhiệt độ khói lị nhiệt độ khói rời khỏi lị đốt Theo dõi nhiệt độ khói lị biết lượng nhiệt thất Nhiệt độ khói q cao kết việc đốt nhiều, nhiệt độ đầu sản phẩm giá trị set point Điều cho thấy hiệu suất truyền nhiệt lò đốt kém, nhiệt thất nhiều Trong trường hợp nhiệt độ khói tăng nhanh cách đột ngột rị rỉ ống chứa dịng cơng nghệ Trong trường hợp phải ngừng hoạt động lò tức khắc Lưu ý: Khi ngưng hoạt động phải tiếp tục cho dầu qua ống dùng nước dẫn qua liên tục để đẩy dầu làm nguội ống Tránh tượng cốc hóa làm tắc tồn đường ống dẫn dầu 3.3.7 Hộp đầu ống Khi có khói từ hộp đầu ống, có rị rỉ cháy hộp Đơi lửa khói từ hộp đầu ống hút ngược vào lị Khi điều xảy cần phải nhìn vào lò đốt phát Các hộp đầu ống thường nối với phận cung cấp nước Bộ phận cho phép dập tắt cháy xảy hộp Lưu ý không mở cửa hộp rò rỉ lúc lò hoạt động, lửa bùng gây nguy hiểm cho người vận hành 3.3.8 Lửa mồi Lửa mồi vừa có tác dụng mồi lửa vừa có tác dụng đốt tất khí đến lị tránh tích tụ khí lị Vì lửa mồi ln ln trì suốt thời gian đầu đốt cháy Ngọn lửa mồi kiểm tra cách nhìn trực tiếp từ ngồi lị đốt, cần làm điều thường xuyên 3.3.9 Ngọn lửa Chúng ta kiểm tra hoạt động đầu đốt cách kiểm tra kiểu lửa qua cửa sổ lò Một điểm đặc biệt lưu ý lửa không chạm vào ống điều xảy gây tượng nhiệt ống phá hỏng ống Đồng thời nhiệt tạo cốc hố ống gây vỡ ống 3.4 VẬN HÀNH LÒ GIA NHIỆT TRÊN MƠ HÌNH 3.4.1 Các kiến thức vận hành thiết bị mơ hình Mục đích phần mềm Heater HT001 đào tạo cho vận hành viên nguyên tắc để vận hành lị gia nhiệt mơ hình mơ Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 123 Hệ thống mơ hình động tạo hội cho học viên xác định thiết bị thiết bị gia nhiệt, mơ tả hoạt động lò gia nhiệt, khởi động ngừng hoạt động lò gia nhiệt theo quy trình hướng dẫn, xử lý cách an tồn hiệu có xáo trộn cố trình vận hành Hệ thống điều khiển mơ hình động gồm: Hệ thống Fied (FOD) thực thao tác tay trường điều khiển van block, máy nén, bơm, van bypass, turbine… - Hệ thống DCS (Distributed control system) thực thao tác điều khiển tự động, điều chỉnh thông số tỉ lệ, thông số mực, nhiệt độ…của điều khiển Bộ điều khiển hệ thống DCS có chế độ: MAN (Điều khiển tay), AUTO (Điều khiển tự động) CAS (cascade-điều khiển phân tầng) Mỗi chế độ điều khiển tương ứng với chế độ cài đặt hiển thị thông số: - - Set point (SP): Thông số người điều khiển cài đặt hệ thống DCS - Process variable (PV): Thông số công nghệ thực tế hiển thị hệ thống - Out put (OP): Phần trăm độ mở đầu điều khiển Với chế độ MAN ta cài đặt OP, với chế độ AUT cài đặt SP Riêng chế độ CAS sử dụng với thiết bị có chế độ đa tầng, chế độ CAS chế độ điều khiển MAN AUT khơng có tác dụng Một số điều khiển tín hiệu gồm: - Bộ điều khiển tín hiệu dịng FIC (Follow indicator controller) Bộ điều khiển tín hiệu mực (Level indicator controller) Bộ điều khiển tín hiệu nhiệt độ (Temprature indicator controller) Bộ điều khiển tín hiệu áp suất (Pressure indicator controller) 3.4.2 Mơ tả cơng nghệ Dịng công nghệ điều khiển lưu lượng vào vùng đối lưu lò gia nhiệt Dòng gia nhiệt sơ trước tiếp tục vào vùng xạ Trong vùng xạ, phần lớn nhiệt lượng truyền sang dịng cơng nghệ để nâng nhiệt độ dòng lên nhiệt độ mong muốn Nhiệt độ khỏi lị dịng cơng nghệ hiệu chỉnh hay trì cách điều khiển lưu lượng dịng nhiên liệu đưa đến đầu đốt Hiệu suất cháy nhiên liệu trì cách hiệu chỉnh độ mở van ống khói phận điều khiển khơng khí Nhiệt lượng dư thừa mà dịng cơng nghệ không nhận dùng để gia nhiệt cho lưu lượng nhỏ nước Lượng nhiệt thu hồi nhờ hàng ống phụ vùng đối lưu lò Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 124 3.4.3 Quy trình khởi động lị gia nhiệt Kiểm tra chắn tất điều khiển chế độ Manual tất khóa liên động (interlock) chế độ bypass 2.Mở van chặn dẫn dòng lineup qua dòng dòng cách van SW008 SW009 tương ứng Mở điều khiển dòng HFC01 HFC02 chế độ Manual với tốc độ dòng chảy 75 m3/giờ với dịng Mở van (root valve) chặn khơng khí để khơng khí đến đầu đốt, HHC03 HHC04 62% Mở DOD (Drop out door) SW04 làm khí lị Mở van chặn đầy từ từ dòng nước vào lò khoảng 15-20 phút kiểm tra lượng O2 lò phân tích O2 HAI01 Theo dõi điều áp lò HPC04 để điều chỉnh đạt giá trị áp suất âm mong muốn cách sử dụng van ống khói HIC001 (HHC01) Giữ van bypass HIC (HHC02) mở 30% Mở van hút HIC006 (HHC006) quạt FD 22% cà khởi động mô tơ quạt FD SW005 Sau đóng DOD SW004 Đóng van cấp nước mở dịng khí đến đầu đốt mồi cách mở SW003 10 Bật đầu đốt khu vực đánh lửa SW002 11 Chuyển điều khiển áp suất lò PIC004 sang chế độ auto với SV 0.14 WC 12 Mở quạt ID cách sử dụng SW006 từ từ đóng van ống khói HIC001 13 Ngay áp suất lị ổn định bắt đầu cấp nhiên liệu cách sử dụng van điều áp nhiên liệu PIC003 tay (manually) 14 Nhập số lượng đầu đốt khí nhiên liệu vào danh mục giá trị (SP) FGB001 FGB002 cho dãy 15 Từ từ tăng dòng nhiên liệu để gia nhiệt Nhiệt độ đầu ra, COT điều khiển tăng lên không 500C/giờ Tăng từ từ hai dòng 16 Cung cấp dòng dầu nhiên liệu cách mở lại van HIC005 (HHC05) 17 Mở van điều khiển áp suất dầu nhiên liệu, PIC002 (HPC02) tay đến 20% để thiết lập lưu thông cho đầu đốt dầu nhiên liệu Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 125 18 Đồng thời khởi động đầu phun nước cách điều khiển chuyển DPIC001 (HDPC01) sang chế độ AUTO với SV 2.13 19 Để đốt đầu đốt dầu hàng 2, điền số lượng đầu đốt dầu cho FOB001 FOB002 20 Tăng nhiệt độ đầu sản phẩm (COT) theo mức yêu cầu 21 Tăng từ từ dòng nguyên liệu cho dòng 22 Điều khiển nhiệt độ sảng phẩm đầu (TIC001) tăng dần trình đốt 23 Lựa chọn dầu ngun liệu/khí ngun liệu cách bật FO sang chế độ Cascade 24 Khi giá trị nhiệt độ sản phẩm đầu gần đạt giá trị thiết kế, bật thiết bị ddieeu fkhieenr dầu nguyên liệu (FO) sang chế độ cascade tăng thêm nhiệt độ đầu cách điều khiển tay MV TIC001 (Manual) 25 Khi nhiệt độ đầu sản phẩm đạt giá trị thiết kế chuyển TIC001 sang chế độ AUTO 26 Thông qua hoạt động thiết bị phân tích lượng oxy dư AI001, để nhiên liệu cháy hoàn toàn , tăng thêm độ mở van điều khiển khơng khí vào lị điều chỉnh độ mở van ống khói, 27 Chuyển tồn điều khiển sang chế độ AUTO vơi giá trị SV thiết kế bật khóa liên động (interlock) sang Nomal Yêu cầu: Người vận hành phải hiểu quy trình khởi động Người vận hành phải thực theo bước quy trình Người vận hành phải thực quy trình cách trơi chảy 3.4.4 Quy trình ngừng hoạt động lị gia nhiệt Quy trình ngừng hoạt động bình thường lị gia nhiệt tiến hành theo bước sau: Do logic thiết bị FD, ID, DOD van ống khói chế độ hoạt động bình thường, nên cần tắt quạt FD lò bị ngừng hoạt động Hoặc ngừng hoạt động thiết bị ID FD tiếp tục chạy đến APH làm nguội Sau ngừng hoạt động FD Chuyển chế độ logic từ chế độ NORMAL sang chế độ BYPASS Giảm bớt nhiên liệu đốt để giảm nhiệt độ sản phẩm đầu nhiệt độ mong muốn Cài đặt nhiệt độ dầu nguyên liệu 300C Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 126 Khi nhiệt độ đầu sảng phẩm đạt 800C, ngừng cấp dầu khí nhiên liệu Khi nhiệt độ đầu dòng dạt gần đến nhiệt độ mơi trường ngừng cấp ịng dầu nguyên liệu cách đóng van block Quá trình làm mát lị tiếp tục đối lưu khơng khí tự nhiên u cầu: Người vận hành phải hiểu quy trình ngừng hoạt động Người vận hành phải thực theo bước quy trình Người vận hành phải thực quy trình cách trơi chảy 3.4.5 Các tình cố lúc vận hành: • Sự cố đường ống • Sự cố van ống khói • Sự cố van điều khiển lưu lượng nguyên liệu • cố thị lưu lượng dòng • Sự cố DOD • Sự cố hỏng quạt FD • Sự cố hỏng quạt ID • Sự cố hệ thống cấp nhiên liệu khí • Sự cố hệ thống cấp nhiên liệu dầu Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 127 3.4.6 Đọc Sơ Đồ P&Id Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 128 ❖ TĨM TẮT BÀI Trong này, số nội dung giới thiệu: Bài 3: Lò gia nhiệt Trang 129 - Khái niệm cháy - Cấu tạo lò gia nhiệt - Một số vấn đề lò gia nhiệt ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI Câu Phần trăm oxy dư khơng khí dư lò giống hay khác ? ? Câu Theo em lại cần phải có oxy dư lị? Tại phải khống chế lượng oxy dư lò ? Câu Nguyên nhân gây nên áp suất âm lò gì? Câu Nhiệt độ đầu sản phẩm gì? Nhiệt độ đầu mong muốn sản phẩm điều chỉnh nào? Câu Giải thích tượng nhiệt độ khói q cao, nhiệt độ đầu sản phẩm giá trị set point Câu Giải thích tượng nhiệt độ khói tăng nhanh cách đột ngột Câu Dựa vào kiến thức học 2, giải thích tượng hộp đầu ống có khói ngồi Bài 3: Lị gia nhiệt Trang 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu tiếng Việt: [1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt, Lưu hành nội bộ, 2017 - Tài liệu nước ngoài: Tài liệu tham khảo hệ thống phịng mơ hình [1] Prosimulator, Heater with APH HT001(version 3), Mar 2015 Tài liệu tham khảo Trang 131 ... Lò gia nhiệt thiết bị nhiệt nghề Vận hành thiết bị chế biến Dầu khí 3.3 Ý nghĩa vai trị mơ đun: Giáo trình trình bày cách có hệ thống kiến thức nguyên lý hoạt động cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt. .. 2: Thiết bị trao đổi nhiệt 30 11 2.1 Cơ thiết bị trao đổi nhiệt 8 2.2 Qui trình vận hành thiết bị trao đổi nhiệt 2 2.3 Thực tập vận hành, bảo dưỡng thiết bị trao đổi nhiệt 19 Bài 3: Lò gia nhiệt. .. chức phận lò gia nhiệt; A4 Liệt kê thông số vận hành lò gia nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt tháp làm nguội 4.2 Về kỹ năng: B1 Khởi động ngừng hoạt động lò gia nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt tháp