Giáo Trình Vận Hành Lò Gia Nhiệt và Thiết Bị Nhiệt Nghề Chế Biến Dầu Khí

Giáo trình nghiên cứu vận hành lò gia nhiệt thiết bị nhiệt nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí trình độ cao đẳng, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp

• Tác giả: GV Phạm Thị Hải Yến
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Vận Hành Thiết Bị Chế Biến Dầu Khí
• Đề tài: Giáo Trình Vận Hành Lò Gia Nhiệt và Thiết Bị Nhiệt trong Chế Biến Dầu Khí
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa-Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• 1.2. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1.3. DANH MỤC CÁC BẢNG
• 1.4. THÁP LÀM NGUỘI
• 1.4.1. CƠ BẢN VỀ THÁP LÀM NGUỘI
• 1.4.1.1. Giới thiệu chung
• 1.4.1.2. Phân loại tháp làm nguội nước
• 1.4.1.3. Thuật ngữ chuyên môn
• 1.4.1.4. Các thông số ảnh hưởng đến tính năng vận hành của tháp làm nguội
• 1.4.1.5. Vật liệu chế tạo tháp làm nguội
• 1.4.1.6. Duy trì chất lượng nước trong hệ thống làm nguội
• 1.4.2. CẤU TRÚC CỦA THÁP LÀM NGUỘI
• 1.4.2.1. Giới thiệu chung
• 1.4.2.2. Bể chứa nước làm mát
• 1.4.2.3. Hệ thống phân phối nước
• 1.4.2.4. Quạt làm mát nước
• 1.4.2.5. Thiết bị phân phối nước (Fill)
• 1.4.2.6. Thiết bị tách sương (drift eliminator)
• 1.4.2.7. Vỏ bọc tháp làm nguội (Casing)
• 1.4.3. THỰC TẬP VẬN HÀNH THÁP LÀM NGUỘI
• 1.4.3.1. Giới thiệu chung
• 1.4.3.2. Tuần hoàn nước làm mát
• 1.4.3.3. Các điều kiện vận hành không bình thường
• 1.5. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
• 1.5.1. CƠ BẢN VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
• 1.5.1.1. Các hình thức trao đổi nhiệt
• 1.5.1.2. Cách bố trí dòng chảy
• 1.5.1.3. Cấu tạo của thiết bị trao đổi nhiệt
• 1.5.1.4. Thiết bị ngưng tụ - condensers
• 1.5.2. QUI TRÌNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
• 1.5.2.1. Giới thiệu chung về vận hành
• 1.5.2.2. Vận hành thiết bị trao đổi nhiệt
• 1.5.2.3. Khởi động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt
• 1.5.2.4. Ngừng hoạt động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt
• 1.5.2.5. Các sự cố thường xảy ra trong thiết bị trao đổi nhiệt
• 1.5.3. THỰC TẬP VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
• 1.5.3.1. Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có hai đầu cố định
• 1.5.3.2. Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có đầu không cố định
• 1.5.3.3. Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt bằng gió có sử dụng quạt
• 1.5.3.4. Thực tập vận hành thiết bị trao đổi nhiệt trên mô hình
• 1.6. KHÁI NIỆM VỀ SỰ CHÁY
• 1.6.1. Khái niệm và ứng dụng của lò gia nhiệt. Phản ứng hóa học cơ bản. Các yếu tố cần cho sự cháy
• 1.6.2. Sự cháy của nhiên liệu
• 1.6.3. Giới hạn cháy
• 1.6.4. Nhiệt của quá trình cháy
• 1.7. CẤU TẠO LÒ GIA NHIỆT
• 1.7.1. Các bộ phận của lò đốt
• 1.7.2. Cách bố trí dòng chảy đi trong lò
• 1.7.3. Ống và ống nối
• 1.7.4. Hệ thống cung cấp không khí. Làm nóng không khí vào lò
• 1.7.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu
• 1.8. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÒ GIA NHIỆT
• 1.8.1. Áp suất âm trong lò
• 1.8.2. Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm
• 1.8.3. Lưu lượng dòng nguyên liệu
• 1.8.4. Lưu lượng dòng nhiên liệu
• 1.8.5. Hộp đầu ống
• 1.9. VẬN HÀNH LÒ GIA NHIỆT TRÊN MÔ HÌNH
• 1.9.1. Các kiến thức cơ bản về vận hành thiết bị trên mô hình
• 1.9.2. Mô tả công nghệ
• 1.9.3. Quy trình khởi động lò gia nhiệt
• 1.9.4. Quy trình ngừng hoạt động lò gia nhiệt
• 1.9.5. Các tình huống sự cố trong lúc vận hành
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Vận Hành Lò Gia Nhiệt và Thiết Bị Nhiệt

Giáo trình "Vận Hành Lò Gia Nhiệt và Thiết Bị Nhiệt trong Chế Biến Dầu Khí" cung cấp kiến thức cơ bản về các thiết bị nhiệt quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến dầu khí. Thiết bị nhiệt không chỉ giúp duy trì nhiệt độ thích hợp mà còn giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. Việc hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị này là rất cần thiết cho người vận hành.

1.1. Ứng dụng của lò gia nhiệt trong chế biến dầu khí

Lò gia nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ của các dòng công nghệ. Nó giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong quá trình vận hành.

1.2. Tầm quan trọng của thiết bị nhiệt trong công nghiệp

Thiết bị nhiệt chiếm tỷ trọng lớn trong tổng đầu tư thiết bị nhà máy, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chi phí vận hành.

II. Các thách thức trong vận hành lò gia nhiệt và thiết bị nhiệt

Vận hành lò gia nhiệt và thiết bị nhiệt trong chế biến dầu khí gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như áp suất âm, nhiệt độ đầu ra không ổn định và sự cố trong quá trình vận hành là những yếu tố cần được chú ý. Việc nắm vững quy trình vận hành và bảo trì thiết bị là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

2.1. Các sự cố thường gặp trong lò gia nhiệt

Sự cố như áp suất âm và nhiệt độ không ổn định có thể dẫn đến nguy cơ cháy nổ. Cần có biện pháp phòng ngừa và xử lý kịp thời.

2.2. Vấn đề an toàn trong vận hành thiết bị nhiệt

An toàn trong vận hành thiết bị nhiệt là ưu tiên hàng đầu. Cần tuân thủ các quy định về an toàn lao động và phòng cháy chữa cháy.

III. Phương pháp vận hành lò gia nhiệt hiệu quả

Để vận hành lò gia nhiệt hiệu quả, cần nắm vững các quy trình khởi động, ngừng hoạt động và bảo trì thiết bị. Việc theo dõi các thông số vận hành và điều chỉnh kịp thời sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu rủi ro.

3.1. Quy trình khởi động lò gia nhiệt

Quy trình khởi động lò gia nhiệt cần được thực hiện theo các bước cụ thể để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Việc kiểm tra các thông số trước khi khởi động là rất quan trọng.

3.2. Ngừng hoạt động lò gia nhiệt đúng cách

Ngừng hoạt động lò gia nhiệt cần thực hiện theo quy trình để tránh gây ra sự cố. Việc theo dõi nhiệt độ và áp suất trong quá trình ngừng hoạt động là cần thiết.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt là một phần không thể thiếu trong quy trình chế biến dầu khí. Nó giúp tối ưu hóa việc trao đổi nhiệt giữa các dòng chất lỏng, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm chi phí vận hành. Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này là rất quan trọng.

4.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt có nhiều hình thức và cấu tạo khác nhau. Việc nắm vững nguyên lý hoạt động sẽ giúp người vận hành tối ưu hóa hiệu suất.

4.2. Lợi ích của việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt giúp giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đây là một trong những yếu tố quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu khí.

V. Kết luận và tương lai của lò gia nhiệt và thiết bị nhiệt

Lò gia nhiệt và thiết bị nhiệt đóng vai trò quan trọng trong ngành chế biến dầu khí. Việc nâng cao hiệu suất và đảm bảo an toàn trong vận hành là những yếu tố cần thiết để phát triển bền vững. Tương lai của ngành công nghiệp này sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình vận hành.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong ngành chế biến dầu khí

Công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro trong vận hành lò gia nhiệt và thiết bị nhiệt.

5.2. Tầm quan trọng của đào tạo và nâng cao kỹ năng cho người vận hành

Đào tạo và nâng cao kỹ năng cho người vận hành là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành thiết bị.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (Mã mô đun: CNH19MĐ20) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí ở trình độ Cao đẳng. Giáo trình được ban hành kèm theo Quyết định số 191/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu). Công trình do tập thể giảng viên khoa chuyên môn biên soạn, bao gồm GV. Phạm Thị Hải Yến (Chủ biên) cùng các đồng tác giả: Hồ Quang Phổ, Chu Thị Ngọc Anh, Nguyễn Huỳnh Đông và Phạm Công Quang.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, mô đun này có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (bao gồm 21 giờ lý thuyết, 50 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra). Về tiến trình đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Nhiệt kỹ thuật (CNH19MH10), Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa (CNH19MĐ17), Vận hành máy thủy khí I (CNH19MĐ18) và được tổ chức trước mô đun Vận hành thiết bị tách dầu khí (CNH19MĐ16) cũng như các phân xưởng công nghệ chuyên sâu.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị hệ thống chuẩn đầu ra toàn diện:

• Chuẩn kiến thức (A1 - A4): Mô tả cấu tạo, nguyên lý vận hành, thông số kỹ thuật của tháp làm nguội, thiết bị trao đổi nhiệt và lò gia nhiệt công nghiệp.
• Chuẩn kỹ năng (B1): Thực hiện quy trình khởi động, kiểm soát thông số vận hành và ngừng hoạt động hệ thống thiết bị trên mô hình mô phỏng kỹ thuật.
• Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 - C3): Tuân thủ quy định an toàn lao động, phòng cháy chữa cháy, quy trình vận hành và bảo dưỡng thiết bị công nghệ.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế theo hướng tích hợp, kết hợp giải thích nguyên lý truyền nhiệt với quy trình thao tác kỹ thuật trên mô hình thực hành mô phỏng. Điểm đặc thù của tài liệu là tập trung trực tiếp vào các thiết bị nhiệt phục vụ chế biến dầu khí thực tế như thiết bị đun sôi lại (reboiler), thiết bị ngưng tụ và lò đốt công nghệ.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình được phân bổ thành 3 bài học chuyên đề với tính liên kết logic chặt chẽ:

• Bài 1: Tháp làm nguội (15 giờ: 6 giờ lý thuyết, 8 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Khái quát nguyên lý làm mát qua quá trình bốc hơi nước. Hệ thống phân loại tháp làm nguội gồm: đối lưu tự nhiên (atmospheric tower, hyperbolic natural draft), đối lưu cơ khí (tháp cưỡng bức forced draft sử dụng quạt đẩy ly tâm, tháp cảm ứng induced draft sử dụng quạt hút hướng trục) và tháp hỗn hợp (hybrid draft); phân loại theo hướng dòng chảy (ngược chiều counter-flow, chéo dòng crossflow, không có đệm spray-fill); phân loại theo kết cấu chế tạo (nguyên kiện, ghép cell, mô đun hóa, cấu hình tròn hoặc 8 cạnh). Cấu trúc chi tiết: bể chứa nước (basin), thân tháp (bê tông, thép không gỉ, gỗ), hệ thống phân phối nước qua vòi phun, quạt làm mát chế tạo từ composite sợi carbon, đệm tản nhiệt (fill dạng thanh gỗ/kim loại hoặc dạng tấm nhựa PVC), bộ tách sương (drift eliminator 3 pass) và vỏ bọc (casing). Nội dung thực hành phân tích đồ thị độ bão hòa không khí ẩm, chu trình tuần hoàn (tổn thất 3–5%), kỹ thuật xả đáy (blowdown) và xử lý bất thường khi nhiệt độ nước > 75°C hoặc nước nhiễm cặn bẩn, NH3 và hydrocacbon.
• Bài 2: Thiết bị trao đổi nhiệt (30 giờ: 11 giờ lý thuyết, 18 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Khái quát các phương thức truyền nhiệt (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ) và sơ đồ dòng chảy (cùng chiều co-current, ngược chiều countercurrent). Cấu tạo chi tiết các dòng thiết bị: ống chùm (shell and tube), ống lồng ống, trao đổi nhiệt dạng tấm (plate), thiết bị làm mát bằng không khí (air cooler) và thiết bị ngưng tụ (condensers). Phân loại thiết bị ống chùm theo dạng đầu ống: đầu cố định (Fixed tube sheet), đầu di động (Packed floating head, Internal floating head, Outside packed floating head, Pull-through floating head), ống chữ U (U-tube) và các loại thiết bị đun sôi lại (reboiler kiểu Kettle, thermosyphon nằm ngang). Quy trình vận hành, bảo dưỡng, xử lý bám cặn bề mặt ống bằng vòi phun nước áp lực và thao tác tháo lắp kiểm tra thực tế.
• Bài 3: Lò gia nhiệt (30 giờ: 4 giờ lý thuyết, 24 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra): Cơ sở lý thuyết phản ứng cháy, tam giác cháy, giới hạn cháy và nhiệt cháy của các loại nhiên liệu khí. Cấu tạo chi tiết buồng đốt lò gia nhiệt, cách bố trí dòng công nghệ 1 pass hoặc nhiều pass, ống truyền nhiệt, hộp đầu ống (header box). Hệ thống phụ trợ gồm: cấp và gia nhiệt sơ bộ không khí (bộ sấy không khí bằng rotor, ống trao đổi nhiệt, hơi nước); hệ thống cấp nhiên liệu và các loại đầu đốt (đầu đốt khí thô, đầu đốt hòa trộn trước, đầu đốt dầu, đầu đốt kết hợp). Kiểm soát các biến số công nghệ: áp suất âm buồng đốt, nhiệt độ đầu ra sản phẩm, lưu lượng dòng nguyên liệu, tỷ lệ điều khiển (ratio) nhiên liệu/không khí và quan hệ nồng độ oxy dư trong khói lò. Quy trình khởi động, dừng lò và ứng phó các sự cố vận hành trên mô hình mô phỏng.

Tiến trình nội dung giáo trình:
(Nguồn lạnh & Giải nhiệt)     (Trao đổi nhiệt trung gian)     (Nguồn nhiệt & Cháy công nghệ)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Nhiệt động học và truyền khối: Các định luật truyền nhiệt thực nghiệm; mối quan hệ giữa nhiệt lượng truyền $Q$, lưu lượng khối lượng chất lỏng nóng/lạnh ($G_1, G_2$), nhiệt dung riêng ($Cp_1, Cp_2$), nhiệt độ đầu vào/ra ($t'_1, t'_2, t''_1, t''_2$) và chuẩn số thủy động Reynolds ($Re$). Định nghĩa thông số chuyên ngành: Cooling range, Approach, nhiệt độ bầu ướt (Wet-Bulb Temperature), nhiệt độ bầu khô (Dry-Bulb Temperature).
• Hóa kỹ thuật và cân bằng chất lỏng: Cơ chế động học phản ứng cháy hydrocacbon; kiểm soát cân bằng chất lượng nước làm mát công nghiệp nhằm ngăn ngừa hiện tượng đóng cặn $\text{CaCO}_3$ (nguy cơ bám cặn khi nồng độ $> 15\text{ ppm}$), kiểm soát pH nước tuần hoàn từ 6 đến 8, giới hạn $\text{NaCl} < 750\text{ ppm}$, ion $\text{SO}_4^{2-} < 1200\text{ ppm}$, $\text{NaHCO}_3 < 200\text{ ppm}$ và lượng Clo khử trùng $< 1\text{ ppm}$.
• Cơ khí - Thiết bị công nghệ nhiệt: Quy chuẩn cấu tạo vỏ bọc chịu áp lực, vách ngăn (baffle) định hướng dòng chảy, tấm đỡ ống (tubesheet), nếp bù giãn nở nhiệt trên vỏ thiết bị trao đổi nhiệt và cơ chế tạo áp suất âm trong buồng đốt lò ống.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đọc và phân tích bản vẽ cấu tạo, lưu đồ P&ID của hệ thống lò gia nhiệt, tháp làm nguội và bình trao đổi nhiệt; thực hiện thao tác cơ khí tháo lắp, kiểm tra gioăng đệm và làm sạch chùm ống thiết bị trao đổi nhiệt đầu cố định và đầu di động.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích đồ thị trạng thái không khí ẩm; đánh giá hiệu suất qua các chỉ số Approach/Cooling range; tính toán điều chỉnh lượng không khí dư qua hàm lượng oxy trong khói lò; chẩn đoán các hư hỏng do ăn mòn hóa học, bám cặn bề mặt ống hoặc sụt áp cục bộ.
• Kỹ năng vận hành thực hành (Practical competencies): Vận hành khởi động, điều tiết chế độ công nghệ và ngừng an toàn hệ thống tháp làm nguội, thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, lò đốt nguyên liệu lỏng/khí trên mô hình mô phỏng công nghiệp; xử lý kịp thời các tình huống sự cố rò rỉ hydrocacbon, mất áp suất âm buồng đốt và tắc nghẽn dòng tuần hoàn.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích hợp (kết hợp lý thuyết và thực hành tại xưởng/phòng mô phỏng), trong đó thời lượng thực hành chiếm 66,7% tổng chương trình (50/75 giờ).

Đối với giảng viên, hoạt động giảng dạy trên lớp sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực: nêu vấn đề kỹ thuật, phân tích sơ đồ công nghệ, giao bài tập tình huống vận hành và tổ chức thảo luận nhóm. Giáo án được thiết kế đồng bộ cho các bài học lý thuyết và bài tập kỹ năng thực tế. Đối với các nội dung thực hành trên mô hình mô phỏng (Bài 1, Bài 2 và Bài 3), lớp học được chia thành từng ca và các nhóm nhỏ (mỗi nhóm từ 2 đến 3 người học). Giảng viên phân công nhóm trưởng điều phối, hướng dẫn sinh viên thao tác tuần tự theo quy trình khởi động, kiểm tra bảng điều khiển, điều chỉnh biến số và thực hiện quy trình dừng máy an toàn.

Về phía người học, quy chế yêu cầu chuẩn bị tài liệu, nghiên cứu bài học trước khi đến lớp và hoàn thành các nhiệm vụ tự học nhóm. Mỗi thành viên chịu trách nhiệm thu thập thông tin và viết báo cáo kỹ thuật theo sự phân công của nhóm trưởng. Về điều kiện chuyên cần, sinh viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% số giờ lý thuyết và 100% số giờ thực hành; trường hợp vắng quá 30% lý thuyết hoặc bất kỳ buổi thực hành nào (>0%) sẽ không được dự thi kết thúc mô đun và phải học lại.

Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Thang điểm đánh giá là thang điểm 10, tính điểm lẻ đến một chữ số thập phân. Điểm tổng kết mô đun gồm 2 phần: điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ chiếm 40%, điểm thi kết thúc mô đun chiếm 60%.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình mô đun Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (năm 2020) được cập nhật và hoàn thiện trên cơ sở kế thừa giáo trình lưu hành nội bộ năm 2017 của Trường Cao đẳng Dầu khí. Bản cập nhật chuẩn hóa toàn bộ cấu trúc bài giảng theo chuẩn đầu ra kỹ năng nghề quốc gia, bổ sung chi tiết các quy trình vận hành trên hệ thống mô hình mô phỏng kỹ thuật số.

Tài liệu phản ánh trực tiếp các xu hướng kỹ thuật và thực tiễn thiết bị tại các nhà máy chế biến dầu khí:

• Tính thực tế trong công nghiệp dầu khí: Không trình bày thiết bị nhiệt tổng quát đơn thuần, giáo trình tập trung phân tích các cấu hình chuyên biệt trong nhà máy lọc - hóa dầu như thiết bị đun sôi lại đáy tháp chưng cất (reboiler thermosyphon và reboiler Kettle), thiết bị làm mát bằng không khí (air cooler dạng cưỡng bức và cảm ứng), hệ thống tháp làm nguội xử lý nước nhiễm hydrocacbon có nguy cơ cháy nổ.
• Tích hợp sâu hệ thống mô hình mô phỏng: Ứng dụng mô hình thực hành giúp sinh viên tiếp cận giao diện điều khiển thực tế, thực hành xử lý các biến số công nghệ như áp suất âm buồng đốt, tỷ lệ lưu lượng nhiên liệu/không khí và xử lý các kịch bản sự cố nguy hiểm (quá nhiệt dòng sản phẩm $> 75^\circ\text{C}$, mất ngọn lửa đầu đốt) mà không thể thực hiện trực tiếp trên thiết bị thực tế vì lý do an toàn.
• Tiêu chuẩn hóa vật liệu và thông số vận hành: Bổ sung các chỉ dẫn kỹ thuật về giới hạn ăn mòn vật liệu (composite sợi carbon, PVC, thép không gỉ), thông số kiểm soát chất lượng nước tuần hoàn theo tiêu chuẩn công nghiệp (nồng độ giới hạn ion clorua, sulfat, canxi cacbonat) và các bảng tra cứu năng lượng phản ứng cháy cùng giới hạn cháy của các loại khí đốt.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho các nhóm đối tượng và mục đích học thuật cụ thể:

• Sinh viên hệ Cao đẳng chính quy: Dành cho sinh viên năm thứ hai chuyên ngành Vận hành thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật hóa học, lọc - hóa dầu, chế biến khí.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức kỹ thuật cơ sở và các môn học tiên quyết bao gồm: Nhiệt kỹ thuật (CNH19MH10), Vẽ kỹ thuật (CK19MH01), Điện kỹ thuật (KTĐ19MĐ06), An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Cơ sở điều khiển quá trình (TĐH19MĐ12), Cơ sở quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học (CNH19MH13), Vận hành hệ thống đường ống và bể chứa (CNH19MĐ17) và Vận hành máy thủy khí I (CNH19MĐ18).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn để xây dựng kế hoạch bài dạy (lý thuyết, thực hành, tích hợp), biên soạn bảng kiểm kỹ năng thực hành xưởng và thiết lập ngân hàng đề thi đánh giá năng lực theo chuẩn đầu ra A1–A4, B1 và C1–C3.
• Kỹ thuật viên và cán bộ kỹ thuật: Tài liệu phục vụ tự học, tra cứu thông số và tham khảo chuyên môn cho công nhân kỹ thuật, kỹ thuật viên vận hành phân xưởng công nghệ tại các nhà máy lọc dầu, nhà máy chế biến khí và trạm năng lượng nhiệt.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được thiết kế cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên vận hành hệ thống nhiệt trong các nhà máy lọc dầu, xử lý khí và hóa chất.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành khối môn học cơ sở gồm Nhiệt kỹ thuật, Cơ sở quá trình và thiết bị, Vẽ kỹ thuật, Điện kỹ thuật, An toàn vệ sinh lao động và các mô đun kỹ năng về Vận hành đường ống, bể chứa, Máy thủy khí.

3. Điểm khác biệt của tài liệu so với các giáo trình nhiệt kỹ thuật đại cương?

Giáo trình không đi sâu vào chứng minh toán học lý thuyết mà tập trung vào cấu tạo cơ khí chi tiết, quy trình khởi động - dừng hệ thống, bảo dưỡng tháo lắp và xử lý sự cố thiết bị nhiệt đặc thù của ngành chế biến dầu khí (như reboiler Kettle, tháp làm mát nước nhiễm hydrocacbon, lò gia nhiệt buồng đốt áp suất âm).

4. Làm sao để tự học và nắm vững kỹ năng trong giáo trình?

Người học cần kết hợp đọc tài liệu lý thuyết, nghiên cứu bản vẽ kết cấu thiết bị, phân tích các bảng quy trình tháo lắp/vận hành và chủ động luyện tập các tình huống vận hành, xử lý sự cố trên phần mềm/mô hình mô phỏng tại phòng thực hành.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu đi kèm bao gồm Giáo trình Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (phiên bản 2017), hệ thống quy trình vận hành thiết bị tại xưởng, tài liệu kỹ thuật trên hệ thống phòng mô hình mô phỏng và các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng nước làm mát công nghiệp.

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Vận hành lò gia nhiệt, thiết bị nhiệt (CNH19MĐ20) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp tài liệu đào tạo chuyên môn có tính ứng dụng kỹ thuật cao, bám sát yêu cầu vận hành thực tế tại các nhà máy chế biến dầu khí. Nội dung giáo trình định hình một lộ trình học tập khoa học: đi từ kiến thức nhiệt động học và cấu tạo thiết bị (tháp làm nguội, thiết bị trao đổi nhiệt, lò gia nhiệt), tiến tới thực hành tháo lắp bảo dưỡng cơ khí và hoàn thiện kỹ năng kiểm soát quy trình vận hành trên mô hình mô phỏng. Đây là tài liệu nền tảng phục vụ hiệu quả công tác đào tạo kỹ thuật viên vận hành công nghệ và cung cấp tài liệu tra cứu kỹ thuật hữu ích cho các cơ sở công nghiệp lọc - hóa dầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN : VẬN HÀNH LÒ GIA NHIỆT, THIẾT BỊ NHIỆT NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 191/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 1 LỜI GIỚI THIỆU Thiết bị nhiệt có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu khí vì nó chiếm một tỷ trọng tương đối lớn trong tổng đầu tư thiết bị Nhà máy. Về mặt kỹ thuật và công nghệ, các thiết bị nhiệt có vai trò vô cùng quan trọng trọng việc duy trì nhiệt độ của các dòng công nghệ, lò phản ứng ở các giá trị thích hợp nhằm đáp ứng các yêu cầu về chất lượng sản phẩm và an toàn vận hành.

Các thiết bị đổi nhiệt còn đóng vai trò đặc biệt trong việc giảm chi phí vận hành của Nhà máy và vấn đề bảo vệ môi trường nhờ khả năng tận dụng các nguồn nhiệt thải, do đó giảm được lượng nhiên liệu tiêu thụ và nguồn thải vào môi trường. Do những đặc thù riêng, trong công nghiệp chế biến dầu khí sử dụng nhiều loại thiết bị nhiệt, một số thiết bị thậm chí được thiết kế, chế tạo chỉ cho một số mục đích sử dụng duy nhất. Thiết bị nhiệt có vai trò quan trọng đối với hoạt động của Nhà máy chế biến dầu khí. Thiết bị nhiệt góp phần điều chỉnh chế độ công nghệ của các quá trình nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn vận hành.

Ngoài ra, thiết bị nhiệt còn góp phần trực tiếp hoặc gián tiếp giảm chi phí vận hành của Nhà máy nhờ khả năng tận dụng nhiệt thừa từ các quá trình công nghệ. Cũng nhờ khả năng tận dụng nhiệt mà giảm được lượng tiêu hao năng lượng chung toàn Nhà máy và qua đó không chỉ giảm chi phí vận hành mà còn góp phần tích cực vào hoạt động bảo vệ môi trường. Như đã đề cập, hiện nay trong các ngành công nghiệp sử dụng nhiều loại thiết bị nhiệt khác nhau nhưng trong giáo trình này đề cập đến hai thiết bị chính: thiết bị trao đổi nhiệt và tháp làm nguội. Thiết bị nhiệt là một thiết bị quan trọng trong ngành lọc hóa dầu và chế biến dầu khí.

Chính vì vậy đòi hỏi người thợ phải nắm được cấu tạo, vận hành và tháo lắp bảo dưỡng thành thạo. Giáo trình này trình bày một cách có hệ thống các kiến thức về nguyên lý hoạt động và cấu tạo của thiết bị trao đổi nhiệt và các loại tháp làm nguội thường dùng trong công nghiệp dầu khí. Trân trọng cảm ơn. Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1.

Chủ biên: GV Phạm Thị Hải Yến 2. Hồ Quang Phổ 3.S Chu Thị Ngọc Anh 4. Nguyễn Huỳnh Đông 5. Phạm Công Quang Trang 2 MỤC LỤC MỤC LỤC.

3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT. 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. 7 DANH MỤC CÁC BẢNG. THÁP LÀM NGUỘI.

CƠ BẢN VỀ THÁP LÀM NGUỘI .1 Giới thiệu chung .2 Phân loại tháp làm nguội nước .3 Thuật ngữ chuyên môn .4 Các thông số ảnh hưởng đến tính năng vận hành của tháp làm nguội .6 Vật liệu chế tạo tháp làm nguội .7 Duy trì chất lượng nước trong hệ thống làm nguội. CẤU TRÚC CỦA THÁP LÀM NGUỘI. Giới thiệu chung. Bể chứa nước làm mát.

Hệ thống phân phối nước. Quạt làm mát nước. Thiết bị phân phối nước (Fill). Thiết bị tách sương (drift eliminator).

Vỏ bọc tháp làm nguội (Casing). THỰC TẬP VẬN HÀNH THÁP LÀM NGUỘI. Giới thiệu chung. Tuần hoàn nước làm mát.

Các điều kiện vận hành không bình thường. THIẾT BỊ TRAO ĐỒI NHIỆT. CƠ BẢN VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT.1 Các hình thức trao đổi nhiệt .2 Cách bố trí dòng chảy .3 Cấu tạo của thiết bị trao đổi nhiệt .56 Thiết bị ngưng tụ - condensers. QUI TRÌNH VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT .1 Giới thiệu chung về vận hành .2 Vận hành thiết bị trao đổi nhiệt .3 Khởi động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt .4 Ngừng hoạt động hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt .5 Các sự cố thường xảy ra trong thiết bị trao đổi nhiệt.

THỰC TẬP VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT .1 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có hai đầu cố định .2 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt có đầu không cố định .3 Tháo lắp, kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt bằng gió có sử dụng quạt .4 Thực tập vận hành thiết bị trao đổi nhiệt trên mô hình. KHÁI NIỆM VỀ SỰ CHÁY. Khái niệm và ứng dụng của lò gia nhiệt. Phản ứng hóa học cơ bản.

Các yếu tố cần cho sự cháy. Sự cháy của nhiên liệu. Giới hạn cháy. Nhiệt của quá trình cháy.

CẤU TẠO LÒ GIA NHIỆT. Các bộ phận của lò đốt. Cách bố trí dòng chảy đi trong lò. Ống và ống nối.

Hệ thống cung cấp không khí. Làm nóng không khí vào lò. Hệ thống cung cấp nhiên liệu. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÒ GIA NHIỆT.

Áp suất âm trong lò. Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm. Lưu lượng dòng nguyên liệu. Lưu lượng dòng nhiên liệu.

Hộp đầu ống. VẬN HÀNH LÒ GIA NHIỆT TRÊN MÔ HÌNH. Các kiến thức cơ bản về vận hành thiết bị trên mô hình. Mô tả công nghệ.

Quy trình khởi động lò gia nhiệt. Quy trình ngừng hoạt động lò gia nhiệt. Các tình huống sự cố trong lúc vận hành: .129 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 132 Trang 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT  vận tốc trung bình d đường kính ống  độ nhớt của chất lỏng Re hệ số Reynolds Q nhiệt lượng truyền của thiết bị trao đổi nhiệt , W G 1 , G2 lưu lượng khối lượng của chất lỏng nóng và lạnh , kg/s Cp1, Cp2 nhiệt dung riêng của chất lỏng nóng và lạnh, kJ/kg.oC t'1, t’2 nhiệt độ chất lỏng nóng và lạnh ở đầu vào, oC t’’1, t’’2 nhiệt độ chất lỏng nóng và lạnh ở đầu ra, oC Δt1 độ giảm nhiệt độ của chất lỏng nóng Δt2 độ tăng nhiệt độ của chất lỏng lạnh Trang 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nguyên lý làm mát bằng quá trình .2 Cấu hình thiết bị làm mát nước có công suất nhỏ .3 Tháp làm nguội nước loại đối lưu tự nhiên, kiểu ống khói (làm mát ngược dòng – hình trái) và (làm mát chéo dòng – hình phải).4 (a)Tháp làm nguội loại cưỡng bức, chéo dòng .5 Quạt ly tâm (trái) và quạt hướng trục (phải).

Bố trí quạt cấp không khí cưỡng bức hỗ trợ cho tháp làm nguội nước đối lưu tự nhiên. Bố trí quạt hỗ trợ bên trong tháp làm nguội đối lưu tự nhiên. Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng bức loại cảm ứng, chéo dòng. Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng bức loại cảm ứng, dòng đôi, chéo dòng.

Cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng bức loại cảm ứng, dòng đơn, chéo dòng. Tháp làm nguội được chế tạo và lắp đặt theo kiện không tháo rời. Tháp làm nguội nhiều cell, được chế tạo riêng và ghép tại nơi sử dụng. Kết cấu tháp làm nguội công suất lớn được kết ghép từ các mô đun nhỏ.

Cấu hình tháp làm nguội hình tròn, chéo dòng. Cấu hình tháp làm nguội 8 cạnh, chéo dòng. Tháp làm nguội không có tiết diện trao đổi nhiệt (spray-fill), chéo dòng. Ví dụ cấu tạo của tiết diện trao đổi nhiệt bên trong tháp làm nguội.

Cấu tạo thiết bị đo nhiệt độ bầu ướt của không khí. Thiết bị đo đồng thời nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô. Định nghĩa cooling range và approach. Tuần hoàn dòng không khí nóng, bảo hoà quay trở lại vào tháp làm nguội.

Ảnh hưởng của vận tốc gió đến sự phân bổ của không khí đi ra khỏi tháp 34 Hình 1. Nguy cơ hồi lưu dòng không khí nóng vào lại tháp trong cấu hình tháp làm nguội đối lưu cưỡng bức. Cấu tạo bể chứa nước của tháp làm nguội. Giá đỡ tháp làm nguội.

Cấu tạo mặt đáy bể bê tông. Cấu tạo thân tháp làm nguội bằng thép không rỉ. Cấu tạo thân tháp làm nguội bằng bê tông. Hoạt động của bộ phân phối nước.

Tháp làm nguội 4 cells, sử dụng ống phân phối nước. Tháp làm nguội nước sử dụng ống đôi để phân phối nước theo kiểu chéo dòng. Cấu tạo hệ thống phân phối nước sử dụng ống. Hệ thống phân phối nước (ngược chiều).

Các đầu phân phối nước bằng nhựa cỡ lớn. Cấu tạo van cấp nước mới vận hành theo kiểu cơ học. Cấu tạo thiết bị đo và báo động các thông số. Cấu tạo quạt làm mát chế tạo bằng nhựa tăng cường sợi cacbo.

Tiết diện dạng thanh: bằng gỗ (hình trái) và kim loại (hình phải). Tiết diện dạng tấm. Cấu tạo thiết bị giảm thất thoát nước bằng gỗ. Cấu tạo thiết bị giảm thất thoát nước bằng nhựa PVC, loại 3 pass.

Vỏ bọc của tháp làm nguội. Độ bảo hoà của không khí khi đi qua tháp làm nguội. “Ống khói” của tháp làm nguội. Chu trình tuần hoàn nước làm mát.

Cấu hình tuần hoàn nước làm nguội để điều tiết nhiệt độ nước làm mát (không quá cao) trước khi vào tháp làm nguội. Cấu hình tuần hoàn nước để điều tiết nhiệt độ nước làm mát trước khi vào tháp làm nguội. Cấu hình tháp làm nguội cho phép xử lý nước bẩn. Truyền nhiệt dẫn nhiệt.

Truyền nhiệt đối lưu xảy ra trong quá trình gia nhiệt không khí. Nhiệt bức xạ truyền đi theo tất cả các hướng. Màng chất lỏng tạo nên bởi các lưu chất khi trao đổi nhiệt giữa 2 lưu chất. Cách bố trí lưu chất bên trong thiết bị trao đổi nhiệt: cùng chiều (co-curent) và ngược chiều (countercurrent).

Thiết bị trao đổi nhiệt 1-2-shell-tube exchanger. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chum. Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm. Các loại cấu tạo của đầu, thân và đuôi của thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm.

Thiết bị đun sôi lại (Kettle). Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống. Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm .