Ứng dụng kỹ thuật pinch để tối ưu mạng lưới nhiệt cho phân xưởng ammonia trong nhà máy đạm phú mỹ (PVFCCo)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH VĂN HÒA ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PINCH ĐỂ TỐI ƯU MẠNG LƯỚI NHIỆT CHO PHÂN XƯỞNG AMMONIA TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ (PVFCCo) Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT Mã số: 60520115 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS TẠ ĐĂNG KHOA Chữ ký Cán chấm nhận xét : Chữ ký Cán chấm nhận xét : Chữ ký Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 09 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: CT: GS.TS Lê Chí Hiệp TK: TS Tạ Đăng Khoa UV: PGS.TS Lê Anh Đức PB1: TS Hà Anh Tùng PB2: TS Lê Minh Nhựt Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIATP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA —————————— —————————— NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngày, tháng , năm, sinh: Chun ngành: HUỲNH VĂN HỊA MSSV: 1670684 Nơi sinh: Bình Định 21-12-1989 Kỹ Thuật Nhiệt Mã số: 60520115 I TÊN ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PINCH ĐỂ TỐI ƯU MẠNG LƯỚI NHIỆTCHO PHÂN XƯỞNG AMMONIA TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ (PVFCCo) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu mạng nhiệt nhà máy Đạm Phú Mỹ  Đánh giá mạng nhiệt củanhà máy Đạm Phú Mỹ kỹ thuật Pinch  Đề xuất giải pháp kỹ thuật  Tính kinh tế cho giải pháp kỹ thuật III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19 - 08 - 2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08 - 08 - 2020 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TẠ ĐĂNG KHOA Tp HCM, ngày tháng năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài nỗ lực học tập nghiên cứu, để đến kết ngày hôm em nhiều giúp đỡ gia đình, thầy bạn Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành với lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Tạ Đăng Khoa, người hết lịng giúp đỡ em hồn thành luận văn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cô môn Công Nghệ Nhiệt Phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Bách Khoa HCM tận tình truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình học tập nghiên cứu để hồn thành luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến gia đình người bạn ln động viên, ủng hộ giúp đỡ em suốt q trình học tập hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thành luận văn tất nhiệt tình khả mình, nhiên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận chia sẻ đóng góp ý kiến Thầy , Cô bạn đồng nghiệp Trân trọng cảm ơn Huỳnh Văn Hịa TĨM TẮT Luận văn nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật Pinchđể tối ưu mạng lưới nhiệt cho phân xưởng ammonia nhà máy Đạm Phú Mỹ Từ đưa giải pháp kỹ thuật với mục tiêu giảm chi phí lượng nhà máy Kết đạt sau sữa lỗi mạng nhiệt bổ sung thêm số thiết bị trao đổi nhiệt giảm 46,3% lượng tiêu thụ cho toàn nhà máy ABSTRACT This thesis studies about Pinch analysis techniques application to optimize heat exchanger network of ammonia plan in PVFCCo Then set out the technical solutions with the goal of the reducing the cost of the plant's energy The results obtained after addition of the heat enchanger fell 46,3 % of the energy consumption of the entire plant LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “ Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật Pinch để tối ưu mạng lưới nhiệt cho phân xưởng ammonia nhà máy đạm Phú Mỹ (PVFCCo)” cơng trình Tôi thực hướng dẫn TS Tạ Đăng Khoa Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực khôngtrùng lặp hay chép từ đề tài khác Tôi cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020 Người cam đoan Huỳnh Văn Hòa MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NHÀ MÁY 2.1 Giới thiệu nhà máy 2.2 Công nghệ sản xuất Ammoniac 2.3 Công nghệ sản xuất Urea 10 2.4 Xưởng phụ trợ 17 CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PINCH 20 3.1 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 20 3.2 Tình hình nghiên cứu giới 21 CHƯƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT PINCH 25 4.1 Giới thiệu kỹ thuật Pinch 26 4.2 Các khái niệm kỹ thuật Pinch 28 4.2.1 Thu hồi nhiệt trao đổi nhiệt 28 4.2.2 Giản đồ nhiệt độ – Enthalpy 29 4.2.3 Đường cong nhiệt (Composite Curves) 31 4.2.4 Dòng nhiệt tổng (Grand Composite Curve) 37 4.2.5 Ý nghĩa điểm Pinch 38 4.2.6 Thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt 40 CHƯƠNG 5: KIỂM TRA MẠNG NHIỆT CỦA NHÀ MÁY 42 5.1 Giới thiệu phần mềm phụ trợ kỹ thuật phân tích Pinch 42 5.1.1 Phần mềm Hysys 42 5.1.2 Phần mềm Hint 43 5.2 Giới thiệu mạng nhiệt nhà máy đạm Phú Mỹ 43 5.3 Thu thập liệu phục vụ cho kỹ thuật phân tích Pinch 46 5.4 Lựa chọn ∆Tmin 49 5.5 Xây dựng sơ đồ đường cong nhiệt tổng sơ đồ Cascade dòng nhiệt :49 5.6 Kiểm tra mạng nhiệt nhà máy 50 5.7 Phân tích lựa chọn phương án 57 5.8 Đề xuất giải pháp kỹ thuật 57 CHƯƠNG 6: SỬA LỖI MẠNG NHIỆT VÀ TÍNH TỐN KINH TẾ 59 6.1 Sửa lỗi mạng nhiệt nhà máy 59 6.1.1 Sửa lỗi mạng nhiệt điểm Pinch 59 6.1.2 Sửa lỗi mạng nhiệt điểm Pinch 62 6.2 Xác định chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt 67 6.2.1 Diện tích thiết bị trao đổi nhiệt 67 6.2.2 Chi phí thiết bị trao đổi nhiệt 67 6.2.3 Chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt 68 6.3 Tính tốn tiêu kinh tế cho giai đoạn đầu tư 69 6.3.1 Đầu tư giai đoạn 69 6.3.2 Đầu tư giai đoạn 70 6.3.3 Đầu tư giai đoạn 71 6.4 Mơ kết tính tốn 71 CHƯƠNG 7:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 74 7.1 Kết luận kết đạt chưa đạt 74 7.1.1 Kết đạt 74 7.1.2 Kết chưa đạt 74 7.2 Hướng nghiên cứu 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mối quan hệ mức độ tiêu thụ lượng khí thải CO2(Nguồn: U.S Energy Information Administration, International Energy Outlook 2016) Hình 2.1: Hình ảnh tổng quan nhà máy Đạm Phú Mỹ Hình 2.2: Sơ đồ khối cơng nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ Hình 2.3: Sơ đồ tổng thể dây chuyền công nghệ phân xưởng Ammoniac Hình 2.4: Sơ đồ cơng nghệ xưởng Urea Hình 2.5: Sơ đồ khối cơng nghệ xưởng Urea Hình 2.6: Hệ thống sản xuất nước khử khống Hình 2.7: Hệ thống làm lạnh nước tuần hồn Hình 2.8: Bồn trích trữ Ammoniac Hình 2.9: Hệ thống xử lý nước thải Hình 4.1: Một sơ đồ quy trình cơng nghệ hố học đơn giản Hình 4.2: Sơ đồ cơng nghệ đơn giản Hình 4.3: Giản đồ nhiệt độ – Enthalpy Hình 4.4: Giản đồ nhiệt độ – Enthalpy với chênh lệch nhiệt độ 20oC Hình 4.5: Phương pháp tổ hợp đường cong nhiệt Hình 4.6: Tổ hợp đường cong nhiệt nóng lạnh tương ứng với ∆ = 10℃ Hình 4.7: Sơ đồ biểu diễn dịng tương ứng với giá trị nhiệt độ giả Hình 4.8: Đánh giá khả tận dụng nhiệt từ khoảng nhiệt độ thứ đến khoảng nhiệt độ thứ + Hình 4.9: Cường độ dòng nhiệt dịch chuyển hướng từ nhiệt độ cao đến thấp Hình 4.10: Tổ hợp đường cong nhiệt biểu diễn theo giá trị nhiệt độ giả Hình 4.11: Đường cong nhiệt tổng biểu diễn theo giá trị nhiệt độ giả Hình 4.12: Điểm Pinch chia tổ hợp đường cong nhiệt thành hai vùng Pinch Pinch Hình 4.13: Nhu cầu nguồn nhiệt tăng thêm truyền nhiệt ngang qua điểm Pinch Hình 4.14: Biểu diễn sơ đồ lưới Hình 5.1: Biểu tượng phần mềm Hysys (Aspen Energy Analyzer) Hình 5.2: Biểu tượng phần mềm Hint Hình 5.3: Sơ đồ cơng nghệ phân xưởng urea nhà máy đạm Phú Mỹ Hình 5.4:Sơ đồ cơng nghệ phân xưởng Ammoniac nhà máy đạm Phú Mỹ Hình 5.5: Đường cong tổ hợp nóng lạnh nhà máy Hình 5.6: Sơ đồ Cascade dịng nhiệt nhà máy Hình 5.7: Sơ đồ mạng lưới nhiệt nhà máy Hình 5.8: Lỗi làm mát cho dịng nóng điểm Pinch Hình 5.9: Lỗi gia nhiệt cho dịng lạnh điểm Pinch Hình 5.10: Lỗi gia nhiệt cho dịng lạnh băng qua điểm Pinch Hình 5.11: Lỗi làm mát cho dịng nóng băng qua điểm Pinch Hình 5.12: Lỗi truyền nhiệt băng qua điểm Pinch Hình 6.1: Thơng số nhiệt động thiết bị (E1) Hình 6.2: Thơng số nhiệt động thiết bị (E2) Hình 6.3: Thơng số nhiệt động thiết bị (E3) Hình 6.4: Thơng số nhiệt động thiết bị (E4) Hình 6.5: Thơng số nhiệt động thiết bị (E5) Hình 6.6: Thơng số nhiệt động thiết bị (E6) Hình 6.7: Thơng số nhiệt động thiết bị (E7) Hình 6.8: Thơng số nhiệt động thiết bị (E8) Hình 6.9: Thơng số nhiệt động thiết bị (E9) Hình 6.10: Thơng số nhiệt động thiết bị (E10) Hình 6.11: Sơ đồ mạng lưới nhiệt sửa lỗi phần Pinch Hình 6.12: Sơ đồ mạng lưới nhiệt sửa lỗi phần Pinch Hình 6.13: Sơ đồ mơ qui trình cơng nghệ phân xưởng ammoniac Hình 6.14: Sơ đồ mơ qui trình cơng nghệ phân xưởng ammoniac bổ sung thêm thiết bị trao đổi nhiệt Khi bổ sung thêm thiết bị trao đổi nhiệt (E9), tiết kiệm 14.028 (kW) cơng suất gia nhiệt cho dịng lạnh 47 Đồng thời tiết kiệm 14.028(kW) công suất làm mát cho dòng 17  Thiết bị trao đổi nhiệt (E10) Thiết bị trao đổi nhiệt (E10) ghép nối dịng nóng 09 dịng lạnh 49 Thơng số nhiệt động thiết bị trao đổi nhiệt (E10) thể hình 6.10 Hình 6.10: Thơng số nhiệt động thiết bị (E10) Khi bổ sung thêm thiết bị trao đổi nhiệt (E10), tiết kiệm 2.417 (kW) cơng suất gia nhiệt cho dịng lạnh 49 Đồng thời tiết kiệm 2.417 (kW) công suất làm mát cho dòng 09 Thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung vào mạng nhiệt nhà máy nhằm sửa lỗi Pinch tổng hợp bảng 6.1 Bảng 6.1: Trang bị thêm thiết bị trao đổi nhiệt THIẾT BỊ CƠNG SUẤT [kW] DỊNG 12 Hơi trung áp (MP) H12 10-E-3002 E1 2.950 85 C85 20- E-1015 Làm mát nước 12 H12 10-E-3002 Hơi trung áp (MP) 84 C84 20-E-1014 12 H12 10-E-3002 E2 E3 GHI CHÚ 7.020 Làm mát nước 2.392 64 Hơi trung áp (MP) 33 C33 10-V-5008 12 H12 10-E-3002 Làm mát nước Hơi trung áp (MP) E4 2.392 31 C31 10-K-4041 12 H12 10-E-3002 Làm mát nước Hơi trung áp (MP) E5 634 C01 10-K-4011 H06 10-E-2008 Làm mát nước Hơi trung áp (MP) E6 47.172,5 C05 10-H-2001 H06 10-E-2008 Làm mát nước Hơi trung áp (MP) E7 1.827,5 C04 10-E-2001 17 H17 10-E-5001 Làm mát nước Hơi trung áp (MP) E8 12.000 50 C50 10-E-2003-2 Làm mát nước 17 H17 10-E-5001 Hơi trung áp (MP) 47 C47 10-E-5002 Làm mát nước H09 10-E-2010 Hơi trung áp (MP) 49 C49 10-E-2002-2 E9 14.028 E10 2.417 Làm mát nước Vậy mắc thêm 10 thiết bị trao đổi nhiệt công suất gia nhiệt giảm 92.833 (kW) công suất làm mát giảm 92.833 (kW) So với tổng công suất dòng phụ trợ nhà máy (400.934kW) tiết kiệm khoảng 46,3% Cụ thể 10 thiết bị trao đổi nhiệt mắc hình 6.11 6.12 65 [Chi tiết phụ lục ] Hình 6.11: Sơ đồ mạng lưới nhiệt sửa lỗiphầndưới Pinch [Chi tiết phụ lục 1] Hình 6.12: Sơ đồ mạng lưới nhiệt sửa lỗi phần Pinch 66 6.2 Xác định chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt Để tính hiệu kinh tế việc đầu tư nhằm tiết kiệm lượng, ta có số thông số kinh tế sau: - Lãi suất ngân hàng( ): 4% - Lạm phát ( ): 6% - Lãi suất ròng: ∅= - Giá bổ sung nhiệt nóng: 17,4 ( - Giá bổ sung nhiệt lạnh: 0,271 ( - Chỉ số CEPCI2000: 438 - Chỉ số CEPCI2020: 703,3 - Số vận hành năm: 8.000 (ℎ) , = , , / = 11% ) / 3) 6.2.1 Diện tích thiết bị trao đổi nhiệt Để ước lượng chi phí đầu tư cho thiết bị trao đổi nhiệt, trước tiêncần xác định diện tích truyền nhiệt (A) thiết bị trao đổi nhiệt, ta có: = (6.1) ×∆ Trong đó: - : Nhiệt lượng trao đổi, kW (Nhiệt lượng trao đổi thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung bảng 6.1) - ∆ = (∆ (Giá trị ∆ −∆ ∆ ∆ ) o : Nhiệt độ trung bình logarich, C ; ∆ : Hệ số truyền nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung) ℃ 6.2.2 Chi phí thiết bị trao đổi nhiệt Chi phí thiết bị trao đổi nhiệt xác định thông qua diện tích truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt [26]: = + Trong đó: - , , : Hệ số phụ thuộc vào thiết bị - : Thông số thiết bị 67 (6.2) Với thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ bọc chùm ống, ta có: = = 10.000; = 88; diện tích truyền nhiệt ( ) thiết bị trao đổi nhiệt Do chi phí thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung xác định bằng: = 10.000 + 88 (6.3) 6.2.3 Chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt Chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt ngồi chi phí cịn phụ thuộc vào hệ số như: Nhiệt độ môi chất, áp suất môi chất, vật liệu chế tạo, đường ống Do chi phí đầu tư xác định theo [26]: =∑ , [(1 + ) +( + + + + + )] (6.4) Đối với việc đầu tư thêm thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỏ bọc chùm ống, vật liệu thép carbon, mơi chất lỏng ta có hệ số sau: - = 0,8 Hệ số lắp đặt đường ống - =1 Hệ số xét đến vật liệu - = 0,3 Hệ số lắp đặt thiết bị - = 0,2 Hệ số lắp đặt thiết bị điện - = 0,3 Hệ số lắp đặt thiết bị điều khiển - =0 Hệ số lắp đặt cơng trình dân dụng - =0 Hệ số lắp đặt cấu trúc tòa nhà - = 0,1 Hệ số lắp đặt cách nhiệt sơn Những hệ số tính thời điểm năm 2000.Để ước lượng chi phí đầu tư thời điểm năm 2020, sử dụng số CEPCI (Chemical Engineering Plant Cost Index) theo [26]: ( = ×( ) ) (6.5) Từ (6.1), (6.3), (6.4) (6.5) thông số nhiệt động thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung, chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung xác định bảng 6.2 68 Bảng 6.2: Chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung THIẾT BỊ Q A CB;2000 Ccap;2000 Ccap;2020 (kW) (m2) (USD) (USD) (USD) E1 2.950 415 46.502 125.554 184.500 E2 7.020 740 750.778 202.709 297.879 E3 2.392 124 20.875 56.361 82.822 E4 2.392 132 21.614 58.358 85.756 E5 634 26 12.280 33.155 48.721 E6 47.172,5 2.046 190.029 513.076 753.962 E7 1.827,5 35 13.052 35.239 51.783 E8 14.134 2.891 309.617 835.965 1.048.961 E9 14.028 537 57.191 154.414 226.910 E10 2.417 44 13.846 37.383 55.003 6.3 Tính tốn tiêu kinh tế cho giai đoạn đầu tư Để tiết kiệm lượng nhà máy phải tốn chi phí đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt Thế với số lượng thiệt bị trao đổi nhiệt nhiều đề xuất chi phí đầu tư lớn Do đó, dự án tiết kiệm lượng chia thành giai đoạn đầu tư 6.3.1 Đầu tư giai đoạn Trong giai đoạn đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt E1; E2; E3; E4 E5 Khi đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt này, tiết kiệm 15.388kW công suất gia nhiệt 15.388kW công suất làm mát Cụ thể sau: Hơi trung áp (MP): 15.388 (kW) Làm mát nước: 15.388 (kW) - Tổng chi phí đầu tư trang bị cho giai đoạn là:699.677 ( ) - Tính tốn chi phí vận hành năm tiết kiệm được: + Chi phí gia nhiệt: ( × × )× 69 × 17,4 = 3.826.535( ) + Chi phí làm mát: × , × × × × 0,271 = 2.873.212( Vậy: Tổng tiền tiết kiệm năm: 6.699.747 ( ) ) - Chỉ tiêu kinh tế cho giai đoạn 1: + Thời gian hoàn vốn (PBT) Giá trị dòng tiền lãi năm: , 11%, = 6.699.747 × 0,9009 = 6.035.802( 6.699.747 × = ) = 0,11(năm) (Khoảng tháng) +Giá trị thực ( ) Giá trị vốn đầu tư sau năm là: 6.035.802 − 699.677 = 5.336.125 ( ) 6.3.2 Đầu tư giai đoạn Trong giai đoạn đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt E6và E7 Khi đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt này, tiết kiệm 49.000kW công suất gia nhiệt 49.000kW công suất làm mát Cụ thể sau: Hơi trung áp (MP): 49.000 (kW) Làm mát nước: 49.000 (kW) - Tổng chi phí đầu tư trang bị cho giai đoạn là: 805.745 ( ) - Tính tốn chi phí vận hành năm tiết kiệm được: + Chi phí gia nhiệt: × × ( + Chi phí làm mát: × 17,4 = 12.184.835( )× × , × × × ) × 0,271 = 9.149.167( Vậy: Tổng tiền tiết kiệm năm: 21.334.002 ( ) ) - Chỉ tiêu kinh tế cho giai đoạn 2: + Giá trị dòng tiền lãi năm: , 11%, = 21.334.002 × 0,9009 = 19.219.803( 21.334.002 × + Thời gian hoàn vốn (PBT) = = 0,04(năm) (Khoảng ngày) 70 ) + Giá trị thực ( ) Giá trị vốn đầu tư sau năm là: 19.219.803 − 805.745 = 18.414.058 ( ) 6.3.3 Đầu tư giai đoạn Trong giai đoạn đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt E8; E9 E10 Khi đầu tư thiết bị trao đổi nhiệt này, tiết kiệm 28.445kW công suất gia nhiệt 28.445kW công suất làm mát Cụ thể sau: Hơi trung áp (MP): 28.445kW Làm mát nước:28.445kW - Tổng chi phí đầu tư trang bị cho giai đoạn 1.330.874( ) - Tính tốn chi phí vận hành năm tiết kiệm được: + Chi phí gia nhiệt: + Chi phí làm mát: × ( × × 17,4 =7.073.421( )× × , × × × 0,271 =5.311.185( × Vậy: Tổng tiền tiết kiệm năm: 12.384.606( ) ) ) - Chỉ tiêu kinh tế cho giai đoạn 3: + Thời gian hoàn vốn ( ) Giá trị dòng tiền lãi năm: 12.384.606 × , 11%, = 12.384.606 × 0,9009 =11.157.291( ) Vậy: xác thời gian hồn vốn là: = = 0,11(năm) (Khoảng tháng) + Giá trị thực ( ) Giá trị vốn đầu tư sau năm là: 11.157.291 − 1.330.874 =9.826.417( ) 6.4 Mơ kết tính tốn Ứng dụng phần mềm mô HYSYS 7.3 để kiểm tra kết tính tốn sau lắp thêm thiết bị trao đổi nhiệt E6 & E7 71 - Sơ đồ mơ quy trình cơng nghệ phân xưởng ammoniac chưa ghép nối thiết bị trao đổi nhiệt [Chi tiết phụ lục ] Hình 6.13: Sơ đồ mơ qui trình cơng nghệ phân xưởng ammoniac 72 - Sơ đồ mô sau ghép nối thêm thiết bị trao đổi nhiệt E6 & E7 vào sơ đồ công nghệ phân xưởng ammoniac Kết mô cho thấy nhiệt lượng giảm so với kết tính tốn lý thuyết giai đoạn [Chi tiết phụ lục ] Hình 6.14: Sơ đồ mơ qui trình cơng nghệ phân xưởng ammoniac bổ sung thêm thiết bị trao đổi nhiệt 73 CHƯƠNG 7:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 7.1 Kết luận kết đạt chưa đạt 7.1.1 Kết đạt - Khẳng định lần áp dụng kỹ thuật phân tích Pinch nhằm tối ưu hóa mạng nhiệt q trình cơng nghiệp - Kiểm tra kết nối dòng nhiệt mạng nhiệt nhà máy sản xuất Đạm Phú Mỹ Từ đưa đánh giá hiệu sử dụng nhiệt nhà máy - Đề xuất giải pháp, phân khúc đầu tư cho mạng nhiệt nhà máy với mục tiêu tối ưu hóa lượng sử dụng, giảm chi phí vận hành cuối giảm giá thành sản phẩm - Bên cạnh việc giảm chi phí sản xuất, góp phần bảo vệ mơi trường 7.1.2 Kết chưa đạt - Trong q trình tính tốn, đề tài xem hiệu suất thiết bị 100% tổn thất nhiệt qua đường ống không đáng kể - Xem nhiệt dung riêng không đổi thực tế hàm theo nhiệt độ - Chưa xác định cụ thể hệ số truyền nhiệt dòng môi chất 7.2 Hướng nghiên cứu - Nghiên cứu việc tận dụng nguồn nhiệt thải có nhiệt độ thấp vào mục đích khác nhằm tận dụng tối đa lượng 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Kiến Quốc, Lê Chí Hiệp, Nguyễn Văn Tuyên Ứng dụng phân tích Pinch để tối ưu hóa thu hồi nhiệt hệ thống khử muối phương pháp phun tách ẩm cấp nhiệt lượng mặt trời Journal of Science & Technology – Technical Universities - 108, 84-90 (2015) -ISBN/ISSN: 2354-1083 [2] Nguyễn Thanh Nghị, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Đình Lâm Đánh giá lượng tiêu thụ phân xưởng chưng cất Nhà máy Lọc dầu Dung Quất kỹ thuật phân tích Pinch Tạp chí Dầu Khí Số 12012 Trang 52-60 Năm 2012 [3] Kemp, Ian C Pinch analysis and process integration a user guide on process integration for the efficient use of energy Butterworth-Heinemann, 2011 [4] Sama, D A Differences between second law analysis and Pinch technology Journal of energy resources technology 117.3 (1995) 186-191 [5] Linnhoff, Bodo Pinch technology for the synthesis of optimal heat and power systems Journal of Energy Resources Technology 111.3 (1989) 137-147 [6] Li Zhenmin Pinch analysis of hydrogen system in refinerie Computer Aided Chemical Engineering [7] Liu, F., & Zhang, N (2004) Strategy of Purifier Selection and Integration in Hydrogen Networks Chemical Chemical Engineering Research and Design, 82(A10) 1315–1330 [8] Foo, D C Y., Manan, Z A., & Tan, Y L (2005) Synthesis of maximum water recovery network for batch process Journal of Cleaner Production 13 (2005) 1381e1394 [9] Ebrahim, M., & Kawari, A (2000) Pinch technology an efficient tool for chemical-plant energy and capital-cost saving Applied Energy, 65(1-4), 45–49 [10] Singhvi, A., Madhavan, K P., & Shenoy, U V (2004) Pinch analysis for aggregate production planning in supply chains Computers & Chemical Engineering, 28(6-7), 993–999 doi10.1016j.compchemeng.2003.09.006 [11] Matsuda, K., Hirochi, Y., Tatsumi, H., & Shire, T (2009) Applying heat integration total site based Pinch technology to a large industrial area in Japan to further improve performance of highly efficient process plants 75 [12] Wu, W., Liou, Y.-C., & Yang, H.-T (2013) Design and evaluation of a heatintegrated hydrogen production system by reforming methane and carbon dioxide Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 44(6), 929–935 [13] Kamel Singh Raymond Crosbieb Use of Pinch Analysis in Sizing and Integrating a Heat Exchanger into an Existing Exchanger Network at a Gas Processing Plant.The Journal of the Association of Professional Engineers [14] Matsuda, K., Tanaka, S., Endou, M., & Iiyoshi, (2012) Energy saving study on a large steel plant by total site based Pinch technology Applied Thermal Engineering, 43, 14–19 [15] Bandyopadhyay, S., & Desai, N B (2016) Cost optimal energy sector planning a Pinch Analysis approach Journal of Cleaner Production, 136, 246–253 [16] Linnhoff, B., & Akinradewo, C G (1999) Linking process simulation and process integration Computers & Chemical Engineering, 23, S945–S953 [17] Vishal G.Bokan M.U Pople Design of Heat Exchanger Network for VCM Distillation Unit Journal of Engineering Research and Applications [18] Gadalla, M A (2015) A new graphical method for Pinch Analysis applications Heat exchanger network retrofit and energy integration Energy, 81, 159–174 [19] S Du, R.Z Wang, Z.Z Xia(2014) Optimal ammonia water absorption refrigeration cycle with maximum internal heat recovery derived from Pinch technology Energy, 68, 862–869 [20] Herrera, A., Islas, J., & Arriola, A (2003) Pinch technology application in a hospital Applied Thermal Engineering, 23(2) [21] Linnhoff, B., & Ahmad, S (1990) Cost optimum heat exchanger networks—1 Minimum energy and capital using simple models for capital cost Computers & Chemical Engineering, 14(7), 729–750 [22] Mohd Nawi, W N R., Wan Alwi, S R., Manan, Z A., & Klemeš, J J (2016) Pinch Analysis targeting for CO2 Total Site planning Clean Technologies and Environmental Policy, 18(7), 2227–2240 [23] LIU, G., LI, H., FENG, X., & DENG, C (2013) Pinch Location of the Hydrogen Network with Purification Reuse Chinese Journal of Chemical Engineering, 21(12), 1332–1340 doi10.1016s1004- 76 [24] Norbu, S., & Bandyopadhyay, S (2017) Power Pinch Analysis for optimal sizing of renewable-based isolated system with uncertainties Energy, 135, 466–475 [25] Ooi, R E H., Foo, D C Y., Ng, D K S., & Tan, R R (2013) Planning of carbon capture and storage with Pinch analysis techniques'' Chemical Engineering Research and Design, 91(12), 2721–2731 [26] Towler, Gavin, and Raymond K Sinnott Chemical engineering design: principles, practice and economics of plant and process design Elsevier, 2012 [27] Hồng Đình tín Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001 [28] Bùi Hải.Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 [29] Tạp chí lượng Việt Nam An ninh lượng giải pháp tiềm cho Việt Nam, 12-2017 77 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ Và Tên: Huỳnh Văn Hòa Ngày, tháng, năm sinh: 21-12-1989 Địa liên lac: 1996 Hùng Vương - Vĩnh Thanh - Nhơn Trạch - Đồng Nai QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 2007 - 2012 : Học chuyên ngành kỹ thuật nhiệt trường Đại Học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Từ năm 2016 - đến học cao học chuyên ngành kỹ thuật nhiệt trường trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2012-2014: Làm việc công ty cổ phần điện lạnh REE Từ năm 2014 - đến nay: Làm việc Tổng Cơng Ty Tân Cảng Sài Gịn 78 ... 21-12-1989 Kỹ Thuật Nhiệt Mã số: 60520115 I TÊN ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PINCH ĐỂ TỐI ƯU MẠNG LƯỚI NHIỆTCHO PHÂN XƯỞNG AMMONIA TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ (PVFCCo) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu mạng. .. cứu ứng dụng kỹ thuật Pinch? ?ể tối ưu mạng lưới nhiệt cho phân xưởng ammonia nhà máy Đạm Phú Mỹ Từ đưa giải pháp kỹ thuật với mục tiêu giảm chi phí lượng nhà máy Kết đạt sau sữa lỗi mạng nhiệt. .. Từ cho thấy, việc đánh giá hiệu sử dụng lượng mạng lưới nhiệt nhà máy Đạm Phú Mỹ? ?ược đặt nhu cầu tất yếu Để đánh giá mạng nhiệt nhà máy Đạm Phú Mỹ, ? ?Kỹ thuật phân tích Pinch? ?? phương pháp phân