Nghiên cứu khả năng tận dụng nhiệt thải động cơ của hệ thống dầu nhiệt trên tàu dầu phục vụ việc hâm sấy nhiên liệu và dầu hàng

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo PHAN CHU TRINH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT THẢI ĐỘNG CƠ CỦA HỆ THỐNG DẦU NHIỆT TRÊN TÀU DẦU PHỤC VỤ VIỆC HÂM SẤY NHIÊN LIỆU VÀ DẦU HÀNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 90520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM 12.2020 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo PHAN CHU TRINH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT THẢI ĐỘNG CƠ CỦA HỆ THỐNG DẦU NHIỆT TRÊN TÀU DẦU PHỤC VỤ VIỆC HÂM SẤY NHIÊN LIỆU VÀ DẦU HÀNG CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC BẢO TRÌ TÀU THỦY MÃ SỐ: 90520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU SƠN TP HCM 12- 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học PGS TS LÊ HỮU SƠN Ngoài nội dung tham khảo tài liệu liệt kê phần “Tài liệu tham khảo”, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phan Chu Trinh ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy hướng dẫn PGS.TS LÊ HỮU SƠN, người tận tình hướng dẫn phương pháp nội dung nghiên cứu trình thực luận văn Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy Viện Hàng hải tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả q trình học tập trường Đại học Giao thơng Vận tải Tp Hồ Chí Minh trình làm luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến tất người thân, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tác giả trình học tập trình làm luận văn Do thời gian có hạn, kiến thức kinh nghiệm cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi có thiếu sót Rất mong nhận góp ý thầy cô, chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học ý nghĩa thực tiển luận văn Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan dầu nhiệt hệ thống dầu nhiệt tận dụng nhiệt thải động 1.1.1 Giới thiệu dầu nhiệt 1.1.2 Các loại dầu nhiệt 1.1.3 Tính chất dầu nhiệt lưu ý lựa chọn 10 1.2.Tổng quan tàu dầu giải pháp hâm sấy nhiên liệu dầu hàng tàu dầu 15 1.2.1 Tàu chở dầu 15 1.2.2 Các giải pháp hâm sấy dầu 17 1.3.Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Việt Nam sử dụng hệ thống dầu nhiệt để tận dụng nhiệt thải động tàu thủy 21 1.4.Tổng quan tàu hệ thống dầu nhiệt tàu Everrich 05 23 1.5.Kết luận chương 26 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 2.1.Cơ sở lý thuyết tận dụng nhiệt khí thải 27 iv 2.2.Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt 29 2.3.Kết luận chương 32 CHƯƠNG TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT THẢI CỦA HỆ THỐNG DẦU NHIỆT 34 3.1.Đặt vấn đề 34 3.2.Giới thiệu chung phần mềm shipconstructor 35 3.2.1 Giới thiệu phần mềm 35 3.2.2 Làm quen với ShipConstructor 36 3.2.3 Các thao tác dự án 37 3.3.Dữ liệu tiến trình tính tốn 45 3.3.1 Các liệu đầu vào 45 3.3.2 Tiến trình tính tốn 47 3.4.Tính tốn khả tận dụng nhiệt 48 3.4.1 Lưu lượng khí thải 48 3.4.2 Tính tốn khả tận dụng nhiệt tận dụng nhiệt thải 49 3.4.3 Nhiệt độ khí xả khỏi tiết kiệm 51 3.5.Tính tốn tổn thất nhiệt hệ thống hâm nhiên liệu dầu nhiệt 51 3.5.1 Tổn thất nhiệt dầu nhiệt trường hợp sử dụng lò 53 3.5.2 Tính tốn tổn thất nhiệt phương án có sử dụng tiết kiệm 59 3.6.Tính tốn thời gian cần thiết để hâm nóng nhiên liệu 62 3.7.Kết luận chương 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 70 v MỤC LỤC HÌNH Hình 1-1 Phạm vi nhiệt độ hoạt động công chất truyền nhiệt Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nồi liên hiệp phụ khí xả 19 Hình 1-3 Hâm dầu nồi phụ sử dụng công chất dầu 20 Hình 1-4 Các thành phần hệ thống dầu nhiệt 22 Hình 1-5 Sơ đồ hệ thống dầu nhiệt tàu Everrich chở dầu thành phẩm có tải trọng 17500 DWT 25 Hình 2-1Sơ đồ tính thiết bị tận dụng nhiệt khí xả 28 Hình 3-1 AutoCad sử dụng với ShipConstructor 36 Hình 3-2Mơ hình vẽ ShipConstructor 36 Hình 3-3 tạo thiết kế 37 Hình 3-4 Cách tạo thiết lập vẽ 38 Hình 3-5 Nhập thơng số cho vẽ 39 Hình 3-6 Thiết lập vẽ 40 Hình 3-7 Tạo đường vẽ cho vẽ tổng thể 40 Hình 3-8 Mơ hình hóa q trình làm việc hệ thống 41 Hình 3-9 Vẽ đường ống dầu nhiệ 44 Hình 3-10 vẽ hồn thiện sơ đồ phân phối hệ thống dầu nhiệt tàu 44 Hình 3-11 Sơ đồ phân phối hệ thống dầu nhiệt tàu 47 Hình 3-12 Sơ đồ nhiệt chế độ tải để tìm nhiệt độ khí thải từ tiết kiệm50 Hình 3-13 Nhiệt độ khí thải khỏi tiết kiệm mức tải động 51 Mối quan hệ tương tự dịng điện với dịng nhiệt 52 Hình 3-14 Hình 3-15 Sơ đồ điện trở nhiệt 53 vi MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Tính chất vật lý dầu nhiệt Shell Heat Transfer oil S2 Bảng 1-2 Thông số kỹ thuật dầu nhiệt Total Seriola 1510 10 Bảng 1-3 Dữ liệu khí thải động MAN 6S35MC7.1 23 Bảng 3-1 Thơng số khí thải động MAN 6S35MC7.1 trang bị tàu dầu Everich 45 Bảng 3-2 Tính chất khí thải động MAN 6S35MC7.1 45 Bảng 3-3 Thông số kỹ thuật tận dụng nhiệt khí thải động MAN 6S35MC7.146 Bảng 3-4 Thơng số kỹ thuật dầu nhiệt 46 Bảng 3-5 Tóm tắt kết tính tốn tổn thất nhiệt két dự trữ mạn trái phương án sử dụng nồi 54 Bảng 3-6 Tóm tắt kết tính tốn tổn thất nhiệt két dự trữ mạn trái phương án sử dụng nồi 55 Bảng 3-7 Tóm tắt kết tính tốn tổn thất nhiệt két lắng phương án sử dụng nồi 55 Bảng 3-8 Kết tính tốn tổn thất nhiệt két trực nhật mạn trái phương án sử dụng nồi 56 Bảng 3-9 Kết tính tốn tổn thất nhiệt két trực nhật mạn phải phương án sử dụng nồi 57 Bảng 3-10 Tóm tắt kết tính tốn tổn thất nhiệt két trực nhật mạn trái phương án sử dụng tiết kiệm 61 Bảng 3-11 Thời gian hâm nóng nhiên liệu két với phương án sử dụng 63 Bảng 3-12 Nhiệt độ vào, quay trở lại vào thiết bị hâm 63 vii DANH MỤC VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT BMF BROMOMETHY FURFURAL CMF CHLOROMETHYFURFUAL CI COMPRESSION - IGNITION ĐỘNG CƠ NÉN NỔ DO DIESEL OIL DẦU DIESEL DMF DIMETHYLFURAN DISI ĐỘNG CƠ CÓ ĐÁNH LỬA PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP EGR HỆ THỐNG TÁI TUẦN HỒN KHÍ THẢI EMF ETHOXYMETHYFURFUAL RON RESEARCH OCTANE NUMBER CHỈ SỐ OCTANE SI SPARK - IGNITION ĐÁNH LỬA MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong tổn thất nhiệt động diesel tổn thất nhiệt khí xả có thành phần lớn Nhiệt lượng khí xả mang khỏi động chiếm khoảng 25 – 30% tổng nhiệt lượng đốt cháy nhiên liệu Hiện nay, tàu thuỷ cỡ vừa lớn (lớn 1000cv) lượng khí xả tận dụng thơng qua nồi phụ - khí xả nhằm sinh phục vụ nhu cầu tàu sưởi ấm buồng ở, hâm sấy nhiên liệu nặng, sản xuất nước đá Hệ thống hâm nhiên liệu hệ thống quan trọng tàu Hệ thống nhằm trì nhiệt độ nhiên liệu để cấp cho động chính, động phụ nồi Q trình hâm nóng nhiên liệu thường thực số phương pháp, cụ thể sử dụng nước, điện dầu nhiệt Hệ thống dầu nhiệt loại hệ thống tận dụng nhiệt thải sử dụng rộng rãi tàu Hệ thống hệ thống quan trọng sử dụng để hâm nóng nhiên liệu sử dụng cho hoạt động động chính, động phụ nồi Đối với tàu chở dầu, tàu chở dầu có độ nhớt cao, để đảm bảo suất bốc hàng cụ thể hút vét dầu hàng người ta bố trí hệ thống hâm dầu Thơng dụng có phương pháp: Hâm nóng nóng chạy ống hâm nóng điện Các giải pháp cơng nghệ để hâm nhiên liệu dầu đề cập có giá thành cao, khoảng 250.000 USD Do vậy, việc thiết kế chế tạo thành công hệ thông dầu nhiệt kết hợp tận dụng sâu nhiệt khí xả, có cơng suất nhiệt mức độ an tồn cao, nhằm mục đích hâm nhiên liệu dầu hàng tàu chở dầu nhằm giảm chi phí khai thác, nội địa hóa sản phẩm xu hướng cần phải quan tâm Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tổng quan đặc điểm dầu nhiệt hệ thống tận dụng nhiệt thải dầu nhiệt; 75 Tính tốn phân tích tổn thất nhiệt 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89