Các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu

PHẦN I: TỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT51.Giới thiệu52.Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt71.Giới thiệu về lò gia nhiệt111.1.Cấu tạo của lò gia nhiệt111.2.Phân loại lò gia nhiệt122.Các loại đầu đốt132.1.Đầu đốt khí132.2.Đầu đốt dầu142.3.Đầu đốt kết hợp152.4.Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn162.5.Van ống khói162.6.Lượng oxy dư172.7.Điều khiển áp suất trong lò173.Hệ thống nhiên liệu183.1.Hệ thống nhiên liệu khí (gas)183.2.Hệ thống nhiên liệu dầu194.Hệ thống sưởi nóng không khí nạp205.Các phương pháp điều khiển trong lò gia nhiệt206.Qui trình khởi động, ngừng hoạt động lò gia nhiệt216.1.Quy trình khởi động216.2.Quy trình dừng hoạt động22PHẦN III. CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Ở NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH231.Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống xoắn ruột gà231.1. Cấu tạo231.2. Ưu – Nhược điểm252.Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống262.1. Cấu tạo262.2. Ưu – Nhược điểm273. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm283.1. Giới thiệu283.2. Nguyên lý hoạt động293.3. Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm303.3.1. Ống trao đổi nhiệt313.3.2. Mặt sàng ống (Tube Sheet)323.3.3. Vỏ và cửa lưu chất vàora (Shell and ShellSide Nozzles)333.3.4. Khoang đầu và đầu đưa chất lỏng vàora phía trong ống (TubeSide Channel and Nozzles)343.3.5. Nắp353.3.6. Tấm chia ngăn (Pass Divider)353.3.7. Vách ngăn (Baffles)363.3.8. Bù giãn nở nhiệt383.4. Một số loại thiết bị trao đổi nhiệt393.4.1.Thiết bị trao đổi nhiệt đầu cố định393.4.2.Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động413.4.3.Thiết bị trao đổi nhiệt chữ U423.5.Hoạt động và một số vấn đề thường gặp433.5.1. Hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt433.5.2Một số vấn đề thường gặp của thiết bị trao đổi nhiệt44PHẦN IV. THIẾT BỊ LÀM MÁT461.Tổng quan về thiết bị làm mát462.Phân loại482.1.Thiết bị làm mát bằng không khí ( air cooler)492.2. Thiết bị làm mát bằng chất lỏng54KẾT LUẬN59TÀI LIỆU THAM KHẢO60

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp lọc hóa dầu đang ngày càng phát triển và đóng vai trò hếtsức quan trọng trong cơ cấu kinh tế của một đất nước Các sản phẩm của lọc hóadầu rất đa dạng và đáp ứng những nhu cầu bức thiết về năng lượng, vật liệu… màhiện nay chưa có ngành nào thay thế được Các sản phẩm phổ biến trong lọc hóadầu thường là LPG, xăng, diesel, nhiên liệu phản lực, dầu nhờn… Nhà máy lọchóa dầu luôn đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng, vấn đề trao đổi nhiệt trong nhàmáy lọc hóa dầu đương nhiên đóng một vai trò hết sức quan trọng Trong môn họcnày, dưới sự hướng dẫn của TS.Đào Quốc Tùy, nhóm sinh viên chúng em đã hoànthành Tiểu luận “Các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu”

Dưới sự hướng dẫn tận tình của TS.Đào Quốc Tùy, chúng em đã cố gắng trìnhbày một cách trọn vẹn và chi tiết nhất có thể các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhàmáy Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do lượng kiến thức hạn hẹp và thời gian hạnchế nên chắc chắn tiểu luận của chúng em còn nhiều sai sót Rất mong được thầy

và các bạn góp ý bổ sung để chúng em hoàn thiện hơn bài tiểu luận của mình.Chúng em xin trân trọng cảm ơn

Nhóm sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 5

1 Giới thiệu 5

2 Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt 7

1 Giới thiệu về lò gia nhiệt 11

1.1 Cấu tạo của lò gia nhiệt 11

1.2 Phân loại lò gia nhiệt 12

2 Các loại đầu đốt 13

2.1 Đầu đốt khí 13

2.2 Đầu đốt dầu 14

2.3 Đầu đốt kết hợp 15

2.4 Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn 16

2.5 Van ống khói 16

2.6 Lượng oxy dư 17

2.7 Điều khiển áp suất trong lò 17

3 Hệ thống nhiên liệu 18

3.1 Hệ thống nhiên liệu khí (gas) 18

3.2 Hệ thống nhiên liệu dầu 19

5 Các phương pháp điều khiển trong lò gia nhiệt 20

6 Qui trình khởi động, ngừng hoạt động lò gia nhiệt 21

6.1 Quy trình khởi động 21

6.2 Quy trình dừng hoạt động 22

PHẦN III CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Ở NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH 23 1 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống xoắn ruột gà 23

1.1 Cấu tạo 23

1.2 Ưu – Nhược điểm 25

2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống 26

2.1 Cấu tạo 26

2.2 Ưu – Nhược điểm 27

3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm 28

3.1 Giới thiệu 28

3.2 Nguyên lý hoạt động 29

3.3 Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 30

3.3.1 Ống trao đổi nhiệt 31

3.3.2 Mặt sàng ống (Tube Sheet) 32

3.3.3 Vỏ và cửa lưu chất vào/ra (Shell and Shell-Side Nozzles) 33

3.3.4 Khoang đầu và đầu đưa chất lỏng vào/ra phía trong ống (Tube-Side Channel and Nozzles) 34

3.3.6 Tấm chia ngăn (Pass Divider) 35

3.3.7 Vách ngăn (Baffles) 36

3.3.8 Bù giãn nở nhiệt 38

3.4 Một số loại thiết bị trao đổi nhiệt 39

3.4.1 Thiết bị trao đổi nhiệt đầu cố định 39

3.4.2 Thiết bị trao đổi nhiệt có đầu di động 41

3.4.3 Thiết bị trao đổi nhiệt chữ U 42

3.5 Hoạt động và một số vấn đề thường gặp 43

3.5.1 Hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt 43

3.5.2 Một số vấn đề thường gặp của thiết bị trao đổi nhiệt 44

PHẦN IV THIẾT BỊ LÀM MÁT 46

1 Tổng quan về thiết bị làm mát 46

2 Phân loại 48

2.1.Thiết bị làm mát bằng không khí ( air cooler) 49

2.2 Thiết bị làm mát bằng chất lỏng 54

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PH N I: T NG QUAN THI T B TRAO Đ I NHI T ẦN I: TỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Ị TRAO ĐỔI NHIỆT ỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ỆT

1 Giới thiệu

Từ khi được phát hiện đến nay , dầu mỏ và khí tự nhiên đã và đang là nguồnnguyên liệu quý giá , đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người ,ảnhhưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế của mỗi cuốc gia Trên thế giới các quốcgia có dầu và ngay cả các quốc gia không có dầu đã xây dựng cho mình nền côngnghiệp dầu mỏ và hóa dầu làm tăng hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng dầu mỏ Ngành công nghiệp này có tầm quan trọng đặc biệt trong nền kinh tế quốc dân vàquốc phòng các nước Các sản phẩm dầu mỏ đã và đang góp phần quan trọngvào cán cân năng lượng thế giới , là nguồn nguyên liệu phong phú , trụ cột chocác ngành công nghiệp khác

Việt nam là một trong những quốc gia trên thế giới có tiềm năng về dầu khí ,nước ta đã và đang có những bước tiến quan trọng trong việc chế biến dầu mỏ trởthành những sản phẩm có giá trị kinh tế cao Việc chế biến và sản xuất các sảnphẩm thương mại có nguồn gốc từ dầu thô đòi hỏi nhiều quá trình phức tạp vàtiêu tốn nhiều năng lượng Đây là vấn để hàng đầu quyết định đến giá trị kinh tếcủa nhà máy

Trong nhà máy lọc dầu , các phân xưởng phân tách như phân xưởng chưngcất hay trích ly thì nguồn năng lượng luôn đóng vai trò cần thiết do mối quan hệ

nhiệt lớn để đạt tới ngưỡng nhiệt độ cần thiết mà ở đó các phản ứng hóa học cóthể xảy ra.Để cung cấp một nhiệt lượng lớn cần thiết cho các phân xương hoạtđộng có hiệu quả thì cần sử dụng các lò cấp nhiệt để đun nóng dòng nguyên liệulên đến nhiệt độ cần thiết.Tuy nhiên việc sử dụng việc sử dụng các lò cấp nhiệt sẽgây tốn kém nhiều chi phí trong khi các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng sảnxuất đều mang theo một nhiệt lượng đáng kể , nên cần có các thiết bị làm mátchúng trước khi đem lưu trữ.Do vậy vấn đề đặt ra cần sử dụng các thiết bị traođổi nhiệt để có thể tận dụng một cách có hiệu quả các nguồn nhiệt kể trên vớimục đích nâng cao nhiệt độ dòng nạp liệu lên đến một nhiệt độ thích hợp và làmgiảm nhiệt độ của sản phẩm trước khi cho vào các bồn lưu trữ đồng thời giảmđáng kể chi phí cho lò cấp nhiệt và nâng cao tính kinh tế của nhà máy Ngoàiviệc sủ dụng các lưu chất có nguồn gốc từ dầu thô thì nước , hơi nước , khôngkhí cũng được sử dụng để đun nóng hay làm sạch các sản phẩm đến một nhiệt độthích hợp cho việc sản xuất hay lưu trữ.

Các thiết bị trao đổi nhiệt luôn được thiết kể sao cho có hiệu quả cao.Nhìnchung, người ta phân biệt ra làm 3 loại thiết bị với các chức năng khác nhau:

 Thiết bị trao đổi nhiệt và làm lạnh : Trong trường hợp này không có sảnphẩm nào thay đổi pha.Loại thiết bị này thường áp dụng trong các trườnghợp thu hổi nhiệt ở các dòng chất lỏng nóng cũng như để làm lạnh cácdòng chất lỏng khác

 Thiết bị ngưng tụ : Thiết bị này cho phép ngưng tụ và làm lạnh hơi đỉnhtháp chưng cất bằng một sản phẩm lạnh hoặc một chất làm lạnh khácnhư : nước , không khí , nước muối …

 Thiết bị đun sôi lại : thiết bị này đảm bảo cho sự bay hoi của các sản phẩm

2 Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt

Trong các quá trình lọc hóa dầu , tất cả các thiết bị trao đổi nhiệt là cách hiểuquả nhất để tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải Đó là cách thức chính để giảmthiểu tác động đến môi trường nhiều quá trình trong nhà máy lọc dầu

Tiết kiệm năng lượng : chìa khóa để giảm chi phí vẫn hành Năng lượng là yếu tố cần thiết đối với bất kỳ nhà máy lọc dầu nào Nóchiếm khoảng 50% tổng chi phí vận hành Việc tiêu tốn năng lương k chỉ gâytốn kém , mà việc sản xuất nó gây tác động tới môi trường một cách đáng kể

Việc chi phí tăng vọt cũng như môi trường toàn cầu đang là mối quan tâm

ví dụ như khí nhà kính , cùng với việc thị trường cạnh tranh về cả nguyên liệucũng như sản phẩm Tất cả chúng đều gây áp lực lên nhà máy lọc dầu để có thểhoạt động đảm bảo về mặt hiệu quả và kinh tế

Do đó việc tái sủ dụng năng lượng là chìa khóa để tối ưu hóa hoát độngcủa nhà máy

 Việc sủ dụng và chọn lựa các thiết bị trao đổi nhiệt phù hợp là hết sứccần thiết cho các quá trình lọc hóa dầu

Một số ví dụ về việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu :

Phân xưởng FCC:

Thiết bị trao đổi nhiệt làm tăng nhiệt độ dòng nguyên liệu lên 200 o C

 Tận dụng năng lượng của dòng xúc tác để nâng nhiệt độ của dòngnguyên liệu

Ở đỉnh tháp xăng và các khí nhẹ ở T =120 oC được dẫn qua thiết bị làm mát , điqua thiết bị trao đổi nhiệt

 Khí từ C1-C4 , H2S được nén lại tạo áp suất rồi được phân tách riêng để

sử dụng cho các mục đích khác nhau Xăng một phần được đưa trở lạicột phân đoạn , phần còn lại được lấy ra làm nhiện liệu oto

Phần giữa tháp thu được các sản phẩm như LCO , HCO , nhưng sản phẩm nàyđược đưa qua các tripper và qua các thiết bị trao đổi nhiệt trước khi thu sản

 Tân dụng nhiệt của sản phẩm để đun nóng tùy theo mục đích sử dụng Phần đáy tháp với T = 330 oC ta thu được phần dầu cặn đã được làm sạch khỏibùn xúc tác qua thiết bị trao đổi nhiệt trở lại tháp , phần sản phẩm thu đượcdùng để làm nguyên liệu đốt lò , nguyên liệu để sản xuất bồ hóng , hoặc quaytrở lại quá trình cracking xúc tác.

 Làm sạch và tận dụng nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt ở dáy tháp ( spiral heat exchanger )

Phân xưởng CCR :

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ dòng khí H2 lên 481 oC

Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng cuối cùng được đưa quá thiết bịtrao đổi nhiệt

 Cung cấp nhiệt để gia nhiệt cho dòng nguyên liệu vào

 Giảm nhiệt độ trước khi đi vào thiết bị phân tách lỏng hơiSản phẩm đỉnh của tháp tách chủ yếu là C3-C4 được làm mát , trao đổi nhiệt trướckhi đưa vào thiết bị tách pha

Sản phẩm lỏng của tháp tách trước khi đi ra ngoài cũng được đưa quá thiết bị traođổi nhiệt để tận dụng nhiệt

PHẦN II GIA NHIỆT Ở NHIỆT ĐỘ CAO : LÒ ĐỐT

1 Giới thiệu về lò gia nhiệt

1.1 Cấu tạo của lò gia nhiệt

Lò gia nhiệt gồm các bộ phận sau:

1 Thân lò

2 Đầu đốt (đốt nguyên liệu)

3 Đầu đốt mồi

4 Không gian buồng đốt

5 Cửa gió vào

8 Lớp cách nhiệt giảm sự thất thoát nhiệt ra bên ngoài

- Ngoài ra với các loại lò gia nhiệt lớn còn có các bộ phận khác như máy nén

không khí, lọc không khí, van điều khiển nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ, đồng

hồ đo nhiệt độ

- Nguồn nhiệt được đặt bên trong đáy lò, nhiệt được sinh ra bởi ngọn lửa, diện

tích lam ra của ngọn lửa được gọi là buồng đốt

- Các đường ống có dòng lưu chất chảy qua nằm theo tường của buồng đốt nó

nhận nhiệt từ ngọn lửa cháy Khí cháy di chuyển lên trên lò đi ngang qua cácđường ống và sau cùng đi ra ngoài theo ống khói

- Tường của lò nhiệt, sàn (đáy) và trần được làm bằng loại vật liệu cách nhiệt

nhằm tránh mất nhiệt và nó có khả năng phản xạ trở lại các đường ống

- Bên trong ống khói có bướm điều chỉnh nhằm mục đích điều chỉnh quá trình

thoát ra khỏi khí cháy Sự điều chỉnh này sẽ đảm bảo lượng nhiệt không bị thấtthoát ra ngoài cũng như đảm bảo cho quá trình cháy

- Các đường ống đặt bên trong lò gia nhiệt cho chất lỏng chuyển động qua nó,

chất lỏng đến lò gia nhiệt với nhiệt độ thấp sau khi trao đổi nhiệt sẽ rời khỏi lòvới nhiệt độ cao

- Kim loại làm đường ống phải có tính hấp thụ bức xạ nhiệt, tính dẫn nhiệt.

1.2 Phân loại lò gia nhiệt

a Phân loại theo hình dáng của lò gia nhiệt

Lò gia nhiệt có nhiều hính dáng khác nhau: hình chữ nhật, lò gia nhiệt hìnhtrụ…

Lò gia nhiệt hình trụ bên ngoài có cấu trúc hình trụ Các đường ống trao đổinhiệt bên trong lò được lắp theo phương thẳng đứng Lò gia nhiệt hình trụ đượcdùng rất phổ biến hiện nay

Lò gia nhiệt hình chữ nhật: lò có dạng hình chữ nhật, các đường ống bên trong

lò được bố trí nằm ngang xuyên qua ngọn lửa Cách bố trí như vậy gọi là cácđường ống nằm ngang

Lò gia nhiệt hình trụ Lò gia nhiệt hình chữ nhật

b Phân loại theo đường ống vào

Theo kiểu dáng của đường ống vào, nếu đường ống bào có 1 dòng chảy đi vào thì

ta gọi lò gia nhiệt đó có dòng chảy đơn Nếu đường ống đi vào theo 2 đường ốngriêng biệt hoặc nhiều hơn thì ta gọi lò gia nhiệt đó có nhiều dòng chảy

- Không khí đi vào buồng đốt thông qua cửa nạp khí Lượng không khí đi vào có

thể điều chỉnh được bằng cách đóng hoặc mở cần điều chỉnh

- Khí nhiên liệu (gas) và không khí vào trong buồn đốt chúng được hòa trộn với

nhau ở đầu đốt và cháy, ngọn lửa cháy tạo ra nhiệt và truyền qua đường ống gianhiệt

- Đối với loại đầu đốt khí thì cần có đầu đốt mồi Nó có nhiệm vụ tạo lửa mồi

cho đầu đốt chính Khi đầu đốt chính đã cháy thì pilot không hoạt động nữa

Ngoài ra còn có kiểu đầu đốt mà nhiên liệu và không khí được trộn từ bênngoài cửa nạp đầu đốt và sau đó theo đường ống vào trong buồng đốt Loại đầuđốt kiểu này còn có khiểu nạp không khí thứ hai đưa vào buồng đốt nhằm mụcđích làm cho tỷ lệ hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí triệt để hơn Cửa khôngkhí thứ hai này có thể điều chỉnh được để khống chế lưu lượng không khí vào lò.

Ưu điểm của phương pháp này là ta có thể điều chỉnh được tỷ lệ không khí/nhiên liệu vào buồng đốt để khí đốt tạo ra lượng nhiệt lớn nhất có thể

2.2 Đầu đốt dầu

Bao gồm:

- Đường đầu chính: cung cấp dầu vào buồng đốt

- Súng phun dầu áp suất cao: tạo áp suất cao để tán sương dòng dầu, đồng thời

gia nhiệt cho dòng dầuHơi gặp dầu ở cửa của mỏ đốt dầu dưới một áp lực lớn làm cho dầu bị tán nhỏthành các hạt sương mù, dòng dầu tán sương này đi ra khỏi cửa của mỏ đốt dầuhòa trộn với không khí và tạo thành sự cháy

Đầu đốt kết hợp

2.4 Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn

Trong quá trình cháy nhiệt độ của buồng đốt lên cao làm xuất hiện Nox, lượngkhí này gây ô nhiễm môi trường Để giảm lượng Nox thì ta dùng đầu đốt hai giađoạn Với kiểu này sự cháy trong lò diễn ra theo từng khu vực khác nhau:

- Ở giai đoạn cháy chính nhiên liệu và không khí được phun vào trong buồng đốt

với một lượng ban đầu giàu oxy, sự giàu oxy làm sản sinh NOx

- Ở giai đoạn cháy thứ hai nhiên liệu được phun vào xung quanh buồng đốt

nhiên liệu này sẽ cháy với lượng oxy dư làm giảm thiểu lượng NOx sinh ra

Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn

2.5 Van ống khói

Van ống khói làm nhiệm vụ đóng mở cho dòng khí cháy đi ra từ lò gia nhiệt

- Nếu van ống khói mở hoàn toàn thì dòng khí cháy đi ra lớn, quá trình cháy thừa

oxy làm mất nhiệt lò gia nhiệt

- Nếu van ống khói đóng hoàn toàn thì dòng khí cháy sẽ không ra khỏi lò được,

quá trình cháy trong lò sẽ không còn hoặc sẽ sinh ra cháy ngược rất nguy hiểm.Như vậy cần phải điều khiển dòng khí cháy ra khỏi lò sao cho sự trao đổi nhiệtcao đến mức có thể cũng như duy trì sự cháy trong lò diễn ra liên tục

2.6 Lượng oxy dư

Lượng oxy dư là lượng oxy lớn hơn trong tính toán phương trình cháy.Trong thực tế tỷ lệ giữa oxy và nhiên liệu không thể đạt mức độ hoàn hảo Thôngthường trong lò đốt thì cần khống chế lượng oxy dư khoảng từ 1-5% Vì nếulượng oxy dư lớn sẽ làm mất nhiệt lò đốt, ngược lại nếu thiếu oxy thì nhiên liệucháy không hết gay ô nhiễm môi trường Để kiểm tra lượng oxy dư người ta dùngthiết bị đo lượng oxy thoát ra khỏi lò từ đó để điều chỉnh cửa nạp không khí

2.7 Điều khiển áp suất trong lò

Khi quá trình cháy xảy ra thì áp suất trong lò phải nhỏ hơn áp suất khíquyển Điều này được điều chỉnh bởi van ống khói

Với những lò cung cấp khí không phải bằng áp suất ẩm trong lò thì ta phảidùng quạt để điều chỉnh

3 Hệ thống nhiên liệu

Có hai hệ thống nhiên liệu được sử dụng trong lò gia nhiệt là:

- Hệ thống nhiên liệu khí (gas)

- Hệ thống nhiên liệu dầu (oil)

3.1 Hệ thống nhiên liệu khí (gas)

- Nhiên liệu khí cung cấp cho lò gia nhiệt trước tiên được đưa qua thiết bị để xử

lý lưu huỳnh, sau đó đưa đến bình tách để tách nước trước khi đưa vào buồngđốt chính và buồng đốt mồi

- Ngoài ra trong quá trình giảm áp để cung cấp nhiên liệu nhiệt độ của gas rất

thấp rất khó cháy Lúc này người ta đưa qua hệ thống gia nhiệt để tăng nhiệtcho gas

3.2 Hệ thống nhiên liệu dầu

Nhiên liệu được đưa từ thúng chứa qua bơm dầu vào trong hệ thống cungcấp nhiên liệu Trước khi đưa đến buồng đốt dầu được đưa đến thiết bị trao đổinhiệt làm cho dầu nóng lên nhằm tăng khả năng của dòng chảy cũng như tăng khảnăng cháy

4 Hệ thống sưởi nóng không khí nạp

Để cho quá trình cháy diễn ra dễ dàng người ta dùng hệ thống gia nhiệt để gianhiệt cho không khí trước khi đi vào buồng đốt

5 Các phương pháp điều khiển trong lò gia nhiệt

Dòng chất lỏng cần nung nóng sau khi qua lò gia nhiệt nhiệt độ sẽ tăng lên

sẽ được truyền về hệ thống điều khiển qua thiết bị TRC( temperature recordingcontroller) Hệ thống điều khiển này sẽ so sánh giá trị đo được với giá trị setpoint

để từ đó xuất ra tín hiệu đóng/mở van cung cấp nhiên liệu vào lò

Ngoài phương pháp điều khiển van cung cấp lượng nhiên liệu vào lò đốt đểđạt được nhiệt độ mong muốn thì người ta còn dùng hệ thống điều khiển để đóng/

mở van cung cấp dòng trao đổi nhiệt để đạt nhiệt độ yêu cầu

6 Qui trình khởi động, ngừng hoạt động lò gia nhiệt

Trước khi khởi động hệ thống lò gia nhiệt cần phải cung cấp lưu lượng chấtcần trao đổi nhiệt vào cho hệ thống để tránh quá nhiệt cho đường ống bên trong lò

6.1 Quy trình khởi động

- Cấp nguồn điện cho control panel

- Chuyển chế độ cháy của burner sang chế độ cháy nhỏ “Force to low fire for

burner light off” Cho phép heater khởi động ở chế độ cháy nhỏ nhất, an toàncho thiết bị

- Thực hiện quá trình purge cho heater

- Reset tất cả các lỗi trên panel và cho phép khởi động heater

- Đuổi các hỗn hợp khí cháy còn lại trong lò ra ngoài

- Mở van cung cấp gas cho đầu đốt mồi

- Mở van cấp fuel gas cho đầu đốt chính

- Tăng khí fuel gas cho các đầu đốt chính, nâng nhiệt cho dầu.

- Chuyển các cụm điều khiển: van điều chỉnh cung cấp nhiên liệu, van điều chỉnh

dòng hot oil vào lò, hệ thống nạp không khí, stack damper về chế độ auto để đảmbảo các thông số yêu cầu

6.2 Quy trình dừng hoạt động

- Chuyển các van cung cấp sang chế độ manual, đóng từ từ từng 1% độ mở van

cho đến về 0%

- Nhấn nút dừng hoạt động lò gia nhiệt

- Dừng bơm cung cấp dòng cần trao đổi nhiệt

- Đóng các van dầu nóng vào lò

- Đóng các van dầu nóng đầu ra của lò

- Đóng các van cấp gas cho các đầu đốt

PHẦN III CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Ở

trong ống xoắn thường lớn hơn ống thẳng một ít Khi đun nóng bằng hơi nước bãohòa, nếu chiều dài ống xoắn quá lớn thì phần cuối ống sẽ chứa đầy nước ngưnglàm giảm hệ số truyền nhiệt, đồng thời áp suất hơi ở phần cuối cùng bị giảm vàkhó tháo khí không ngưng Vì vậy, khi yêu cầu bề mặt truyền nhiệt lớn, ta phải bốtrí thành nhiều ống xoắn làm việc song song xếp nối tiếp nhau hoặc xếp thànhnhững vòng tròn đồng tâm.

Hình 1.a Thiết bị truyền nhiệt ống xoắn ruột gà:

1 - thiết bị; 2- ống xoắn; 3 - giá đỡ; 4 - nẹp giữ ống; 5 - ống

1.2 Ưu – Nhược điểm

2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống

2.1 Cấu tạo

Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau, mỗiđoạn có hai ống lồng vào nhau, ống trong 1 của đoạn này nối với ống trong củađoạn khác và ống ngoài 2 của đoạn này nối thông với ống ngoài của đoạn khác

Để dễ thay thế và rửa ống người ta nối bằng khuỷu 3 và ống nối 4 có mặt bích.Ống 2 được hàn kín với ống 1 bằng mối hàn 5.

Chất tải nhiệt II đi trong ống trong từ dưới lên còn chất tải nhiệt I đi trong ốngngoài từ trên xuống, khi năng suất lớn ta đặt nhiều dãy làm việc song song

Hình 2a Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống:

1 - ống trong; 2 - ống ngoài; 3 - khuỷu ống;

4 - ống nối; 5 - mối hàn

2.2 Ưu – Nhược điểm

 Ưu điểm:

 Cấu tạo đơn giản

 Hệ số truyền nhiệt lớn vì ta có thể tạo ra vận tốc lớn cho cả hai chất tảinhiệt

 Thiết bị cồng kềnh.

 Giá thành cao vì tốn nhiều kim loại

 Khó làm sạch khoảng trống giữa hai ống

Tuy nhiên, các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống hiện nay chủ yếu là cácống trơn có hiệu quả thấp, ít nhiều còn bị hạn chế, đặc biệt trong trường hợpngưng tụ môi chất, ống trơn sẽ hạn chế khả năng ngưng tụ của môi chất Mặckhác, khi màng ngưng hình thành nó sẽ hạn chế quá trình trao đổi nhiệt giữa dònghơi và bề mặt vật rắn Trong các hệ thống Freon, hệ số tỏa nhiệt khi ngưng kháthấp, vì vậy cũng rất cần thiết phải có các biện pháp để nâng cao hiệu quả trao đổinhiệt Khi đó, có thể sử dụng loại ống trong có cánh dọc theo chiều dài ống đểtăng cường khả năng truyền nhiệt về phía môi chất.đối với thiết bị này

Hình 2.b Các loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng trong thực tế

3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm

3.1 Giới thiệu

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm là một trong những dạng thiết bị trao đổinhiệt được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các ngành công nghiệp, ước tính cótới 60% số thiết bị trao đổi nhiệt hiện nay trên thế giới là thiết bị trao đổi nhiệtdạng ống chùm Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm có khoảng áp dụng rất rộng,gần như ở mọi công suất, trong mọi điều kiện hoạt động từ chân không đến siêucao áp, từ nhiệt độ rất thấp đến nhiệt độ rất cao và cho tất cả các dạng lưu thể ởnhiệt độ, áp suất khác nhau ở phía trong và ngoài ống Vật liệu để chế tạo thiết bị

lưu thể có những tính chất đóng cặn, chất có độ nhớt cao, có tính xâm thực, tính ănmòn, tính độc hại và hỗn hợp nhiều thành phần Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm

có thể được chế tạo từ vật liệu là các loại kim loại, hợp kim cho tới các vật liệu phikim với bề mặt truyền nhiệt từ 0,1m2 đến 100.000 m2 Tuy nhiên, thiết bị trao đổinhiệt dạng ống chùm có một nhược điểm là bề mặt trao đổi nhiệt tính trên một đơn

vị thể tích của thiết bị thấp so vớicác dạng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu mới, vì vậy,cùng một bề mặt trao đổi nhiệt như nhau, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùmthường có kích thường lớn hơn nhiều

Trong ngành công nghiệp chế biến dầu khí, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùmđược sử dụng tương đối rộng rãi ở nhiều quá trình khác nhau và được sửdụng phốihợp với các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu khác

3.2 Nguyên lý hoạt động

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt giántiếp giữa hai lưu thể chuyển động bên trong và bên ngoài ống trao đổi nhiệt Đểtăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt, người ta tạo ra chiều chuyển động của lưu thểtrong và ngoài ống theo phương vuông góc hoặc chéo dòng Tùy theo ứng dụng cụthể mà bố trí kiểu dòng chảy khác nhau Để phân phối lưu thể trong và ngoài ốngngười ta tạo ra hai khoang để phân phối lưu chất trong và ngoài ống khác nhau.Lưu chất chảy ngoài ống đƣợc chứa trong vỏ trụ (Shell) còn lưu chất chảy tronglòng ống được chứa khoang đầu và trong lòng ống Toàn bộ bó ống được đặt trong

vỏ trụ Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm đượcminh họa trong hình vẽ