Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Xăng dầu và các sản phẩm dầu mỡ giữ vị trí huyết mạch trong sự phát triển kinh tế, đời sống xã hội và bảo đảm an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, từ mốc khai thác dầu khí lịch sử ngày 26/6/1986 tại mỏ Bạch Hổ, tiếp nối là các mỏ Đại Hùng, Lan Tây, Lan Đỏ, Rồng, ngành công nghiệp dầu khí đã đóng góp quan trọng vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Cùng với sự gia tăng các thiết bị động lực sử dụng nhiên liệu xăng, việc nắm vững bản chất hóa lý, tiêu chuẩn chất lượng và cơ chế vận hành của hệ thống trang thiết bị tồn chứa, xuất nhập xăng dầu là yêu cầu cấp thiết đối với công tác bảo quản và quản lý kỹ thuật hàng hóa.

Đề tài báo cáo thực tập tốt nghiệp của tác giả tập trung giải quyết 4 nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu trọng tâm:

  1. Hệ thống hóa tổng quan lý thuyết về động cơ xăng, nguồn gốc, yêu cầu chất lượng, các chỉ tiêu kỹ thuật và các loại phụ gia trong xăng động cơ thương phẩm.
  2. Khảo sát, phân loại và mô tả chi tiết nguyên lý, cấu tạo của các trang thiết bị tồn chứa, vận chuyển, xuất nhập xăng dầu (bể chứa, toa xe xitéc đường sắt wagon, ô tô xitéc, thùng phuy, hệ thống đường ống, trạm bơm và thiết bị đo lường).
  3. Đánh giá công tác quản lý chất lượng xăng dầu và nhận diện nguyên nhân gây biến chất trong quá trình tồn chứa, bảo quản tại kho cảng.
  4. Nghiên cứu thực trạng và quy trình an toàn phòng cháy chữa cháy, bảo vệ môi trường tại cơ sở thực tập.

Đối tượng nghiên cứu của báo cáo là xăng động cơ thương phẩm và hệ thống thiết bị công nghệ kinh doanh xăng dầu. Phạm vi không gian được thực hiện tại Tổng kho xăng dầu Đức Giang thuộc Công ty Xăng dầu Khu vực I (địa chỉ tại thôn Đức Giang, quận Long Biên, Hà Nội) – kho xăng dầu đầu mối lớn nhất khu vực phía Bắc Sông Hồng, cung ứng cho Hà Nội và 24 tỉnh thành phía Bắc. Dữ liệu thực tế và thời gian khảo sát phục vụ báo cáo tốt nghiệp được hoàn thành vào tháng 8 năm 2007.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của báo cáo dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học của động cơ đốt trong (chu trình công tác 4 kỳ: hút, nén, nổ - giãn nở sinh công, xả; cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu và nguyên lý bộ chế hòa khí đơn giản). Về mặt hóa kỹ thuật dầu mỏ, đề tài áp dụng lý thuyết chế biến phân đoạn nhẹ ($C_5 - C_{10}$, nhiệt độ sôi $\le 200^\circ\text{C}$), cơ chế phản ứng tạo gốc tự do peoxit gây cháy kích nổ, cùng các giải pháp nâng cao trị số octan bằng phụ gia hoặc biến đổi cấu trúc hydrocacbon.

Các văn bản và tiêu chuẩn kỹ thuật làm căn cứ đánh giá bao gồm:

  • Tiêu chuẩn Việt Nam về xăng động cơ: TCVN 5690:1998 (áp dụng cho xăng có chì), TCVN 6776:2000 và TCVN 6776:2005 (quy định chất lượng xăng không chì thương phẩm).
  • Phương pháp thử nghiệm quốc tế: Tiêu chuẩn ASTM (điển hình như ASTM-D130 về đánh giá mức độ ăn mòn lá đồng).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích, tổng hợp lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật bảo quản hàng hóa với phương pháp khảo sát thực tế tại hiện trường. Tác giả đã trực tiếp theo dõi quy trình công nghệ vận hành tại các công trình thực tế của Tổng kho Đức Giang: đo tính thể tích bể chứa trụ đứng, vận hành trạm bơm ly tâm, giàn xuất xitéc đường bộ, giàn xuất toa P wagon đường sắt, cùng hệ thống phòng cháy chữa cháy cố định và di động. Nguồn dữ liệu sử dụng là hồ sơ kỹ thuật, số liệu sản xuất kinh doanh thực tế của Tổng kho xăng dầu Đức Giang và giáo trình đào tạo của Khoa Kỹ thuật bảo quản hàng hóa.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Giới thiệu chung về cơ sở thực tập

Tổng kho Đức Giang trực thuộc Công ty Xăng dầu Khu vực I, được thiết kế với sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô, Trung Quốc và chính thức khánh thành năm 1956 với dung tích ban đầu là 4 vạn $\text{m}^3$. Sau giai đoạn gián đoạn do chiến tranh phá hoại trước năm 1976, kho được khôi phục, mở rộng và liên tục hiện đại hóa. Đến năm 1995, sau khi thi công mở rộng thêm 30.000 $\text{m}^3$, tổng sức chứa của kho đạt 8 vạn $\text{m}^3$. Năm 2005, Công ty Xăng dầu Khu vực I đạt sản lượng xuất nhập trên 1 triệu tấn, doanh thu hơn 6.000 tỷ đồng, lợi nhuận trên 56 tỷ đồng và nộp ngân sách Nhà nước 232 tỷ đồng.

Bộ máy tổ chức của Tổng kho gồm: Ban Giám đốc Tổng kho, 4 phòng chức năng (Phòng Tổ chức hành chính, Phòng Kiểm định chất lượng, Phòng Quản lý hàng hóa, Phòng Quản lý kỹ thuật), 2 kho trực thuộc (Kho cảng H101, Kho xăng dầu Phú Thị) và 3 đội sản xuất (Đội Giao nhận, Đội Bảo quản, Đội Bảo vệ).

Hạng mục cơ sở vật chất Quy mô và thông số kỹ thuật thực tế
Tổng sức chứa toàn kho 80.000 $\text{m}^3$ (8 vạn $\text{m}^3$)
Hệ thống bể trụ đứng (28 bể) • Bể chứa Mogas 92: Bể số 1 đến 6 (loại 2.000 $\text{m}^3$) và Bể số 23 (15.000 $\text{m}^3$), tổng 27.000 $\text{m}^3$
• Bể chứa Mogas 95: Bể 17 đến 22 (loại 3.000 $\text{m}^3$), tổng 18.000 $\text{m}^3$
• Bể chứa Diesel (DO): Bể 7 đến 14 (loại 2.000 $\text{m}^3$) và Bể 24 (15.000 $\text{m}^3$), tổng 31.000 $\text{m}^3$
• Bể chứa Dầu hỏa (KO): Bể 15, 16 (loại 2.000 $\text{m}^3$), tổng 4.000 $\text{m}^3$
• Bể chứa Dầu FO: Bể A1, A2 (400 $\text{m}^3$), A3, A4 (500 $\text{m}^3$), tổng 2.925 $\text{m}^3$
Bể phụ trợ & công nghệ • Bể sự cố (nhập đường ống B12): Bể B, C (loại 25 $\text{m}^3$)
• Bể tách lẫn (khi bơm đuổi hàng): Bể A, D (loại 25 $\text{m}^3$)
• Bể ngầm thu hồi giàn xuất: Bể E, F (loại 25 $\text{m}^3$)
Hạ tầng xuất nhập & bơm • Giàn xuất ô tô xitéc (công suất nâng từ 150 xe/ngày lên 300 xe/ngày, cân xuất điện tử)
• Giàn xuất Wagon đường sắt (mở rộng 18 họng xuất)
• Nhà bơm trung tâm: 18 máy bơm ly tâm công suất 150 $\text{m}^3/\text{h}/\text{máy}$
Trang thiết bị PCCC • Trạm bơm chữa cháy cố định: 3 máy bơm 6mC-5T (Liên Xô, lưu lượng 150 $\text{m}^3/\text{h}$)
• Đội chữa cháy cơ động: 4 xe ô tô cứu hỏa, hơn 30 nhân viên trực 24/24h
• Bình chữa cháy xách tay/xe đẩy: MFZ8, MFZ10, MFZ35, MFT50, MFT70, bình khí $\text{CO}_2$, bình dập cháy tự động rơle nhiệt ZYW10

Phần II: Tổng quan về xăng động cơ

Chương này trình bày cơ chế vận hành của động cơ xăng 4 kỳ và các tiêu chuẩn kiểm định nhiên liệu. Quá trình làm việc của động cơ trải qua 4 giai đoạn: kỳ hút, kỳ nén, kỳ nổ (sinh công) và kỳ xả, hoàn thành trong 2 vòng quay trục khuỷu. Hệ thống cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí để hòa trộn hơi xăng với không khí nhờ độ chân không tại họng khuếch tán.

Các chỉ tiêu chất lượng của xăng thương phẩm theo tiêu chuẩn Việt Nam gồm:

  • Thành phần cất (độ hóa hơi): Xác định bằng bình chưng cất Engler. Điểm sôi đầu ($\ge 35^\circ\text{C}$), điểm sôi 10% ($\le 70^\circ\text{C}$ - quyết định khởi động nguội), điểm sôi 90% ($\le 190^\circ\text{C}$ - quyết định sự cháy hoàn toàn), điểm sôi cuối ($\le 210^\circ\text{C}$ theo TCVN 5690:1998 hoặc $\le 215^\circ\text{C}$ theo TCVN 6776:2000).
  • Tính chống kích nổ: Đo bằng trị số Octan RON (Research Octane Number) và MON (Motor Octane Number). Độ nhạy của xăng $S = RON - MON$ ($4 \le S \le 12$, chuẩn quốc tế $S \le 10$). Trị số octan trên đường đi $Road\ ON = a \cdot RON + (1-a) \cdot MON$.
  • Phụ gia nâng trị số Octan: Phụ gia chì gồm Tetraetyl chì $(C_2H_5)_4Pb$ và Tetrametyl chì $(CH_3)_4Pb$ kết hợp chất dẫn chì halogen ankyl. Từ tháng 7/2001, Việt Nam chuyển sang sử dụng hoàn toàn xăng không chì; theo TCVN 6776:2000, hàm lượng chì xa khoáng tự nhiên cho phép tối đa là 0,003 g/lít. Các hợp chất không chì thay thế gồm MTBE (Metyl-tertiary butyl ete), TBA (Tertiary butyl alcol), Metanol, Etanol.
  • Các chỉ tiêu hóa lý khác: Hàm lượng lưu huỳnh ($\le 0,1%$ với xăng thông dụng, $\le 0,05%$ với xăng cao cấp); áp suất hơi bão hòa Reid (7,5 - 11 psi tương đương 43 - 80 kPa / 388 - 568 mmHg); độ ăn mòn lá đồng ASTM-D130 ($\le\text{mức } 1$); độ axit TAN ($\le 4\text{ mg KOH}/100\text{ml}$ cho xăng thông dụng, $\le 2\text{ mg KOH}/100\text{ml}$ cho xăng cao cấp); hàm lượng keo nhựa ($\le 5\text{ mg}/100\text{ml}$ theo TCVN 6776:2000); kỳ cảm ứng oxy hóa ($\ge 240\text{ phút}$); tỷ trọng $d_{15} \le 0,75$; tạp chất và nước bằng 0.

Phần III: Các trang thiết bị tồn chứa kinh doanh xăng dầu

Chương này đi sâu vào phân tích cấu tạo cơ khí và nguyên lý hoạt động của hệ thống công trình kho:

  • Kết cấu bể thép trụ đứng:
    • Móng bể: Cấu tạo 3 tầng gồm lớp đất đầm nén chịu tải 20 - 25 tấn/$\text{m}^2$ (dày 50 - 60 cm), lớp cát khô đệm phân bố ứng suất (dày 20 - 25 cm) và lớp cát trộn nhựa đường chống thấm nước đáy bể.
    • Đáy bể: Sử dụng tôn thép dày 4 - 6 mm hàn ghép, riêng phần vành khăn chịu lực tiếp giáp thành bể dày 8 - 12 mm.
    • Thành bể: Kết cấu kiểu ống chụp, chiều dày thép giảm dần theo chiều cao (tầng đáy chịu áp suất thủy tĩnh lớn dày 8 - 12 mm, tầng trên cùng dày 4 - 6 mm).
    • Mái bể: Dạng mái nhọn, mái chỏm cầu hoặc mái dù đỡ bằng hệ vì kèo tam giác/hình thang; tôn lợp mái dày 4 - 6 mm với tỷ lệ chiều cao $h = (0,12 - 0,13)D$.
  • Thiết bị phụ trợ trên bể: Cầu thang xoắn ốc (nghiêng $60^\circ$, rộng 0,7 - 0,8 m), lỗ người chui ($\phi 500\text{ mm}$), lỗ chiếu sáng ($\phi 500\text{ mm}$), lỗ đo dầu và lấy mẫu ($\phi 155\text{ mm}$ có thanh định vị chữ T), van xiphông xả cặn nước đáy bể, hệ thống thu lôi tiếp địa (3 - 6 cột thu lôi, điện trở tiếp đất $\le 10\ \Omega$), giàn ống phun nước làm mát mái bể dạng quay phản lực và lăng phun bọt dập cháy cố định.
  • Thiết bị kiểm soát áp suất và an toàn: Van chặn clape bảo vệ đầu ống xuất nhập trong bể; van hô hấp có 2 xupáp xả - hút độc lập kèm lưới dập tia lửa; van dầu thủy lực phụ trợ (tự động hoạt động khi áp suất trong bể vượt 10% ngưỡng làm việc của van hô hấp).
  • Phương tiện và thiết bị công nghệ: Toa xe xitéc Wagon đường sắt (thể tích 25, 30, 40 $\text{m}^3$ có vách ngăn chống sóng và chống tích điện); xe ô tô xitéc (1 - 6 khoang, có tấm mức chuẩn barem, cơ cấu xả khí); thùng phuy 200 lít có đai chịu lực; hệ thống van chặn kiểu nêm/đĩa, van chuyển tâm (nhị thông, tam thông, tứ thông), van an toàn hồi lưu, van một chiều, bầu lọc cặn lưới thép; trạm bơm ly tâm kết hợp đồng hồ lưu lượng kế điện tử nối mạng truyền dữ liệu vi tính.

Quy định mã màu sơn đường ống dẫn tại Tổng kho Đức Giang:

  • Tuyến xăng Mogas 92: Sơn xen kẽ dải màu trắng nhờ và xanh đậm.
  • Tuyến xăng Mogas 95: Sơn toàn bộ màu trắng nhờ.
  • Tuyến dầu Diesel (DO): Sơn màu xanh đậm.
  • Tuyến dầu hỏa (KO): Sơn màu vàng (hoặc hồng).
  • Tuyến chữa cháy cứu hỏa: Sơn màu đỏ đặc trưng.

Kết quả và đóng góp

Báo cáo thực tập đã tổng hợp và phản ánh đầy đủ thực trạng kỹ thuật tại một tổng kho xăng dầu quy mô lớn nhất miền Bắc:

  • Xác lập bức tranh chi tiết về cơ sở hạ tầng kỹ thuật với sức chứa 80.000 $\text{m}^3$, vận hành 28 bể trụ đứng kim loại từ 2.000 $\text{m}^3$ đến 15.000 $\text{m}^3$, cùng hệ thống 18 máy bơm ly tâm ($150\text{ m}^3/\text{h}$) phục vụ giàn xuất ô tô xitéc và toa P đường sắt wagon.
  • Hệ thống hóa đầy đủ cơ sở khoa học về các chỉ tiêu kiểm định chất lượng xăng dầu theo bộ tiêu chuẩn TCVN 5690:1998 và TCVN 6776:2000/2005, làm rõ yêu cầu chuyển dịch kỹ thuật từ xăng pha chì sang xăng không chì từ năm 2001.
  • Minh họa chi tiết cấu tạo cơ khí của các thiết bị chuyên dụng ngành xăng dầu: van hô hấp 2 chiều, van dầu phụ trợ, clape chống tràn sự cố, cấu tạo móng - vành khăn - thành bể trụ đứng và giàn phun mưa làm mát quay phản lực.
  • Đóng góp thực tiễn của báo cáo là tài liệu tổng kết quy trình vận hành bến xuất, trạm bơm, biện pháp phân biệt đường ống bằng mã màu và phương án xử lý sự cố cháy nổ tại kho đầu mối.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Báo cáo tập trung chủ yếu vào việc mô tả cấu tạo cơ khí, thống kê thông số kỹ thuật thực tế và quy trình công nghệ tại Tổng kho Đức Giang; tài liệu chưa đi sâu vào việc tính toán thiết kế chi tiết thủy lực đường ống, mô phỏng quá trình bay hơi hao hụt theo nhiệt độ môi trường hoặc tính toán động lực học dòng chảy trong bơm.
  • Hướng mở rộng: Nghiên cứu áp dụng hệ thống thu hồi hơi xăng dầu (Vapor Recovery Unit - VRU) tại các giàn xuất xitéc; đánh giá chi tiết định mức hao hụt xăng dầu theo các mùa trong năm và ứng dụng tự động hóa tích hợp SCADA trong quản lý đo bồn tự động tại hệ thống kho bể.

Giá trị tham khảo

Báo cáo là nguồn tài liệu hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xăng dầu, Kỹ thuật Bảo quản Hàng hóa, Công nghệ Dầu khí và Cơ khí Thiết bị Công nghiệp. Những phần có giá trị tham khảo nổi bật gồm:

  • Bản vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của van hô hấp, van dầu phụ trợ và van clape bảo vệ cạnh bể.
  • Phương pháp tính toán cấu tạo móng 3 lớp, chiều dày thành bể ống chụp và kết cấu giá mái hình thang cho bể trụ đứng sức chứa đến 15.000 $\text{m}^3$.
  • Quy chuẩn mã màu nhận diện đường ống công nghệ và hệ thống kiểm soát an toàn PCCC kho cảng xăng dầu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng kho xăng dầu Đức Giang có quy mô sức chứa và phân bổ các loại bể chứa như thế nào? Tổng kho có tổng sức chứa 80.000 $\text{m}^3$ (8 vạn $\text{m}^3$) gồm 28 bể trụ đứng (dung tích từ 2.000 $\text{m}^3$ đến 15.000 $\text{m}^3$) và các bể nằm ngang/ngầm. Bể chứa Mogas 92 gồm các bể số 1 đến 6 (2.000 $\text{m}^3$) và bể 23 (15.000 $\text{m}^3$), tổng 27.000 $\text{m}^3$; Mogas 95 gồm bể 17 đến 22 (3.000 $\text{m}^3$), tổng 18.000 $\text{m}^3$; Diesel DO gồm bể 7 đến 14 (2.000 $\text{m}^3$) và bể 24 (15.000 $\text{m}^3$), tổng 31.000 $\text{m}^3$; Dầu hỏa KO gồm bể 15, 16 (2.000 $\text{m}^3$), tổng 4.000 $\text{m}^3$; Dầu FO có 4 bể A1-A4 (400 - 500 $\text{m}^3$), tổng 2.925 $\text{m}^3$.

2. Móng và đáy của bể thép trụ đứng tại kho xăng dầu có cấu tạo kỹ thuật như thế nào? Móng bể gồm 3 lớp: lớp đất đầm nén dưới cùng chịu lực 20 - 25 tấn/$\text{m}^2$ (dày 50 - 60 cm), lớp cát khô đệm ở giữa (dày 20 - 25 cm) giúp phân bổ đều ứng suất tránh lún lệch, và lớp cát trộn nhựa đường trên cùng để chống thấm nước. Đáy bể làm bằng tôn thép dày 4 - 6 mm hàn ghép, riêng phần vành khăn giáp chân thành bể dày 8 - 12 mm để chịu lực uốn kéo vòng khi bể đầy dầu.

3. Van hô hấp và van dầu lắp trên mái bể xăng dầu hoạt động theo nguyên lý nào? Van hô hấp duy trì áp suất an toàn: khi nhập hàng hoặc nhiệt độ tăng làm áp suất trong bể tăng, xupáp xả mở để hơi dầu thoát ra; khi xuất hàng hoặc trời lạnh áp suất giảm tạo chân không, xupáp hút mở cho không khí vào. Van dầu là thiết bị an toàn phụ trợ, chỉ hoạt động khi áp suất trong bể vượt quá 10% ngưỡng làm việc của van hô hấp (khi van hô hấp gặp sự cố), dẫn bọt khí sục qua lớp dầu ngăn để cân bằng áp suất.

4. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6776 quy định các chỉ tiêu quan trọng nào đối với xăng không chì? TCVN 6776 quy định hàm lượng chì xa khoáng tự nhiên tối đa không quá 0,003 g/lít; hàm lượng keo nhựa không vượt quá 5 mg/100ml; thời gian kỳ cảm ứng oxy hóa ổn định tối thiểu đạt 240 phút; điểm sôi đầu $\ge 35^\circ\text{C}$, điểm sôi 10% $\le 70^\circ\text{C}$, điểm sôi 90% $\le 190^\circ\text{C}$, điểm sôi cuối $\le 215^\circ\text{C}$; hàm lượng nước và tạp chất cơ học bằng 0.

5. Quy định nhận diện màu sơn cho hệ thống đường ống công nghệ tại Tổng kho Đức Giang ra sao? Hệ thống đường ống được sơn màu quy ước: đường ống xăng Mogas 92 sơn so le hai màu trắng nhờ và xanh đậm; đường ống xăng Mogas 95 sơn hoàn toàn màu trắng nhờ; đường ống dầu Diesel (DO) sơn màu xanh đậm; đường ống dầu hỏa (KO) sơn màu vàng (hoặc hồng); hệ thống đường ống chữa cháy sơn màu đỏ.

Kết luận

Báo cáo thực tập cuối khóa của tác giả Nguyễn Thế Chuyền đã phản ánh toàn diện các nội dung kỹ thuật từ lý thuyết hóa lý của xăng động cơ đến thực tiễn khai thác trang thiết bị tồn chứa, xuất nhập tại Tổng kho xăng dầu Đức Giang. Tài liệu làm rõ cấu tạo cơ học của hệ thống bể thép trụ đứng, các van an toàn chuyên dụng, trạm bơm ly tâm công suất $150\text{ m}^3/\text{h}$ và quy chuẩn kiểm định chất lượng theo các bộ tiêu chuẩn TCVN. Đây là bản tổng kết chuyên ngành có giá trị thực tiễn cao, minh chứng cho năng lực quản lý kỹ thuật và an toàn phòng chống cháy nổ tại kho xăng dầu đầu mối quy mô 8 vạn $\text{m}^3$.