Tìm hiểu thiết bị water bath heater tại trung tâm phân phối khí (GDC) cà mau

Cho đến nay, trong khi nhân loại đang cố gắng đi tìm những nguồn nhiên liệu mới thay thế thì Dầu Mỏ vẫn là nguồn tài nguyên quý báu và đáng giá nhất thế giới. Với trí tuệ và sự sáng tạo vô tận của con người, Dầu Mỏ đã được tinh lọc và chế biến đem lại những ứng dụng vô cùng tuyệt vời. Dầu Mỏ và khí Gas cung cấp ba phần năm nhiên liệu mà chúng ta đang dùng. Trong cuộc sống hiện đại không nơi nào không có sự hiện diện của Dầu Mỏ: Dầu hỏa dùng để đốt, xăng để chạy các loại xe và máy bay, nhựa đường để làm đường… Song song với nó thì nghành công nghiệp Khí được sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngành chế biến hóa chất: thủy tinh, chế biến thực phẩm…để sản xuất phân hóa học, các loại nhựa, cao su tổng hợp. Là những sinh viên theo học nghành công nghệ hóa dầu chúng tôi nhận thức sâu sắc được tầm quan trọng của nghành công nghiệp này đối với sự phát triển chung của nền công nghiệp quốc gia. Đây chính là lý do tại sao nhóm chúng tôi quyết định thực hiện bài báo cáo “ Tìm hiểu thiết bị water bath heater tại Trung Tâm phân phối khí (GDC) Cà Mau”.

LỜI MỞ ĐẦU

Cho đến nay, trong khi nhân loại đang cố gắng đi tìm những nguồnnhiên liệu mới thay thế thì Dầu Mỏ vẫn là nguồn tài nguyên quý báu và đánggiá nhất thế giới Với trí tuệ và sự sáng tạo vô tận của con người, Dầu Mỏ đãđược tinh lọc và chế biến đem lại những ứng dụng vô cùng tuyệt vời Dầu Mỏ

và khí Gas cung cấp ba phần năm nhiên liệu mà chúng ta đang dùng Trongcuộc sống hiện đại không nơi nào không có sự hiện diện của Dầu Mỏ: Dầuhỏa dùng để đốt, xăng để chạy các loại xe và máy bay, nhựa đường để làmđường… Song song với nó thì nghành công nghiệp Khí được sử dụnglàm nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho ngành chế biến hóa chất: thủy tinh,chế biến thực phẩm…để sản xuất phân hóa học, các loại nhựa, cao su tổnghợp Là những sinh viên theo học nghành công nghệ hóa dầu chúng tôi nhậnthức sâu sắc được tầm quan trọng của nghành công nghiệp này đối với sự pháttriển chung của nền công nghiệp quốc gia Đây chính là lý do tại sao nhóm

chúng tôi quyết định thực hiện bài báo cáo “ Tìm hiểu thiết bị water bath heater tại Trung Tâm phân phối khí (GDC) Cà Mau”.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3

Chương I: Giới thiệu về Công ty Khí Cà Mau 4

1 Giới thiệu tổng quan về công ty 4

2 Quá trình thành lập công ty 4

3 Chức năng và nhiệm vụ 5

Chương II: Tổng quan hệ thống PM3 Cà Mau 6

1 Công nghệ đường ống dẫn khí PM3 Cà Mau 6

2 Trạm LFS / LBV / GDC 10

2.1 Trạm tiếp bờ (LFS) 10

2.2 Trạm valve ngắt tuyến (LBV) 10

2.3 Trung tâm phân phối khí (GDC) 10

3 Đặc điểm nguồn nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu ra 10

3.1 Quy trình kiểm soát khí đầu vào 10

3.2 Sản phẩm khí đầu ra 13

Chương III: Một số thiết bị và hệ thống quan trọng 15

1 Water Bath Heater 15

1.1 Tổng quan 15

1.2 Các thông số kỹ thuật của Water Bath Heater 16

1.3 Nguyên lý vận hành của Water Bath Heater .18

Chương IV: Sự cố và cách khắc phục 21

1 Tổng quan 21

2 Quy trình vận hành 21

KẾT LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PVGas CM Công ty Khí Cà Mau

PVCFC Cty TNHH MTV Phân bón Dầu Khí Cà Mau PVPower CM: Công ty Điện lực Dầu Khí Cà Mau

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY KHÍ CÀ MAU

1 Giới thiệu tổng quan về Công ty

Tên cơ sở: CN TCT khí Việt Nam – Công ty Khí Cà Mau, cơ quan chủquản: Tập đoàn DK VN/TCT Khí Việt Nam

Địa chỉ: Khu CN Khí- Điện- Đạm Cà Mau, Xã Khánh An, Huyện UMinh, Cà Mau

Điện thoại: +84.780.359 1343 | +84.780.359 1344 Fax: +84.780.3591315

2 Quá trình thành lập Công ty

Công ty Khí Cà Mau (tiền thân là xí nghiệp Khí Cà Mau) là đơn vị chinhánh trực thuộc Tổng Công ty dầu Khí Việt Nam Công ty Khí Cà Mau đượcthành lập theo QĐ số 1722/ QĐ-DKVN ngày 03/07/2006 của hội đồng quảntrị Tổng Công ty Dầu Khí Việt Nam (nay là tập đoàn Dầu Khí Việt Nam)

Ngày khởi công dự án Khí: 09/04/2006

Ngày 29/04/2007: Bắt đầu đưa khí vào đường ống

Ngày 11/05/2007: Nhận bàn giao hiện trạng để vận hành từ Tổng thầuVietsovpetro

Ngày 15/05/2007: Bắt đầu cấp khí cho Nhà máy Điện Cà Mau 1

Ngày 04/04/2008: Bắt đầu cấp khí cho Nhà máy Điện Cà Mau 2

Ngày 15/09/2011: Bắt đầu cấp khí cho Nhà máy Đạm Cà Mau

Tổng mức đầu tư gần 300 triệu USD

Bảng 1.1 Sản lượng khí cung cấp cho 2 NM Điện và NM Đạm

NM điện Cà Mau 1 750 MW 0.775–0.904 tỷ Sm

3 khí/năm

NM điện Cà Mau 2 750 MW 0.775–0.904 tỷ Sm

3 khí/năm

NM Đạm Cà Mau 800.000 tấn/năm 0.499 – 0.5 tỷ Sm

3 khí/năm

1 Công nghệ đường dẫn khí PM3 Cà Mau

Hệ thống PM3 Cà Mau bao gồm: đường ống đứng, 298 km đường ốngbiển, đường kính 18 inch, trạm tiếp bờ LFS, 27 km đường ống bờ đường kính

18 inch, và Trung tâm phân phối khí GDC cấp khí cho 02 NM Điện và NMĐạm Cà Mau

Hình 1.1.Sơ đồ khối đường ống PM3 Cà Mau

Bảng 2.1.Các thông số thiết kế cho đường ống

17.5 mm (Riser)Vật liệu làm ống API 5L X65Lưu lượng tối đa 2 tỷ m3/năm

Áp suất thiết kế (max) 147.6 barg

Áp suất vận hành (max) 138 bargNhiệt độ thiết kế (max) 600CNhiệt độ vận hành (max) 500C

* SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ PM3 – CÀ MAU

Hình 1.2.Sơ đồ đường ống dẫn khí PM3 Cà Mau

 Thuyết minh sơ đồ đường ống dẫn khí PM3- Cà Mau

Dòng khí thương phẩm từ giàn BR-B (Bunga – Raya Platform) đượccấp vào trạm tiếp bờ (LFS), qua Shutdown valve UV-4004, rồi qua hệ thốngtách bụi Dry Gas Filter, sau đó qua Shutdowwn valve UV-4024, ở đây tách 1phần khí đi vào hệ thống khí điều khiển cho trạm LFS, còn dòng khí chínhqua trạm valve ngắt tuyến (LBV), cuối cùng dòng khí đến trung tâm phânphối (GDC), qua hai Shutdown valve UV-6005 và UV-6002, sau đó dòng khí

sẽ đi vào hệ thống tách bụi tách lỏng Filter Separator FS 6002A/B/C, rồi quahai thiết bị gia nhiệt Water Bath Heater HT-6003A/B để được gia nhiệt (nhằmmục đích đảm bảo nhiệt độ khí cấp cho khách hàng luôn cao hơn 20oC so vớinhiệt độ điểm sương của hydrocarbon tại áp suất cấp cho 2 Nhà máy Điện vàNhà máy Đạm theo Hợp đồng bán khí) trước khi qua cụm đo đếm và điều áp,

từ đây dòng khí tách ra 1 phần đi vào hệ thống khí điều khiển cho trạm GDC,rồi đi qua hai cụm đo đếm Metering Skids và cụm điều áp trước khi cung cấpcho 2 nhà máy Điện và Nhà máy Đạm

Bảng 2.2.Thông số thiết kế áp suất cho đường ống

(barg)

LFS (barg)

GDC (barg)

2.1 Trạm tiếp bờ (LFS)

Đầu vào qua Shutdown valve UV-4004.Tại đây dòng khí được tách bụibởi hệ thống Dry Gas Filter và 1 phần đi vào hệ thống khí điều khiển trướckhi vào trạm valve ngắt tuyến (LBV)

2.2 Trạm valve ngắt tuyến (LBV)

Dòng khí sau khi qua LFS, sẽ đi vào trạm valve ngắt tuyến LBV, trạmnày có chức năng quan trọng là sẽ tự động ngắt khi hai trạm LFS và GDC gặp

sự cố thông qua việc đóng Shutdown valve UV-5005

2.3 Trung tâm phân phối khí (GDC)

Dòng khí sau khi đi qua LBV tiếp tục được xử lý ở trung tâm phân phốikhí GDC và bán cho 02 hộ khách hàng là 02 Nhà máy Điện và Nhà máyĐạm

3 Đặc điểm nguồn nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu ra

3.1 Quy trình kiểm soát khí đầu vào

Kiểm soát nguyên liệu khí đầu vào nhằm đưa ra các cách phòng ngừa

và có chế độ vận hành thích hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm khí đầu ra

và đảm bảo quá trình sản xuất liên tục, an toàn, hiệu quả

c Phạm vi ứng dụng

Quy trình kiểm soát khí đầu vào được áp dụng cho phòng sản xuất.KhíPM3 - khai thác từ mỏ PM3 CAA bao gồm phần lớn là khí tự nhiên và rất ítkhí đồng hành Khí được tập trung và được xử lý để tách nước condensate,lọc bụi / tạp chất và loại bỏ CO2 tại giàn BRB khí sau khi xử lý, khi ra khỏiBRB và được đưa tới giàn nén trung tâm BRA-CP trước khi đi vào đường ốngdẫn khí PM3-Cà Mau

d Các chỉ tiêu kiểm soát

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu và thông số kiểm soát khí đầu vào

STT Các chỉ tiêu kiểm soát Tần suất

kiểm soát

Bộ phận thực hiện

Nguồn cung cấp dữ liệu

1 Áp suất đầu ra của khí

TML cungcấp qua điệnthoại/ mail

2 Nhiệt độ đầu ra của khí

TML cungcấp qua điệnthoại/ mail

3 Lưu lượng khí từ giàn

cung cấp cho PV Gas 2h/ lần GDC

TML cungcấp qua điệnthoại/ mail

4 thời gian Shutdown tại

TML cungcấp qua điệnthoại/ mail

5

Nhiệt độ điểm sương

của hydrocacbon tại 45

Trên dailyReport củaTML

8 Lượng khí TML cung

cấp (v, nhiệt lượng) 1 ngày/ lần Tổ CN

Trên dailyReport củaTML

9 Số liệu ấn định (khả

năng cấp của TML, ấn

1 ngày/ lần Tổ CN Theo dõi qua

các mail ấn

Tổ CN

TML cungcấp

Các chỉ tiêu kiểm soát do mỗi bộ phận thực hiện sẽ được bộ phận đótổng hợp lập thành file mềm/cứng để lưu và xuất trình khi có yêu cầu Ngoài

việc kiểm soát các chỉ tiêu trong bảng 5, vận hành GDC có trách niệm điều

khiển áp suất đầu ra giàn BRB không vượt qua 138 Barg dựa theo việc tínhtoán lưu lượng khí ấn định với TML như trong quy trình tính toán lượng khí

dự báo ấn định với PVPCM, PVCFC và TML hằng ngày

Bảng2.5.Đặc tính kỹ thuật khí PM3-Cà Mau đầu vào

a Mục đích kiểm soát sản phẩm đầu ra

Kiểm soát sản phẩm khí PM3 thương mại không đạt chất lượng theoyêu cầu kỹ thuật của hợp đồng mua bán khi hạ nguồn PM3 và Block 46-CáiNước Quy định trách nhiệm kiểm soát sản phẩm khí không đạt chất lượngcủa các bộ phận liên quan

b Các tiêu chuẩn và đặc tính khí đầu ra khi cung cấp

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn và đặc tính khí đầu ra

STT Tên Chỉ

Bộ Phận thực hiện Tần Suất

Cà Mau và công ty khí CàMau về áp suất cho công

6 Mercaptan Tối đa 11 mg/sm3 Tổ công nghệ Quý/lần

Các hạt bụi hay tạp chất rắn hoặc các vấn đề về chất lỏng, sáp nhựa vàcác thành phần từ nhựa ở trong khí phải được loại trừ hợp lý để tránh gây tổnhại đến thiết bị hạ nguồn.

CHƯƠNG III MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG QUAN TRỌNG

1 Water Bath Heater

1.1 Tổng quan

Khí thương phẩm từ giàn BRA sau khi đi qua trạm tiếp bờ LFS và trạmvalve ngắt tuyến LBV sẽ vào đến trung tâm phân phối khí GDC Tại đây dòngkhí sẽ được lọc tách bụi bẩn và lỏng (nếu có) bằng hệ thống Filter Separator,sau đó sẽ đi qua 2 thiết bị gia nhiệt Water Bath Gas Heater HT – 6003A/B đểđược gia nhiệt (nhằm mục đích đảm bảo nhiệt độ khí cấp cho khách hàng luôncao hơn 20oC so với nhiệt độ điểm sương của hydrocarbon theo Hợp đồngbán khí) trước khi qua cụm đo đếm và điều áp để cấp sang 2 Nhà máy Điện

và Nhà máy Đạm

Cụm thiết bị gia nhiệt gồm 2 Heater HT6003A/B truyền nhiệt theodạng trao đổi nhiệt gián tiếp thông qua môi trường nước Mỗi Heater đượcthiết kế bao gồm 3 buồng đốt với tổng công suất 19MMBTU, ở chế độ vậnhành bình thường chỉ cần 1 Heater hoạt động (với 2 buồng đốt) là đủ côngsuất cho toàn bộ GDC, Heater còn lại ở chế độ Standby

1.2.

Các thông số kỹ thuật của Water Bath Heater

Hãng sản xuất: OAKWELL ENGINEERING INTERNATIONAL PTELTD.

- Hai Water Bath Heater (WBH) HT 6003A/B

- Các thông số thiết kế của (WBH) như sau:

 Hãng sản xuất: Oakwell Engineering International Pte Ltd

 Công suất thiết kế: 5135 KW = 19 MMBTU/H

 Kích thước: Đường kính: 4.29 m, chiều dài 13,7m

 Áp suất thiết kế/vận hành: 92/60 bar

Các bộ phận chính của Water Bath Heater

 Vỏ Heater

Là bộ phận để chứa nước và các bộ phận truyền nhiệt khác Vỏ làmbằng thép tấm, một đầu liên kết với ống dẫn khí và đầu kia liên kết với buồngđốt bằng các mặt bích Bên ngoài vỏ Heater được bọc lớp cách nhiệt với mụcđích nhằm giảm thiểu sự mất nhiệt vào môi trường xung quanh, đồng thời

đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

Được gắn vào nửa trên của Vỏ Heater có tác dụng nhận nhiệt từ môitrường nước và truyền nhiệt cho khí lưu thông trong ống.

 Đầu đốt chính

Được đặt bên trong buồng đốt, trên đầu đốt có ống dẫn khí Fuel Gas và

có bộ phận điều chỉnh hỗn hợp khí, gồm có 1 valve bướm để điều chỉnh lượngkhí vào và một valve bướm để điều chỉnh lượng Fuel Gas vào buồng đốt, cácvalve bướm này được điều chỉnh độ đóng mở thông qua một motor Đầu đốt

có nhiệm vụ cung cấp nguồn nhiệt cho Heater, nguồn nhiệt được tạo ra bởi sựđốt cháy nhiên liệu là Fuel Gas

 Đầu đốt Pilot

Đường Pilot để mồi lửa cho đầu đốt chính Đầu đốt đường Pilot đượcmồi lửa bằng phương pháp đánh lửa của Buji Trên đường Pilot sẽ được lắpđặt đầu dò lửa, đầu dò sẽ báo về PLC (Programable Logic Controller) đặttrong LCP (Local Control Panel) để on/off Burner.Trong trường hợp vận hànhbình thường sau khi mồi lửa, đường pilot sẽ tắt và đường main sẽ Dry trì ngọnlửa

 Flame Detector

Là thiết bị đầu dò lửa pilot, khi pilot cháy đầu dò sẽ gửi tín hiệu điện về

bộ điều khiển, điện áp hiển thị trên bộ điều khiển từ 1,25V-5V

 Temperature Switch

Mỗi Heater có 02 Temperature Switch gồm:

 01 Temperature Switch để bảo vệ quá nhiệt của ống khói đượcset ở nhiệt độ 3990C

 01 Temperature Switch để bảo vệ quá nhiệt của bồn nước WaterBath Heater sẽ shutdown khi nhiệt độ bồn nước lớn hơn 650C

 Thiết bị điều khiển

Dùng bộ điều khiển Flame relay của HONEYWELL gồm các chứcnăng như sao: bộ điều khiển này nhận các tính hiệu từ đầu dò lửa (Flame

detector), Switch nhiệt độ của bồn nước (temperature switch) và nhiệt độ củaống khói (temperature switch).

Nếu bộ điều khiển này nhận được tín hiệu báo mất lửa từ đầu dò lửa bộđiều khiển sẽ lệnh cho shutsown valve để ngừng cung cấp cho đường mainburn để đảm bảo an toàn cho hệ thống

Tín hiệu từ Temperature tranmitter của nhiệt độ khí sau các valve điều

áp được gửi về bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh nhiệt độ dòng khíthông qua độ mở valve TV theo giá trị Setpoint được thiết lập trên HMI

Nếu nhiệt độ trên ống khói quá cao, Temperature Switch của ống khóigửi tín hiệu về bộ điều khiển trạng thái Alarm nhiệt độ ống khói

1.3 Nguyên lý vận hành Water Bath Heater

Một WHB có 03 đầu đốt, theo thiết kế một đầu đốt chạy 75% thì đạtđược 50% công suất của WHB Vì vậy thường chỉ chạy 02 đầu đốt để có100% công suất còn 01 đầu standby

Các đầu đốt chưa chạy thì đóng đường cấp khí pilot và nhiên liệu lại

Khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển PLC của WBH thì PLC sẽhoạt động để điều khiển độ mở của Valve bướm ở bồng đốt ngay, vì vậy nếuđặt SVGas.temp > PVGas.temp thì valve bướm sẽ mở 100% dù lúc đó WBH vẫn chưakhởi động vậy để tránh trường hợp khí vào buồng đốt đột ngột, trước khi khởiđộng heater thì cần đặt setpoint nhiệt độ về thấp hơn nhiệt độ hiện tại đầu ra(sang nhà máy Điện và Đạm) khi khởi động thành công, tăng từ từ setpointđến điểm đặt.

Nguyên lý điều khiển nhiệt độ của WBH:

 Gas Temp.Feed: bộ chọn tín hiệu để điều khiển nhiệt độ

 TT-6055A: chọn tín hiệu nhiệt độ từ TT-6055A để làm giá trị PV cho

 Cách cài đặt Setpoint nhiệt độ khí đầu ra khi vận hành WBH

 Nhiệt độ điểm sương hydrocacbon 03 ngày lớn nhất trước đó =Dewpoint(0C)

 Giá trị nhiệt độ cài đặt cho WBH = Dewpoint + 20 (0C)

 Booj điều khiển sẽ chọn nhiệt độ nhỏ nhất trong 03 giá trị sau để làmgiá trị PV cho bộ điều khiển nhiệt độ:

 Nhiệt độ đầu ra của nhánh cấp khí cho Nhà máy Điện CM1 6055A)

 Nhiệt độ đầu ra của nhánh cấp khí cho Nhà máy Điện CM2 6055B)

(TT- Nhiệt độ đầu ra của nhánh cấp khí cho Nhà máy Đạm CM1 (TT-6101)

 Lưu ý: bộ chọn giá trị PV để điều khiển nhiệt độ cũng có thể chỉ lấy giátrị PV từ TT-6055A hoặc TT-6055B hoặc TT-6101

6005 và UV-6002, tiếp đến là hệ thống lọc tách Filter Separator FS-6002A/B/

C được lắp đặt song song nhằm tách lỏng và bụi Tiếp theo khí được gia nhiệtbằng một trong hai thiết bị gia nhiệt HT-6003A/B Sau đó khí đi qua hệ thống

đo đếm và cụm van điều áp để giảm áp suất đến giá trị áp suất cài đặt, trướckhi đi qua shutdown valve đầu ra UV-6065, UV-6068 và SDV-6101 để cấpkhí cho PP1, PP2 và PVCFC

Trung tâm GDC và trạm LFS được trang bị 2 hệ thống bảo vệ là SDS(kiểm soát các switch) và F&G (kiểm soát các detector) với 2 cấp độshutdown: ESD-1 (shutdown và blowdown) và ESD-2 (chỉ shutdown)

Quá trình dừng khẩn cấp (ESD) và khởi động lại trạm là 2 quá trìnhnguy hiểm nhất so với tình trạng hoạt động bình thường, vì vậy khi xảy raESD các VHV cần bình tĩnh tìm hiểu rõ nguyên nhân và đưa ra biện pháp xử

lý, đảm bảo an toàn rồi mới tiến hành khởi động lại trạm

2 Quy trình vận hành

a Xữ lý và khởi động lại ESD-1

 Nguyên nhân dẫn đến ESD-1

ESD-1 sẽ bị kích hoạt bởi một trong 2 hệ thống SDS và F&G

Kích hoạt ESD-1 bởi hệ thống F&G, đối với 02 trạm LFS và GDC,ESD-1 sẽ được kích hoạt khi:

- Khi 02 đầu dò trong cùng 01 zone phát hiện cháy

- Khi 02 đầu dò khí (GD) trong cùng 01 zone báo rò rỉ ở mức high high(hàm lượng khí 60% LEL)

 Hiện trạng khi ESD-1

Đối với trạm LFS khi ESD-1 tại LFS bị kích hoạt, sẽ dẫn đến các tácđộng sau đây:

- Đóng shutdown valve đầu vào 4004, shutdown valve đầu ra

- Mở tất cả blowdown valve của trạm để xả khí ra flare, giảm áp chotrạm, bao gồm BDV-6061 để xả áp đoạn Heater-Filter/separator, BDV-6099

để xả áp hệ thống Instrument & Fuel Gas, BDV-6057 để xả áp đoạn ống quaPP1, BDV-6060 để xả áp đoạn ống qua PP2, BDV-6101 để xả áp đoạn ốngqua FP

- Mở Deluge valve ở khu vực được phát hiện có cháy hoặc rò rỉ khí ởmức high high để làm mát cho khu vực đó, đồng thời khởi động bơm điệnPU-6009 của hệ thống cứu hỏa

- Shutdown máy phát diesel (khi đang chạy máy phát để thay điện lưới)nếu nguyên nhân dẫn đến ESD-1 là do FD, GD ở khu vực máy phát bị kích