Phƣơng ỏn sử dụng dầu thay thế cú nhiều ƣu điểm, tuy nhiờn cú nhƣợc điểm là đầu tƣ ban đầu cao, vỡ vậy, trong những năm gần đõy ngƣời ta phỏt triển hệ thống gia nhiệt đƣờng ống bằng điện dựa trờn tiến bộ cụng nghệ mới về hiện tƣợng dũng điện bề mặt ở điện ỏp cao. Gia nhiệt đƣờng ống cú nhiều giải phỏp khỏc nhƣ dựng hơi, dựng dõy điện trở, tuy nhiờn, cỏc giải phỏp này đều khụng ỏp dụng đƣợc cho hệ thống đƣờng ống ngầm dƣới biển do yờu cầu về độ tin cậy vận hành cũngg nhƣ giới hạn kỹ thuật của phƣơng phỏp.
2.2.2.1. Gia nhiệt bằng hơi
Phƣơng phỏp gia nhiệt bằng hơi (xem hỡnh H6) gặp trở ngại do chiều tuyến ống thƣờng lớn lớn đũi hỏi ỏp suất hơi cao và rất khú khăn trong việc thu
hồi nƣớc ngƣng. Phƣơng phỏp này chỉ ỏp dụng cho gia nhiệt đƣờng ống trờn bờ cú chiều dài khụng lớn.
Hỡnh H-6 Gia nhiệt đƣờng ống bằng hơi
2.2.2.2.Gia nhiệt bằng điện
Đƣờng ống cú thể gia nhiệt bằng phƣơng phỏp dựng dõy điện trở truyền thống hoặc phƣơng phỏp hiệu ứng dũng điện bề mặt trong điện trƣờng cao ỏp. Phƣơng gia nhiệt bằng điện trở truyền thống chỉ thớch hợp cho cỏc tuyến ống trờn bờ. Phƣơng phỏp gia nhiệt bằng dũng điện bề mặt trong mụi trƣờng điện trƣờng cao ỏp là cụng nghệ mới đƣợc ỏp dụng để gia nhiệt đƣờng ống dẫn dầu thụ cú nhiệt độ đụng đặc cao, đặc biệt là tuyến ụng ngầm dƣới biển. Trờn thế giới hiện nay cũngg cú nhiều cụng trỡnh ỏp dụng cụng nghệ gia nhiệt này.
a. Phƣơng phỏp dũng điện bề mặt
Phƣơng phỏp này cú ƣu điểm là đầu tƣ ban đầu thấp hơn so với phƣơng phỏp dựng dầu thay thế do chỉ đầu tƣ một đƣờng ống mà khụng cần thờm đƣờng ống dẫn dầu rửa. Tuy nhiờn, chi phớ vận hành của phƣơng phỏp này cao hơn so phƣơng phỏp dựng dầu rửa thay thế. Chớnh vỡ vậy mà cỏc nhà đầu tƣ thƣờng cõn nhắc giữa phƣơng phỏp gia nhiệt bằng điện và phƣơng phỏp dựng dầu nhẹ thay thế để quyết định lựa chọn giải phỏp thớch hợp cho hệ thống nhập dầu thụ của nhà mỏy lọc dầu. Để lựa chọn phƣơng phỏp thớch hợp phải tiến hành đỏnh giỏ, so sỏnh đầy đủ tớnh khả thi cả khớa cạnh kinh tế và kỹ thuật.
Nguyờn lý hoạt động
Gia nhiệt bằng dũng điện bề mặt dựa trờn nguyờn lý khi cú dũng điện cao ỏp (khoảng 40.000 V) đi qua một dõy dẫn thỡ trờn bề mặt của kim loại xuất hiện dũng điện gọi là dũng điện bề mặt ( tƣơng tự nhƣ hiện tƣợng dũng điện cao tần). Dƣới tỏc dụng của dũng điện, bề mặt kim loại sẽ bị đốt núng lờn. Dựa vào hiện tƣợng này, ngƣời ta ỏp dụng vào gia nhiệt đƣờng ống. Sơ đồ nguyờn lý quỏ trỡnh gia nhiệt đƣờng ống sử dụng dũng điện bề mặt cao ỏp đƣợc mụ tả trong hỡnh H-7A. Theo sơ đồ nguyờn lý này, để thực hiện đƣợc quỏ trỡnh gia
nhiệt, trờn bề mặt của đƣờng ống cần gia nhiệt ngƣời ta hàn cỏc ống gia nhiệt (heating tube), bờn trong cỏc ống gia nhiệt này cú đặt cỏc dõy điện cho dũng điện cao ỏp đi qua. Khi cú dũng điện cao ỏp đi qua dõy dẫn, trờn bề mặt của ống gia nhiệt xuất hiện dũng điện trờn bề mặt, dƣới tỏc dụng của dũng điện, ống gia nhiệt bị đốt núng lờn và truyền nhiệt sang đƣờng ống cần gia nhiệt.
Hỡnh H-7 A Nguyờn lý gia nhiệt bằng phƣơng phỏp dũng điện bề mặt cao ỏp
Cấu tạo và nguyờn tắc vận hành hệ thống gia nhiệt đƣờng ống dẫn dầu
Hệ thống gia nhiệt đƣờng ống dầu thụ bao gồm cỏc bộ phận chớnh: Mỏy biến ỏp tạo nguồn điện cao ỏp, hệ thống dõy cỏp, cỏc ống gia nhiệt, đƣờng ống và vỏ cỏch nhiệt. Sơ đồ tổng thể lắp đặt và cấu tạo hệ thống gia nhiệt bằng phƣơng phỏp dũng điện bề mặt cao ỏp đƣợc minh hoạ trong hỡnh H-7B. Theo sơ đồ này, dọc theo đƣờng ống dẫn dầu thụ ngƣời ta hàn cỏc ống nhỏ (gọi là ống gia nhiệt) phớa trong lũng cỏc ống gia nhiệt ngƣời ta lắp dõy dẫn cho dũng điện cao ỏp chạy qua. Để thuận lợi cho quỏ trỡnh lắp đặt bảo trỡ , mỗi một đoạn ống nhất định ngƣời ta lắp một hộp nối dõy cỏp điện. Số ống lƣợng ống gia nhiệt đƣợc lắp đặt phự hợp cụng suất gia nhiệt và đƣợc bố trớ sao cho sự phõn phối nhiệt đồng đều trờn tiết diện ống cần gai nhiệt. Nhằm tăng độ tin cậy của hệ thống, một cỏp diện và một ống gia nhiệt dự phũng đƣợc lắp đặt bổ sung. Phƣơng phỏp gia nhiệt đƣờng ống cú nhiều ƣu điểm trong vận hành. Theo phƣơng phỏp này, dầu thụ cú nhiệt độ đụng đặc cao sau khi nhập từ tàu dầu phần cũn lại trong đƣờng ống khụng cần phải đẩy ra khỏi đƣờng ống mà vẫn giữ nguyờn trong ống. Khi chuẩn bị nhập chuyến dầu thụ tiếp theo, thỡ hệ thống gia nhiệt đƣờng ống đƣợc khởi động (thƣờng trƣớc khi nhập dầu 24 tiếng) để đƣa phần dầu chứa trong ống về trạng thỏi lỏng cú thể chuyển động đƣợc trong đƣờng ống bằng bơm. Khi kết thỳc quỏ trỡnh nhập dầu thụ, hệ thụng gia nhiệt dừng hoạt động để tiết kiệm chi phớ vận hành. Phƣơng phỏp dựng điện gia nhiệt chỉ cần một đƣờng ống dẫn mà khụng cần hai đƣờng ống để tuần hồn dầu rửa. Phƣơng phỏp này cú độ tin cậy vận hành cao, khi cú sự cố xảy ra (dầu bị
đụng đặc trong ống) cú thể khụi phục đƣợc tuyến ống về trạng thỏi hồn tồn nhƣ ban đầu khi hệ thống gia nhiệt đƣợc khụi phục.
Hỡnh H-7 B Sơ đồ lắp đặt hệ thống gia nhiệt bằng phƣơng phỏp dũng điện bề mặt cao ỏp
b. Phƣơng phỏp gia nhiệt bằng điện truyền thống
Hỡnh H-8 A Sơ đồ gia nhiệt đƣờng ống bằng điện trở truyền thống
Phƣơng phỏp gia nhiệt bằng điện truyền thống là phƣơng phỏp ngƣời ta sử dụng dõy điện trở để gia nhiệt trực tiếp cho đƣờng ống dẫn dầu. Tuy nhiờn, phƣơng thức này cũngg chỉ phự hợp cho gia nhiệt phần đƣờng ống trờn bờ. Theo phƣơng phỏp này, cỏc dõy điện trở đặc biệt sẽ đƣợc quấn dọc theo đƣờng ống dẫn dầu. Khi dũng điện chạy qua cỏc dõy điện trở này sẽ làm núng thành đƣờng ống và sau đú nhiệt đƣợc truyền vào dầu trong đƣờng ống để nõng nhiệt độ của dầu tới giỏ trị thớch hợp cho chế độ vận hành. Sơ đồ minh họa phƣơng phỏp gia nhiệt đƣờng ống bằng dõy điện trở và cấu tạo của dõy điện trở điển hỡnh đƣợc trỡnh bày trong cỏc hỡnh H-8 A, B, C.
Hỡnh H-8- B - Minh họa đƣờng ống dẫn dầuđƣợc gia nhiệt bằng dõy điện trở truyền thống
Trong hệ thống đƣờng ống nhập dầu thụ, cho dự cú sử dụng phƣơng phỏp dầu thay thế thỡ một số phần tuyến ống dầu thụ trờn bờ vẫn phải gia nhiệt bằng điện, do một số đoạn ống khụng thể thực hiện đƣợc bằng phƣơng phỏp gia nhiệt khỏc.
Việc xem xột lựa chọn phƣơng phỏp nào thớch hợp để giải quyết vấn đề đụng đặc dầu thụ trờn đƣờng ống nhập đƣợc xem xột trờn nhiều yếu tố: đầu tƣ ban đầu, chi phớ vận hành, điều kiện cụ thể của từng dự ỏn. Mọi phƣơng ỏn lựa chọn đều cần phải đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, hiệu quả kinh tế mang lại hợp lý.
Hỡnh H-8 D- Sơ đồ lắp đặt hệ thống gia nhiệt bằng điện truyền thống