Tại giàn công nghệ xử lí khí trung tâm Hải Thạch (PQP Hải Thạch), các bộ trao đổi nhiệt tham gia vào quá trình tách lỏng ra khỏi dòng khí ướt, ổn định hóa sản phẩm condensate hay làm mát dòng khí thương mại tại đầu ra của máy nén khí cao áp.
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ (2019) 81 - 89 81 Giám sát đánh giá hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt dạng giàn cơng nghệ xử lí khí Hải Thạch Trần Ngọc Trung 1,*, Ngơ Hữu Hải 1, Triệu Hùng Trường Công ty Điều Hành Dầu Khí Biển Đơng, Việt Nam Khoa Dầu khí , Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 19/11/2018 Chấp nhận 07/01/2019 Đăng online 28/02/2019 Tại giàn công nghệ xử lí khí trung tâm Hải Thạch (PQP Hải Thạch), trao đổi nhiệt tham gia vào trình tách lỏng khỏi dòng khí ướt, ổn định hố sản phẩm condensate hay làm mát dòng khí thương mại đầu máy nén khí cao áp Hiệu suất trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng việc tối ưu hố lượng, điều hành sản xuất kiểm soát sản phẩm thương mại đầu Một mơ hình tính tốn thời gian thực sử dụng liệu từ hệ thống điều khiển trung tâm hệ thống lưu trữ thông số công nghệ phát triển để giúp đánh giá hiệu suất trao đổi nhiệt hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt dạng (Plate Type Exchanger) giàn PQP Hải Thạch Các phương trình vật lí sử dụng để đánh giá hệ số tắc nghẽn thời gian thực mà xâm nhập vào thiết bị trao đổi nhiệt Việc có hệ số tắc nghẽn giúp cho kĩ sư vận hành xác định/ đánh giá trao đổi nhiệt cần phải kiểm tra làm đồng thời đưa định nhằm tối đa lượng nhiệt khôi phục từ hệ thống công nghệ Kết mơ hình cho thấy số giai đoạn phát triển vượt bậc tắc nghẽn sinh học (biofouling) giám sát thông số sụt áp qua trao đổi nhiệt dạng phát Kết phù hợp với kết khảo sát thực tế biofouling (hàu bám) lên trao đổi nhiệt thiết bị mở kiểm tra Từ khóa: Bộ trao đổi nhiệt Hệ số tắc nghẽn Mỏ khí condensate Hải Thạch © 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Trong hệ thống công nghệ, trao đổi nhiệt thường dùng để thu hồi nhiệt hay tối ưu hố tối đa q trình sử dụng lượng Khi có lớp cặn bẩn tích tụ khơng mong muốn bề mặt trao đổi nhiệt tạo hiệu ứng tắc nghẽn trao đổi nhiệt (Al-Haj Ibrahim, 2012) Hậu _ *Tác giả liên hệ E - mail: trungtn@biendongpoc gây giảm hiệu suất trao đổi nhiệt đồng thời gây chậm trễ hệ thống xử lí mà nhu cầu mong muốn lượng nhiệt định lại đáp ứng phần Ngồi tưởng giảm áp ma sát dòng chảy qua khe hẹp làm giảm đáng kể hiệu trao đổi nhiệt Sự tắc nghẽn trao đổi nhiệt nguyên nhân dẫn đến việc gia tăng lượng tiêu thụ lượng khí thải CO2, tăng chi phí sản xuất vận hành hệ thống công nghệ Tới giới hạn định tắc nghẽn, 82 Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 trao đổi nhiệt phải tách khỏi hệ thống công nghệ để sục rửa thay Theo Hassan, 15% chi phí vận hành bảo dưỡng nhà máy phân bổ vào công tác liên quan đến trao đổi nhiệt nồi hơi, nửa số lại dùng để xử lí tắc nghẽn trao đổi nhiệt Chi phí bao gồm thiệt hại sản lượng giảm hiệu suất trao đổi, chi phí thiệt hại dừng sản xuất, chi phí tháo lắp, cọ rửa hoá chất thay phận bị ăn mòn (Al-Haj Ibrahim, 2012) Các nghiên cứu tượng tắc nghẽn biện pháp loại bỏ nhằm mục tiêu tối ưu hoá lượng tiêu thụ q trình trao đổi nhiệt (Fưrster, Augustin, & Bohnet, 1999) Trong ứng dụng công nghiệp, tắc nghẽn nguyên nhân thường gặp 90% trao đổi nhiệt (Steinhagen, Müller-Steinhagen, & Maani, 1993) Tại giàn cơng nghệ xử lí khí trung tâm Hải Thạch, trao đổi nhiệt tham gia vào trình tách lỏng khỏi dòng khí ướt, ổn định hố sản phẩm condensate hay làm mát dòng khí thương mại đầu máy nén khí cao áp (Bien Dong POC, 2012) Do hiệu suất trao đổi nhiệt đóng vai trò quan trọng việc tối ưu hoá lượng, điều hành sản xuất kiểm soát sản phẩm thương mại đầu Đối với giàn khai thác xử lí khí PQP Hải Thạch việc kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt sục rửa định kì vơ khó khăn Do đó, mục tiêu nghiên cứu đưa phương pháp tính tốn thời gian thực hiệu suất trao đổi nhiệt hay hệ số tắc nghẽn tất trao đổi nhiệt hệ thống cơng nghệ Việc có hệ số tắc nghẽn giúp cho kĩ sư vận hành trao đổi nhiệt cần phải kiểm tra làm đồng thời đưa định nhằm tối đa lượng nhiệt khôi phục từ hệ thống công nghệ Cơ sở lí thuyết phương pháp nghiên cứu Tổng quan tắc nghẽn trao đổi nhiệt nghiên cứu giới Việc thiết kế vận hành thiết bị trao đổi nhiệt hồn tồn bị ảnh hưởng q trình tắc nghẽn Các phương pháp phòng ngừa tắc nghẽn thường áp dụng để kéo dài thời gian làm việc thiết bị Trong đó, biện pháp loại trừ tắc nghẽn (như sử dụng hố chất) có tác động định đến môi trường xung quanh Do đó, nghiên cứu gần tập trung vào phân tích đánh giá tượng tắc nghẽn;phát triển thiết bị đánh giá hệ số tắc nghẽn xác hơn; phát triển biện pháp phòng ngừa loại bỏ tắc nghẽn thiết bị trao đổi nhiệt Như nghiên cứu Sung đồng nghiệp phương pháp giảm thiểu tắc nghẽn cách sử dụng điện cực bề mặt trao đổi nhiệt: sau 270 làm việc, với hệ thống có áp dụng cơng nghệ Eletectronic Anti-fouling (EAF) hệ số tắc nghẽn giảm 70% so với việc không áp dụng công nghê EAF (Sung, Suh, & Kim, 2008) Trong đó, nghiên cứu Bott Melo chế phát triển tắc nghẽn sinh học, mơ hình phương trình hố q trình hình thành lớp tắc nghẽn sinh học Qua đưa phương pháp ngăn ngừa kiểm soát phát triển tắc nghẽn sinh học trao đổi nhiệt (Bott & Melo, 1997) Sincic tập trung nghiên cứu thiết bị giám sát giúp phân tích đánh giá trình tắc nghẽn trao đổi nhiệt phân đoạn chưng cất dầu thô; ảnh hưởng dầu thơ q trình hình thành phát triển tắc nghẽn trao đổi nhiệt (Sincic, 2015) Còn nghiên cứu Webb Li, ảnh hưởng việc thay đổi hình dạng bên lòng ống trao đổi nhiệt có tác động trực tiếp đến hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt Bằng cách thay đổi đường xoắn ốc bên lòng ống, hệ số tắc nghẽn hệ thay đổi (Webb & Li, 2000) Ở khía cạnh nghiên cứu khác, nhiều tác giả tập trung vào việc mơ hình phương trình hố q trình hình thành lớp tắc nghẽn dựa điều kiện thông số vận hành Lưu lượng tính chất dòng môi chất hệ thống trao đổi nhiệt thường không tương ứng với thơng số thiết kế Do đó, việc đánh giá tắc nghẽn trao đổi nhiệt khơng nên dựa vào thơng số giả định giai đoạn tính tốn thiết kế Phương pháp đơn giản hiệu để đánh giá hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt dựa vào tính tốn hiệu suất trao đổi nhiệt, lưu lượng dòng chảy, nhiệt độ đầu vào/đầu mơi chất (Genic et al., 2012; Jerónimo et al , 1997) Cùng với việc phát triển mơ hình phương trình hoá hệ số tắc nghẽn, nghiên cứu nâng cao khả giám sát hiệu suất trao đổi nhiệt để đánh giá theo thời gian thực tác động tắc nghẽn William xây dựng mơ hình từ liệu từ hệ thống điều khiển trung tâm kết hợp với Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 phương trình trao đổi nhiệt hệ (William P Swan, 2018) Kết mơ hình giúp đánh giá hiệu suất trao đổi nhiệt dựa thông số thời gian thựctrong điều kiện làm việc thực tế Liporace đồng nghiệp tập trung nghiên cứu so sánh hiệu suất trao đổi nhiệt hay hệ số tắc nghẽn tất trao đổi nhiệt theo thời gian thực tổng thể hệ thống công nghệ Kết quảcủa nghiên cứu giúp trao đổi nhiệt cần phải kiểm tra làm chuỗi thiết bị liên tiếp (Liporace & Gregório de Oliveira, 2007) Trong đó, Ardosomang cộng sựtập trung phân tích hiệu suất trao đổi nhiệt đánh giá thời gian hữu dụng lại (Remaining Useful Life) trao đổi nhiệt (Ardsomang et al , 2013) 2 Các loại tắc nghẽn khác dựa q trình lý hố học có liên quan Tuỳ vào đặc tính cách thức hình thành tắc nghẽn chia loại sau: tắc nghẽn chất lắng cặn, tắc nghẽn hạt, tắc nghẽn sinh học, tắc nghẽn phản ứng hóa học, tắc nghẽn ăn mòn tắc nghẽn đơng đặc(Awad et al , 2009; Kazi, 2012) 2 Sự tắc nghẽn chất lắng cặn hay gọi tắc nghẽn kết tinh (Precipitation Fouling) Muối vơ hòa tan thường diện môi chất sử dụng trao đổi nhiệt Trong q trình làm nóng làm mát sựquá bão hòa (supersaturation) xảy muối vơ hòa tan Các muối hòa tan canxi magie sunphat, cacbonat, silicat, có độ hòa tan nước ấm so với nước lạnh Điều xảy điều kiện trình bên trao đổi nhiệt khác với điều kiện lối vào Thông thường lắng cặn bắt đầu điểm hoạt động đặc biệt – vị trí tạo mầm – chẳng hạn vết trầy xước, rãnh Sau giai đoạn việc lắng cặn lan rộng để che phủ toàn bề mặt Loại tắc nghẽn bền bám chặt đòi hỏi biện pháp xử lý học hóa học mạnh để loại bỏ (Kazi, 2012) 2 Sự tắc nghẽn hạt (Particulate Fouling) Được phát triển tích tụ hạt rắn lơ lửng dòng chảy lưu chất lên bề mặt truyền nhiệt trao đổi nhiệt Các hạt nặng lắng xuống bề mặt ngang trọng lượng hạt 83 mịn lắng xuống bề mặt truyền nhiệt độ nghiêng khác lực hút chế khác Các nhiên liệu không cháy lắng đọng tro ống nồi hơi, lắng đọng bụi bình ngưng làm mát khơng khí ví dụ nhiễm hạt (Kazi, 2012) 2 Sự tắc nghẽn sinh học (Biofouling) Trên bề mặt truyền nhiệt, phát triển sinh vật dẫn đến tắc nghẽn sinh học Trong trường hợp vi sinh vật bám vào bề mặt truyền nhiệt Khi vi sinh vật (ví dụ: tảo, vi khuẩn, nấm mốc nhuyễn thể hàu với hệ thống trao đổi nhiệt dùng nước biển ) sản phẩm chúng phát triển, chúng tạo thành tắc nghẽn sinh học (Gudmundsson, 2008) Những tắc nghẽn xảy cách đồng thời Sự phát triển sinh vật kèm vấn đề phổ biến hệ thống trao đổi nhiệt nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy điện ngưng sử dụng nước biển (Hjalmars, 2014) 2 Sự tắc nghẽn phản ứng hóa học (Chemical Reaction Fouling) Loại tắc nghẽn xảy lắng đọng hình thành phản ứng hóa học tạo pha rắn gần bề mặt hệ thống trao đổi nhiệt Trong nghiên cứu tại, vật liệu cacbonat lắng đọng phân cấp nhiệt thành phần dòng lưu chất bề mặt truyền nhiệt nóng Loại tắc nghẽn phản ứng hoá học thường bám cần biện pháp đặc biệt để làm lắng cặn bề mặt trao đổi nhiệt Nếu khơng hiệu trao đổi nhiệt không đảm bảo(Kazi, 2012) 2 Sự tắc nghẽn ăn mòn (Corrosion Fouling) Loại tắc nghẽn gây vài phản ứng hóa học khác với tắc nghẽn phản ứng hóa học Bề mặt trao đổi nhiệt phản ứng với chất lỏng bị ăn mòn Các sản phẩm ăn mòn làm bẩn bề mặt trao đổi nhiệt khơng hòa tan dung dịch sau hình thành Đối với trường hợp giá trị pH dung dịch thơng số kiểm sốt nghiêm ngặt Sự ăn mòn thường dễ xảy phía chất lỏng trao đổi nhiệt Trong số trường hợp, sản phẩm ăn mòn có 84 Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 thể bị trơi xuống hạ lưu vòng tuần hồn lưu chất trao đổi nhiệt gây lắng đọng bề mặt đó(Kazi, 2012) 2 Sự tắc nghẽn đơng đặc hay đóng băng (Solidification Fouling) Do đóng băng chất lỏng tinh khiết chất thành phần có điểm tan chảy cao giải pháp sử dụng hỗn hợp cho bề mặt làm mát(Kazi, 2012) Đối tượng phạm vi nghiên cứu Biển Đông Tại giàn Hải Thạch PQP có loại trao đổi nhiệt là: trao đổi nhiệt dạng ống chùm (Tube and Shell Exchanger) (Hình 1) trao đổi nhiệt dạng (Plate Type Exchanger) Đối tượng nghiên để phân tích theo mơ hình phát triển nghiên cứu trao đổi nhiệt Seawater Cooling Medium Exchanger (SWCME) (Bảng 1) Để đánh giá hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt theo phương trình vật lí bên cần thiết phải có thiết bị đo áp suất, nhiệt độ lưu lượng đầu vào đầu hai dòng mơi chất Hiện trao đổi nhiệt khác giàn công nghệ PQP Hải Thạch chưa có đủ thiết bị đo để đánh giá theo mơ hình bên Ngồi SWCME có biểu rõ ràng tắc nghẽn có đóng cặn hạt chất rắn nước biển lên bề mặt trao đổi nhiệt Môi chất bên trao đổi nhiệt nước biển giúp hình thành phát triểnvi sinh vật (cụ thể hàu) tảo biển tạo tắc nghẽn sinh học Đối với giàn khai thác xử lí khí PQP Hải Thạch, việc kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt sục rửa định kì vơ khó khăn Hiện tại, có SWCME mở kiểm tra làm vệ sinh trao đổi nhiệt bên Các trao đổi nhiệt khác chưa kiểm tra sục rửa làm gián đoạn hoạt động sản xuất khí condensate Hình Cấu tạo trao đổi nhiệt SWCME (Exchanger, 2012) Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 85 Bảng Thông số thiết kế Seawater Cooling Medium Exchanger Seawater Cooling Medium Exchanger Thông số thiết kế Chủng loại Bộ trao đổi nhiệt dạng Kết nối Các trao đổi nhiệt lắp song song Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt/ m2 Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 1285 m2 Nước làm mát thành phần chủ yếu nước có thêm phụ Mơi chất dòng Nóng gia chống ăn mòn glycol Mơi chất dòng Lạnh Nước biển Lưu lượng thiết kế tối đa dòng Nóng 3,012 tấn/h Lưu lượng thiết kế tối đa dòng Lạnh 2,705 tấn/h Phương trình hệ số tắc nghẽn Các đặc tính gây tắc nghẽn chất lỏng tiếp xúc với bề mặt truyền nhiệt phụ thuộc vào thơng số sau đây: vận tốc dòng chảy mơi chất; nhiệt độ bề mặt hệ Trao Đổi Nhiệt; nhiệt độ môi chất; vật liệu bề mặt truyền nhiệt hệ Trao Đổi Nhiệt; dạng hình học, kết cấu thiết kế bề mặt truyền nhiệt đặc tính mơi chất (Awad et al , 2009) Để tính tốn Hệ Số Tắc Nghẽn, thơng số nhiệt độ lưu lượng dòng môi chất đầu vào đầu trao đổi nhiệt SWCME thực địa Hệ Số Tắc Nghẽn R f xác định cách so sánh mô hình điều kiện (tại thời điểm t = 0) sau bị tích tụ bẩn gây nên tắc nghẽn (Sung et al , 2008): 𝑅𝑓 = 1 − 𝑈𝑓 𝑈𝑐 𝐿𝑀𝑇𝐷 = ∆𝑇1 − ∆𝑇2 ∆𝑇 𝑙𝑛(∆𝑇1 ) (4) Với ∆𝑇1 ∆𝑇2 định nghĩa Hình Hình (1) Trong đó, 𝑈𝑐 𝑈𝑓 hệ số truyền nhiệt tổng thể hệ trao đổi nhiệt điều kiện bẩn tương ứng (đơn vị 𝑘𝐽/𝑚2 ℃) Những hệ số tính tốn từ phương trình truyền nhiệt tổng quát (ANSI, 2015): 𝑄 = 𝑈 𝐴 𝐶𝐿𝑀𝑇𝐷 dựa dạng thiết kế tổng thể mơ hình trao đổi nhiệt (Association, 2007) Còn LMTD(Log Mean Temperatature Difference, ℃) chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit tính sau (ANSI, 2015): Hình Delta T cho trao đổi nhiệt dạng dòng chảy ngược chiều (ANSI, 2015) (2) Trong đó, A diện tích mặt cắt ngang dòng chảy (đơn vị 𝑚2 ) CLMTD chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit hiệu chuẩn (Corrected Log Mean Temperatature Difference, ℃) (ANSI, 2015) CLMTD = Correction Factor * LMTD (3) Với Correction Factor xác định theo Chương Standards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association (TEMA Standards) Hình Delta T cho trao đổi nhiệt dạng dòng chảy chiều (ANSI, 2015) 86 Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 Do đó, trao đổi nhiệt dạng có dòng mơi chất ngược chiều (ANSI, 2015): 𝐿𝑀𝑇𝐷 = (𝑇1 − 𝑡2 ) − (𝑇2 − 𝑡1 ) (𝑇 − 𝑡2 ) 𝑙𝑛 (𝑇2 − 𝑡1 ) (5) Với thông số trình bày bên kết hợp với kết mơ hình tính tốn hệ số tắc nghẽn cho trao đổi nhiệt SWCME, hệ số tắc nghẽn biểu diễn Hình 4, Trong đó: 𝑇1 : Nhiệt độ đầu vào dòng mơi chất Lạnh (℃); 𝑇2 : Nhiệt độ đầu dòng mơi chất Lạnh (℃); 𝑡1 : Nhiệt độ đầu vào dòng mơi chất Nóng (℃); 𝑡2 : Nhiệt độ đầu dòng mơi chất Nóng (℃) Lượng truyền nhiệt Q, tính sau (ANSI, 2015): 𝑄 = 𝑚ℎ𝑠 𝐶𝑝(ℎ𝑠) (𝑡2 − 𝑡1 ) (6) = 𝑚𝑐𝑠 𝐶𝑝(𝑐𝑠) (𝑇1 − 𝑇2 ) Trong đó: 𝐶𝑝(ℎ𝑠) : nhiệt dung riêng chất lỏng dòng mơi chất Nóng (𝑘𝐽/𝑘𝑔℃); 𝐶𝑝(𝑐𝑠) : nhiệt dung riêng chất lỏng dòng mơi chất Lạnh (𝑘𝐽/𝑘𝑔℃); 𝑚ℎ𝑠 : lưu lượng dòng mơi chất Nóng (kg/h); 𝑚𝑐𝑠 : lưu lượng dòng mơi chất Lạnh (kg/h) Như đề cập phần trước, dạng đồ thị phổ biến Hệ Số Tắc Nghẽn ứng dụng công nghiệp dạng đồ thị tiệm cận Và Hệ Số Tắc Nghẽn mơ tả phương trình hàm mũ sau (Awad et al , 2009; Kazi, 2012): 𝑅 = 𝑅𝑓∗ (1 − 𝑒 −𝛽𝑡 ) (7) Trong đó: 𝑅𝑓∗: giá trị tiệm cận Hệ Số Tắc Nghẽn (𝑚2 ℃/𝑘𝐽); 𝑡𝑐 : số thời gian (giờ làm việc); 𝛽 = 𝑡 𝑐 Kết thảo luận Lấy mẫu khảo sát thực địa Các thiết bị đo lưu lượng nhiệt độ dòng môi chất đầu vào đầu trao đổi nhiệt SWCME sử dụng tai thực địa để khảo sát thơng số vận hành vòng 18 ngày Cứ 30 phút sử dụng thông số lần (samples) để giúp đánh giá hệ số trao đổi nhiệt cho SWCME Ngồi giá trị sụt áp dòng nước biển qua SWCME dùng để so sánh với đồ hệ số tắc nghẽn theo thời gian Kết phân tích thảo luận Hình Hệ số tắc nghẽn cho SWCME thay đổi theo thời gian Hình Giá trị chênh áp tương ứng cho SWCME thay đổi theo thời gian Hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt SWCME biểu diễn hình số Theo nghiên cứu Awad Kazi, trình tắc nghẽn dựa Hệ Số Tắc Nghẽn (Fouling Resistance) 𝑅𝑓 Thơng thường hệ số đạt trình kiểm tra thực nghiệm kết hợp áp dụng phương trình tốn học từ việc tính tốn suy giảm cơng suất làm việc trao đổi nhiệt (Awad et al , 2009; Kazi, 2012) Các phương pháp nhằm biểu diễn hệ số tắc nghẽn 𝑅𝑓 theo trục thời gian thực Trong đó, thời gian trễ 𝑡𝑑 khoảng thời gian ban đầu mà dòng mơi chất chảy qua với hiệu ứng tắc nghẽn nhỏ Cả rằng, ứng dụng cơng nghiệp dạng đồ thị có tiệm cận nằm ngang phổ biến Trong Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 dạng đồ thị này, ban đầu tắc nghẽn tăng lên tuyến tính theo thời gian, đạt trạng thái ổn định Đó hệ trao đổi nhiệt đạt giá trị tiệm cận Hệ Số Tắc Nghẽn R∗f (được gọi asymptotic fouling resistant) Đường tiệm cận đạt vài giờ, vài tuần vài tháng phụ thuộc vào điều kiện hoạt động Phương trình chung mơ tả dạng đồ thị có dạng R f = R∗f (1 − e−βt ) (Awad et al , 2009; Kazi, 2012) Kết thực nghiệm với SWCME cho thấy rằng, giá trị tiệm cận R∗f 03 𝑚2 ℃/𝑘J với khoảng thời gian trễ tương ứng 14 ngày Tuy nhiên, thấy giai đoạn ban đầu hệ số tắc nghẽn khơng có dạng tuyến tính Awad Kazi đề cập Hệ số tắc nghẽn giai đoạn hoàn toàn phụ thuộc vào việc phát triển biofouling Giai đoạn tương ứng với thời gian từ 25 đến 175 (hình số 4) có phát triển vượt bậc tắc nghẽn sinh học kiểm tra đồ thị hệ số tắc nghẽn Điều thảo luận bên Hệ số tắc nghẽn khoảng thời gian ban đầu khơng có dạng tuyến tính tương đồng kết nghiên cứu Sung Genic (Sung et al , 2008; Genic et al , 2012) Sự thay đổi độ dày lớp tịch tụ gây tắc nghẽn miêu tả bẳng giai đoạn: giai đoạn hình thành ban đầu; giai đoạn dịch chuyển phát triển lớp tích tụ gây tắc nghẽn giai đoạn sau có suy yếu tính chất học lớp tích tụ mà có tỉ trọng định lớp tích tụ bị loại bỏ Do đó, theo đồ thị hệ số tắc nghẽn SWCME, giai đoạn tương ứng với thời gian từ 25 đến 175 có phát triển vượt bậc tắc nghẽn sinh học kiểm tra đồ thị hệ số tắc nghẽn (Hình 4) Tuy nhiên giám sát thông số sụt áp qua trao đổi nhiệt thời gian không phát (Hình 5) Trong q trình vận hành, mơ hình tính tốn bên phát bất thường hệ số tắc nghẽn Trong trường hợp kiểm tra việc xử lí hố chất hypochlorite natri (NaOCl) vào hệ thống nước biển có đạt hiệu mong muốn hay khơng Natri hypochlorite hồ tan nước tạo 𝑂𝐶𝑙 − Sự diện dạng chlorine phụ thuộc vào pH nước, dạng 𝐶𝑙2 không diện pH lớn 2; HOCl dạng phổ biến pH nằm khoảng 1-7 48; HOCl = 𝑂𝐶𝑙 − pH 48 𝑂𝐶𝑙 − cao HOCl pH 87 48 Cơ chế tác dụng chlorine khử trùng HOCl phản ứng với hệ enzyme oxy hoá glycose hoạt động trao đổi chất, kết gây chết vi sinh vật Chlorine có hiệu khử trùng cao pH nhỏ ( Trương Quốc Phú, 2014) Kết phương pháp vật lí nêu bên trùng hợp với phát SWCME mở Có lượng lớn tắc nghẽn sinh học (chủ yếu hàu) trao đổi nhiệt phát (Hình 6) Sau tiến hành chu trình rửa ngược (đảo chiều dòng chảy) tượng tắc nghẽn sinh học giảm nhiều (a) (b) Hình Kiểm tra bên đường nước biển vào SWCME trước phát có tắc nghẽn (a) sau làm đảo ngược dòng chảy (b) Kết luận Việc đánh giá hệ số tắc nghẽn mơ trình bày có ý nghĩa thực tiễn việc tối ưu hoá lượng, điều hành sản xuất kiểm soát sản phẩm thương mại đầu giàn 88 Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 Hải Thạch Việc cụ thể thời điểm mà tắc nghẽn sinh học (biofouling) phát triển vượt bậc giúp ta định việc tách trao đổi nhiệt khỏi hệ thống công nghệ để kiểm tra sục rửa Ngồi ra, kiểm tra việc xử lí hố chất hypochlorite natri (NaOCl) vào hệ thống nước biển giúp phòng tránh phát triển biofouling có đạt hiệu mong muốn hay không Đề suất lắp đặt thêm thiết bị đo lường để tính tốn hệ số tắc nghẽn cho trao đổi nhiệt dạng ống chùm (tube and shell exchanger) giàn PQP Hải Thạch Phương hướng nghiên cứu tắc nghẽn trao đổi nhiệt mỏ Hải Thạch bao gồm việc tạo mơ hình mơ hiệu suất trao đổi nhiệt cho trao đổi nhiệt dạng ống chùm trao đổi nhiệt dạng dùng phần mềm Aspen HYSYS tính tốn thời gian phải mở kiểm tra cho trao đổi nhiệt dựa việc đánh giá hệ số tắc nghẽn thời điểm tại, mối tương quan tương lai tài liệu thiết kế cho tất trao đổi nhiệt lại giàn PQP Hải Thạch Bott, T R , & Melo, L , 1997 Fouling of Heat Exchangers In Experimental Thermal and Fluid Science, 14 315 Doi: 10.1016/S08941777(96)00133-1 Tài liệu tham khảo Hjalmars, A , 2014 Biofouling on plate heat exchangers and the impact of advanced oxidizing technology and ultrasound In Analytical Chemistry KTH Stockholm Sweden Al-Haj Ibrahim, H , 2012 Fouling in Heat Exchangers In International Journal of Heat and Mass Transfer, 40 57-96 ANSI , 2015 Performance Rating of Liquid to Liquid Heat Exchangers In ANSI Standards, 2111 Wilso Boulevard, Suite 500 Arlington VA 22201, USA Ardsomang, T , Hines, J , & Upadhyaya, B , 2013 Heat exchanger fouling and estimation of remaining useful life In Proceedings of the Annual Conference of the Prognostics and Health Management Society 2013 150-158 Association, T , 2007 Standard of tubular exchanger manufacturers association - Ninth Edition In TEMA Standards, 25 North Broadway, Tarrytown, New York 10591, USA Awad, M , Gad, H , & Yousef, A , 2009 Effect of surface temperature on particulate and crystallization fouling In Thirteenth International Water Technology Conference, IWTC 13 2009, Hurghada, Egypt Bien Dong POC , 2012 Startup and Operating Manual for Hai Thach Production Platform Exchanger, S P H , 2012 Plate Heat Exchanger production manual In Operting Manual and Datasheet of Sondex South East Asia PTE KTD Förster, M , Augustin, W , & Bohnet, M , 1999 Influence of the adhesion force crystal/heat exchanger surface on fouling mitigation Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 38(4) 449-461 doi:https:// doi.org/10.1016/S02552701(99)00042-2 Genic, S , Jacimovic, B , Mandí, D , & Petroví, D , 2012 Experimental determination of fouling factor on plate heat exchangers in district heating system In Energy and Buildings, 50, 204211 doi:https://doi.org/10.1016/ j.enbuild.2012.03.039 Gudmundsson, O , 2008 Detection of fouling in heat exchangers Master Thesis University of Iceland, Iceland Jerónimo, M A S , Melo, L F , Sousa Braga, A , Ferreira, P J B F , & Martins, C , 1997 Monitoring the thermal efficiency of fouled heat exchangers A simplified method Experimental Thermal and Fluid Science, 14(4) 455-463 doi:https://doi org/10 1016/S0894-1777(96)00146-X Kazi, S N , 2012 Fouling and Fouling Mitigation on Heat Exchanger Surfaces In Heat Exchangers - Basics Design Applications, Jovan Mitrovic, IntechOpen, DOI: 10.5772/32990 Liporace, F , & Gregório de Oliveira, S , 2007 Real Time Fouling Diagnosis and Heat Exchanger Performance In Heat Transfer Engineering, 28 Doi 10.1080/01457630601064595 Trương Quốc Phú , 2014 Sử dụng Chlorine xử lí nước Truy cập lúc 22:30, Tháng Mười Hai 30, 2018 địa https://tepbac.com/tintuc/full/su-dung-chlorine-trong-xu-ly-nuocao-nuoi-1873.html Trần Ngọc Trung nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 81 - 89 Sincic, D , 2015 Novel Fouling Measurement Device Chemical and Biochemical Engineering Quarterly Journal, 28 465-472 Doi: 10.15255/CABEQ.2014.1933 Steinhagen, R , Müller-Steinhagen, H , & Maani, K , 1993 Problems and Costs Due to Heat Exchanger Fouling in New Zealand Industries In Heat Transfer Engineering, 14(1) 19-30 Doi: 10.1080/01457639308939791 Sung, S K , Suh, S H , & Kim, D W (2008) Characteristics of cooling water fouling in a heat exchange system Journal of Mechanical Science and Technology 22(8) 1568-1575 doi: 89 10 1007/s12206-008-0422-9 Webb, R L , & Li, W , 2000 Fouling in enhanced tubes using cooling tower water Part I Long term fouling data International Journal of Heat and Mass Transfer 43 (19) 3567-3578 doi: https://doi org/10 1016/S0017-9310(99) 00395-6 William P Swan, D P F , Aniket Khade, and Daniel H Chen , 2018 Abnormal Situation Management Detection of Fouling and Longitudinal Bypass in Heat Exchangers In International Journal of Chemical Engineering and Applications, 9(1) 9-15, 2018 ABSTRACT Real time monitoring and assessing the fouling resistance and performance of Plate Type heat exchanger in Hải Thạch gas/condensate platform Trung Ngoc Tran 1, Hai Huu Ngo 1, Truong Hung Trieu Bien Dong POC , Vietnam Faculty of Oil and Gas, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Heat exchangers (HX) and heat exchanger networks are frequently used for the purposes of recovery heat and carrying out process integration to reduce energy consumption In Hải Thạch gas treatment and processing plant, HXs are involved in the separation of liquid products (produced water and condensate) out of well fluid; stabilization of sale condensate and cooling the sale gas at the discharge of export gas compressors.As the efficiency of the HXs play an important role in the energy consumption, process control and platform safety, its performance must be tracked as precisely as possible in order to identify operational problems.This research presents a physical modeling approach for characterizing the performance of a Plate Type HX units with real-time operating parameters from Distributed Control System (DCS) This reliable monitoring method was available to enable production engineers to answer practical questions such as: what is the actual performance of the equipment at a give time of opertion? Which is the ideal moment to stop the operation and clean the heat exchangers? The result indicates that the excessive biological growth during certain period time could be identified using this effective method On the other hand, this result was in accordance with the evidences of bioflouling when opening the Seawater Cooling Medium Exchangers ... hiệu suất trao đổi nhiệt cho trao đổi nhiệt dạng ống chùm trao đổi nhiệt dạng dùng phần mềm Aspen HYSYS tính tốn thời gian phải mở kiểm tra cho trao đổi nhiệt dựa việc đánh giá hệ số tắc nghẽn thời... việc thay đổi hình dạng bên lòng ống trao đổi nhiệt có tác động trực tiếp đến hệ số tắc nghẽn trao đổi nhiệt Bằng cách thay đổi đường xoắn ốc bên lòng ống, hệ số tắc nghẽn hệ thay đổi (Webb &... nhiệt hay hệ số tắc nghẽn tất trao đổi nhiệt hệ thống cơng nghệ Việc có hệ số tắc nghẽn giúp cho kĩ sư vận hành trao đổi nhiệt cần phải kiểm tra làm đồng thời đưa định nhằm tối đa lượng nhiệt khôi