Nghiên cứu thiết kế và chế thử thiết bị hâm nóng dầu thô và thiết bị bảo vệ hệ thống khí trơ và khoang hàng cho quá trình khai thác an toàn tàu chở dầu thô 100 000t

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP TÀU THUỶ VIỆT NAM








DỰ ÁN KHCN CẤP NHÀ NƯỚC
“PHÁT TRIỂN KHCN PHỤC VỤ ĐÓNG TÀU CHỞ DẦU THÔ 100.000 DWT”





BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ THIẾT BỊ HÂM NÓNG DẦU THÔ
VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ HỆ THỐNG KHÍ TRƠ VÀ KHOANG HÀNG CHO QUÁ
TRÌNH KHAI THÁC AN TOÀN TẦU CHỞ DẦU THÔ 100.000T”
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 02 ĐT-DAKHCN

Cơ quan chủ trì đề tài: VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TÀU THUỶ
Chủ nhiệm đề tài: KS. Phạm Tường Tam






HÀ NỘI - 2008
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP TÀU THUỶ VIỆT NAM






DỰ ÁN KHCN CẤP NHÀ NƯỚC
“PHÁT TRIỂN KHCN PHỤC VỤ ĐÓNG TÀU CHỞ DẦU THÔ 100.000 DWT”









BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ THIẾT BỊ HÂM NÓNG DẦU THÔ

VÀ THIẾT BỊ BẢO VỆ HỆ THỐNG KHÍ TRƠ VÀ KHOANG HÀNG CHO QUÁ
TRÌNH KHAI THÁC AN TOÀN TẦU CHỞ DẦU THÔ 100.000T”
MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 02 ĐT-DAKHCN




Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài



KS. Phạm Tường Tam
Ban chủ nhiệm dự án Bộ Khoa học và Công nghệ






HÀ NỘI - 2008

3



DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và tên Học vị Đơn vị công tác Tham gia vào đề
tài ở phần
(1) (2) (3) (4) (5)

1 Phạm Tường Tam Kỹ sư,
Trưởng
phòng
Viện KHCN tàu
thuỷ
Chủ nhiệm đề tài
2 Đào Tường châu Kỹ sư,
phó viện
trưởng

Viện KHCN tàu thuỷ Công nghệ lắp ráp ,
thử nghiệm
3 Nguyễn Huy Tiến Viện KHCN tàu thuỷ Công nghệ chế tạo
Các chi tiết
4 Nguyễn Đức Phương ThS. Cty CP TVTK&
CGCN Tàu thuỷ .
Viện KHCN tàu thuỷ
Bố trí ống hâm và
thiết kế chi tiết.
5 Quản Trọng Hùng TS.
Trưởng
khoa
Đại học Hàng Hải
Hải Phòng
Tính nhiệt két hàng
mũi
6 Nguyễn Quang Phái TS. GĐ.TT KHKT tàu
thuỷ & CN biển
Phân tích độ bền
7 Lê Bá Hồng Hải ThS. Cục Đăng Kiểm VN Các công ước QT

và quy phạm liên
quan
8 Đặng Tiến Hồng ThS.Phó
GĐ.
Cty CP cơ khí chính
xác VINASHIN
Chế thử




















4

BÀI TÓM TẮT

1. Mục tiêu của đề tài.
-Nghiên cứu thiết kế và chế thử một phần tử hâm nóng dầu thô bằng hơi nước.
-Nghiên cứu thiết kế và chế thử thiết bị bẻ gẫy áp suất,chân không .
Thiết bị hâm nóng dầu thô nhằm duy trì nhiệt độ của dầu hàng trong phạm vi
thích hợp trong suốt quá trình nhận,trả hàng và vận chuyển trên biển. Nguồn nhiệt cung
cấp cho thiết bị có thể t
ừ các nồi hơi phụ hoặc bộ hâm dầu nóng. Việc duy trì nhiệt độ
nhằm giảm độ nhớt của dầu hàng để các bơm hàng có thể bơm được cũng như các thành
phần dễ đông đặc như Parafin và Asphal không bị đông kết trong các khoang hàng,
đường ống và phụ tùng của hệ thống dầu hàng trên tàu và hệ thống tiếp nhận dầu trên
biển.
Thiết bị bảo vệ hệ
thống khí trơ,khoang hàng, được lắp trên đường ống khí trơ
chính nhằm loại trừ áp suất dư và áp suất chân không vượt quá giá trị cho phép .Nguồn
khí trơ có thể được dùng từ khói của nồi hơi đốt dầu hoặc thiết bị sản xuất khí trơ độc
lập.Chúng được nạp vào không gian rỗng của các khoang hàng dưới áp suất dương với
hàm luợng oxygen nhỏ hơn 5% để ngăn ngừa sự cháy,n
ổ hỗn hợp hơi hydrocacbon và
góp phần chống ăn mòn bề mặt bên trong khoang hàng.
2.Phương pháp nghiên cứu.
-Lựa chọn mô hình thiết bị tiên tiến của các hãng ở các quốc gia có ngành công
nghiệp đóng tàu phát triển để áp dụng.
-Phân tích các qui trình vận hành, khai thác và qui trình công nghệ đóng tầu dầu
thô ở hệ thống hâm,hệ thống khí trơ.

-Các yêu cầu của quy phạm và công ước quốc tế có liên quan.

-Lựa chọn phương pháp tính toán thiết kế phù hợp đặc tính dầu thô, phù hợp với
kết cấu thực của tàu và điều kiện khai thác của nó.
-Qui trình công nghệ chế tạo lắp ráp thử nghiệm.
9.Kết quả.
-Chế tạo thử phần tử hâm dầu và thiết bị bẻ gẫy áp suất,chân không .
-Thử nghiệm trên xưởng các thiết b
ị trên theo yêu cầu được VR cấp chứng chỉ .















5




MỤC LỤC

Mục lục 4

Kí hiệu 7
LỜI MỞ ĐẦU 8
Phần 1: THIẾT BỊ HÂM NÓNG DẦU THÔ 10
Chương 1. Tổng quan và cơ sở lý thuyết về hệ thống hâm nóng dầu thô 10
1. Tổng quan. 10
2. Các phương pháp hâm dầu hàng. 18
2.1 Hâm bằng hơi nước và thiết bị hâm. 18
2.2. Hâm bằng dầu nóng và thiết bị hâm. 20
3.Các yêu cầu của Quy phạm và công ước đối với hệ thống hâm. 23
3.1.Hệ thống hâm bằng hơi nước. 23
3.2.Hệ thống dầu nóng. 23
Chương 2.Phân tích hệ thống và các giải pháp lựa chọn thiết bị hâm 24
1.Phân tích hệ thống hâm nóng dầu thô. 24
1.1Các phần tử ống gia công trên xưởng. 24
1.2Các phần tử ống gia công trên tàu. 26
1.3Vật liệu của hệ thống hâm. 26
2.Lựa chọn thiết bị điển hình trong hệ thống. 26
2.1.Lựa chọn khoang hàng. 26
2.2.Lựa chọn thông số. 27
2.3Lựa chọn đặc trưng kết cấu. 27
Ch
ương 3 Tính toán thiết kế thiết bị hâm nóng dầu thô 28
3.1.Mô hình tính. 28
3.2.Tính toán nhiệt động học. 29
3.2.1.Các thông số vật lý của đầu thô. 31
3.2.2.Tổn thất nhiệt trong quá trình hâm. 32
3.2.2.1.Tổn thất nhiệt cho việc nâng nhiệt độ của kết cấu thép. 33
3.2.2.2.Tổn thất nhiệt cho việc nâng nhiệt độ của lớp khí trơ. 33
3.2.2.3. Tổn thất nhiệt cho việc gia nhiệt cho hàng từ nhiệt 34
độ nhận thấp nhất tới nhiệt độ bảo quản.

3.2.2.4. Tổn thất nhiệt từ khoang hàng cho môi trường ngoài. 34
3.2.2.4.1 Tổn thất nhiệt qua vùng 1. 35
3.2.2.4.2. Tổn thất nhiệt qua vùng 2. 38
3.2.2.4.3. Tổn thất nhiệt ở vùng 3. 39
3.2.2.4.4. Tổn thất nhiệt ở vùng 4. 41
3.2.2.4.5. Tổn thất nhi
ệt qua vùng 5. 42
3.2.2.4.6. Tổn thất nhiệt qua vùng 6. 44

6
3.2.2.4.7. Tổn thất nhiệt vùng 7. 44
3.2.3. Tính toán tổn thất nhiệt cho két lắng. 46
3.2.4. Hâm bằng hơi nước. 47
3.2.4.1Hệ số trao nhiệt
α
1
. 48

3.2.4.2. Hệ số trao nhiệt α
2
. 48
3.2.5.
Tính toán thiết kế ống hâm cho két lắng. 50
3.2.5.1.Tính toán cuộn hâm cho két lắng mạn trái. 51
3.2.5.2.Tính toán cuộn hâm cho két lắng mạn phải. 54
3.2.6.Những nhận xét. 58
3.2.7. Hâm bằng dầu nóng. 58
3.2.8.Tính chọn các thiết bị hâm. 59
3.2.8.1. Tính chọn nồi hơi. 60
3.2.8.2. Chiều dài của ống hâm. 66

3.3. Tính toán thuỷ động học -sức cản của cuộn hâm. 66
3.4. Độ bền của cuộn hâm. 68
3.5. Thiết kế phần tử hâm cho két lắng mạn phải. 73
3.6.Thiết kế công nghệ. 73
Chương 4.Lập quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm 75
4.1.Quy trình công nghệ chế tạo ,lắp rắp . 75
4.2 Quy trình thử nghiệm. 76
4.2.1Thử nghiệm vật liệu . 76
4.2.2.Thử không phá hủy (NDT). 77
4.2.3.Thử thủy lực. 77
Chương 5. Chế tạo một phần tử hâm dầu cho két lắng mạn phải. 79
Phần 2. THIẾT BỊ BẢO VỆ HỆ THỐNG KHÍ TRƠ, KHOANG HÀNG 80
Chương 1.Tổng quan và cơ sở lý thuyết về thiết bị bảo vệ hệ thống 80
khí trơ và khoang hàng.
1.Tổng quan. 80
2. Thiết bị tạo và sản xuất khí tr
ơ. 81
3.Các thành phần chính của hệ thống . 82
4. Các yêu cầu của Quy phạm và công ước Quốc tế đối với 82
thiết bị bảo vệ hệ thống khí trơ và khoang hàng.
4.1.Yêu cầu chung đối với hệ thống . 83
4.2 Nguồn khí trơ. 83
4.3 Thiết bị lọc khí. 84
4.4.Quạt thổi khí trơ. 84
4.5.Các điều van chỉnh khí trơ. 85
4.6. Các thiết bị một chiều. 85
4.7 Đường ống phân phối khí trơ. 86
4.8.Các bi
ện pháp an toàn khi làm hàng. 86
Chương 2.Phân tích thiết bị bảo vệ hệ thống khí trơ và khoang hàng 87

7
1.Các biện pháp bảo vệ. 87
1.1Thiết bị đo báo và kiểm tra. 87
1.2.Thiết bị báo động. 87
1.3.Thiết bị an toàn. 88
2.Các thiết bị bảo vệ an toàn hệ thống. 88
2.1.Thiết bị thông hơi của các két dầu hàng. 88
2.2.Thiết bị bẻ gẫy P/V. 89
3.Vật liệu của thiết bị bảo vệ. 89
4.Lựa chọn thiết bị điển hình để thiết kế chế tạo. 90
4.1.Lự
a chọn thiết bị bảo vệ hệ thống. 90
4.2.Lựa chọn thông số. 91
4.3.Lựa chọn đặc trưng kết cấu. 92
Chương 3.Tính toán và thiết kế thiết bị bảo vệ hệ thống khí trơ 94
và khoang hàng kiểu áp suất,chân không.
3.1. Mô hình tính toán. 94
3.2 Tính toán đặc trưng vật lí và các thông số hình học. 94
3.3. Điều chỉnh trị số đặt áp suất. 96
3.4.Áp suất trên thiết bị khi tàu bị nghiêng ngang tới 30
0
. 100
Chương 4. Lập quy trình công nghệ chế tạo,lắp rắp thử nghiệm 101
thiết bị bẻ gẫy áp suất ,chân không
4.1 Công nghệ chế tạo . 101
4.2 Công nghệ lắp ráp lên tàu. 102
4.3.Quy trình thử nghiệm. 102
Chương 5. Chế tạo thiết bị bảo vệ áp suất,chân không. 104
Phần 3.BÁO CÁO PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 105

SẢN PHẨM CHẾ THỬ
Phần 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107
LỜI CẢM Ơ
N 108
Tài liệu tham khảo. 108
Phần 5 .Phụ lục TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CUỘN HÂM KÉT LẮNG MẠN PHẢI 111
Phần 6.PHỤ LỤC CÁC CHỨNG CHỈ VÀ BẢN VẼ 125














8



KÍ HIỆU.

Các kí hiệu chủ yếu đơn vị của chúng và từ viết tắt được sử dụng trong đề tài:
v Tốc độ chuyển động của chất lỏng m/s;
λ Hệ số dẫn nhiệt W/m

0
C;
α Hệ số trao nhiệt W/m
2

0
C;
K Hệ số truyền nhiệt W/m
2

0
C;
R Nhiệt trở m
2

0
C/W;
ν Độ nhớt động học m
2
/s;
μ Độ nhớt động lực học N.s/m
2
;
ρ Khối lượng riêng của chất lỏng kg/m
3
;
a Hệ số khuyếch tán m
2
/s;
Δt Độ chênh nhiệt độ

0
K hoặc
0
C;
g Gia tốc trọng trường m/s
2
;
β Hệ số giãn nở thể tích
0
K
-1
;
l,d,H… Kích thước xác định m;
Cp Nhiệt dung riêng của chất lỏng J/kg
o
C;
T Nhiệt độ
0
K hoặc
0
C;
i” Entanpia của hơi nước bão hoà khô trên đường giới hạn trên J/kg

;
i’ Entanpia của nước sôi trên đường giới hạn dưới J/kg

;
r Nhiệt ẩn của hơi nước J/kg

;

Q Nhiệt lượng trao đổi W;
T Thời gian trao đổi nhiệt h;
F Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt m
2
;
t
σ
Ứng suất cho phép của vật liệu N/mm
2
;
E Modun đàn hồi của vật liệu N/mm
2
;
Re Tiêu chuẩn Reynold;
Nu Tiêu chuẩn Nusselt ;
Gr Tiêu chuẩn Grashoff;
Pr Tiêu chuẩn Prandtl ;
f Chỉ số hay dùng cho chất lỏng;
w Chỉ số hay dùng cho thành, vách…trao nhiệt ;
FSO Floating storage offloading unit;
FPSO Floating processing storage offloading unit;
COW Crude oil washing ;

SPM Single point mooring;
PLEM Pipe line end manifold;
Aframax Loại tàu chở dầu thô có trọng tải từ (80.000-150.000)T;
TIG Tungsten inert gas welding;
OCIMF Oil companiy international marine forum;
NDT Non-destructive tests.

9



LỜI MỞ ĐẦU


1. Tên đề tài:
"Nghiên cứu thiết kế và chế thử thiết bị hâm nóng dầu thô và thiết bị bảo vệ hệ thống
khí trơ và khoang hàng cho quá trình khai thác an toàn tàu chở dầu thô 100.000T".
2.Mã số: 02ĐT-DAKHCN.
3. Thời gian thực hiện: 24 tháng, từ 03/2006 đến 3/2008.
4. Cấp quản lí : Nhà nước.
5. Tổng kinh phí thực hiện: 1.282 triệu đồng.
6.Thuộc Dự án KH&CN : "Phát triển khoa học công nghệ phục vụ đóng tàu chở dầu thô
100.000 T".
7.Lĩ
nh vực khoa học :Kĩ thuật.
8.Chủ nhiệm đề tài:Phạm Tường Tam.
9. Cơ quan chủ trì đề tài: Viện KHCN Tàu Thủy.
10.Kinh phí thực hiện đề tài và nguồng kinh phí.
Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi
Trong đó
Nguồn kinh phí
Tổng
số
Công lao
động
(khoa

học, phổ
thông)
Nguyên,
vật liệu,
năng
lượng
Thiết bị,
máy
móc
Xây
dựng, sửa
chữa nhỏ
Chi
khác
1 2 3 4 5 6 7 8
Tổng kinh phí 1.282 578 440 84 180

Trong đó:

1 Ngân sách SNKH:
- Năm thứ nhất:
- Năm thứ hai:
- Năm thứ ba:
1.282
684,44
5
597,55
5
578
404

174
440
216,045
223,955
84
25
59
180
39,4
140,6
2 Các nguồn vốn khác
- Vốn tự có của
cơ sở
- Khác (vốn huy
động, )


Phạm vi và mục đích của đề tài :
Ngành công nghiệp tàu thuỷ của Việt Nam trong thời gian vừa qua đã có những
bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng.Việc đóng thành công các tàu
53,000T…cho các chủ tàu nước ngoài là một minh chứng. Tập đoàn CNTT Việt Nam đã
khởi công đóng mới tàu chở dầu thô 100,000T thuộc thế hệ Aframax tại nhà máy đóng

10
tàu Dung Quất là một điểm nhấn cho sự vươn lên mạnh mẽ của ngành CNTT Việt Nam
so với khu vực và trên thế giới. Nội địa hoá một số thiết bị lắp trên những hệ thống quan
trọng như hâm dầu hàng và khí trơ… của Aframax nhằm chủ động nguồn cung cấp, giảm
ngoai tệ nhập khẩu, nâng cao trình độ của ngành công nghiệp phụ trợ …là chủ trương lớn
nhà nước.
Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế thử thiết bị hâm nóng dầu thô, thiết bị bảo vệ

hệ thống khí trơ và khoang hàng cho quá trình khai thác an toàn tàu chở dầu thô 100,00T
nhằm đáp một phần yêu cầu của chủ trương trên. Kết quả nghiên cứu thiết kế của đề tài
có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành máy tàu thuỷ,cho cán bộ kỹ
thuật…,sản phẩm chế thử có thể áp dụng lên các tàu ch
ở các sản phẩm dầu mỏ,dầu thô từ
20.000T tới Aframax và các FSO, FPSO…
Mục tiêu của đề tài là làm chủ được quá trình nghiên cứu thiết kế ,chế tạo,thử
nghiệm thiết bị hâm nóng dầu thô, thiết bị bẻ gẫy áp suất,chân không .
Cách tiếp cận của đề tài dựa trên các thông tin chính sau đây :
-Thiết kế kỹ thuật của tàu chở dầu thô 100.000T do CTO của Ba Lan thiết kế đặc
biệt là phân khoang, kết cấ
u của hầm hàng, sơ đồ hâm nóng dầu thô bằng hơi nước và sơ
đồ hệ thống khí trơ.
-Quy trình khai thác, vận hành tàu chở dầu thô 100.000T.
-Đặc tính nhiệt động học của dầu thô trên một số nước và ở Việt Nam.
-Khả năng công nghệ của các cơ sở cơ khí của ngành công nghiệp tàu thủy Việt
Nam khi bắt đầu đóng tàu chở dầu thô 100.000T.

11

Phần 1: THIẾT BỊ HÂM NÓNG DẦU THÔ

Chương 1. Tổng quan và cơ sở lý thuyết về hệ thống hâm nóng dầu thô
1. Tổng quan.
Thiết bị hâm cho các khoang hàng là sử dụng các cuộn hâm bất kể nguồn hâm là
hơi nước hay dầu nóng. Các khoang dầu hàng, các két lắng, bầu hâm rửa hầm hàng sẽ
được hâm gần như đồng thời cho quá trình xả hàng. Trong quá trình hành hải, khi cần
thiết chỉ có các két hàng, các két lắng được hâm để duy trì hàng ở nhiệt độ bảo quản,
hoặc chỉ
có các két lắng, bầu hâm nước rửa hầm hàng được hâm để phục vụ cho quá trình
rửa hầm hàng bằng nước biển ở chế độ chạy ballast.
Hệ thống hâm được thiết kế sao cho chúng có khả năng hâm dầu hàng có nhiệt độ
từ 44

0
C đến 66
0
C trong 96h khi hoạt động trên biển ở điều kiện mùa đông có nhiệt độ
nước biển 5
0
C và nhiệt độ không khí –10
0
C. Đối với các két lắng chứa hỗn hợp dầu
nước , hệ thống phải có khả năng nâng nhiệt độ từ 44
0
C tới 66
0
C trong 24h cũng trong
điều kiện môi trường như trên.
Nhiệt độ bảo quản hàng có thể thay đổi tuỳ thuộc vào thành phần hoá học và đặc
tính vật lý của dầu. Với dầu thô, hàm lượng Asphalt và Parafin thấp thì nhiêt độ xuất hiện
sáp và đóng cặn cũng thấp cho nên duy trì nhiệt độ của hàng cũng không cần cao lắm, chỉ
trước khi trả hàng, dầu thô phải được hâm đến nhiệt độ (60 ÷ 66)
0
C để phù hợp với yêu
cầu của OCIMF. Sở dĩ khi xả hàng nhiệt độ của dầu thô được yêu cầu ở nhiêt độ đó vì
trên đường vận chuyển từ các bơm trên tàu tới các FSO hoặc kho chứa, dầu đã bị làm
nguội do nó phải trao nhiệt cho môi trường ngoài do đường ống từ SPM đi ngầm dưới
biển tới kho chứa. Với nhiệt độ trên thì Asphalt và Parafin chưa xuất hiện và đóng c
ặn
trên đường ống của hệ thống vận chuyển và kho chứa.
Việc hâm và duy trì hàng ở nhiệt độ bảo quản cũng còn nhằm ngăn ngừa Parafin
và cặn đóng cứng tại kết cấu của các khoang hàng, đường ống và phụ tùng của hệ thống
dầu hàng ở trên tàu. Tuy nhiên với mục đích làm sạch khoang hàng và đường ống, ngoài

hệ thống hâm còn có sự hỗ trợ của hệ thống r
ửa hầm hàng. Rửa hầm hàng bằng dầu thô ở
mức dầu hàng trong khoang còn khoảng 25% thể tích được tiến hành song song với quá
trình xả hàng bằng hệ thống rửa với các thiết bị chuyên dùng cho hệ thống với các bước
chính sau:
Rửa bằng dầu thô (COW). Hệ thống COW phải được lắp đặt trên tàu chở dầu thô
100.000T (Aframax) để thực hiện rửa kết cấu của hầm hàng như phần dưới boong, các
vách , cũng như phần đáy khoang hàng. Khi tiến hành rửa , một phần của dầu hàng từ
đường ống chính được trích ra để dẫn động các máy rửa cố định lắp đặt ở trong các
khoang hàng. Các máy rửa cố định có thể là loại đặt chương trình hoặc là không đặt, thời
gian đặt có thể là 60, 90, 120 phút tuỳ theo dầu thô ở từng mỏ và mức độ cặn bám trên
các bề mặt của khoang hàng.Mỗi khoang hàng được l
ắp hai máy rửa cố định sản lượng
(75-80) m3/h,áp suất (10-12)bar. Phần dầu được rửa cùng với dầu hàng được bơm dầu
hàng hút xả lên kho chứa, phương tiện vận chuyển khác hoặc FSO.

12
Khi tiến hành rửa đáy khoang hàng, bơm dầu hàng sẽ lấy dầu từ két lắng hoặc một
khoang hàng khác đã được hâm, đẩy qua bầu hâm trên đường rửa. Tại bầu hâm này dầu
thô hoặc nước biển có khả năng được hâm tới 80
0
C ở sản lượng khoảng 160m
3
/h. Sản
lượng này đủ để phục vụ cho hai máy rửa hoạt động đồng thời tại một khoang hàng bất
kỳ. Do phần lớn cặn bẩn được lưu giữ tại đáy các khoang hàng nên quá trình bơm hút sản
phẩm rửa và cặn được thực hiện bằng bơm Eductor. Hỗn hợp rửa không được xả ra khỏi
tàu mà được đưa về két lắng mạn trái. Kết thúc quá trình làm hàng, đường ống hút và
đường ống đẩy của các bơm hàng cũng được Eductor làm sạch. Làm sạch đường ống xả
từ tàu dầu tới kho chứa có thể thực hiện toàn bộ hoặc từng phần bằng nước cắt và bơm

trên tàu, cũng có thể được thực hiện bằng nước cắt và bơm trên bờ tại các kho tiếp nhận.
Một trong dạng phổ biến của phương tiện tiếp nhận t
ừ trên các Aframax tới các kho trên
bờ được trình bày trong hình 1.
Nước cắt trên tàu thông thường được lấy từ két lắng mạn phải, được bơm hàng
hoặc bơm hút vét đẩy hàng đi. Nước cắt có thể quay về tàu từ trạm SPM hoặc từ trạm
PLEM cũng có thể từ kho tiếp nhận tuỳ thuộc vào quá trình điều khiển làm hàng. Ngược
lại nước cắt từ bơm trên bờ có thể làm sạch ống d
ầu hàng theo chiều ngược lại. Tại trạm
tiếp nhận một hệ thống dầu rửa độc lập cũng được trang bị. Dầu rửa đường ống được lấy
từ két dầu rửa, được hâm và bơm rửa sẽ đẩy đi làm sạch hệ thống tiếp nhận.
Rửa bằng nước biển.Bơm dầu hàng hút nước biển từ két lắng mạn ph
ải hoặc từ
cửa thông biển đẩy qua bầu hâm đã nói ở trên tới hệ thống ống rửa hầm hàng và Eductor
hút vét để dẫn động nó.Eductor hút vét cặn, hỗn hợp dầu nước từ các két hàng và xả về
két lắng mạn trái. Tại két lắng mạn trái do vận tốc theo phương thẳng đứng của hỗn hợp
rất bé, hỗn hợp dầu nước do tác dụng của nhiệt độ cao và trườ
ng trọng lực nên bị phân
lớp. Nước phân ly sẽ được chuyển từ két lắng mạn trái sang két lắng mạn phải bằng
trường trọng lực khi mức chất lỏng trong két lắng mạn trái xấp xỉ 9m. Nếu hỗn hợp dầu
nước được hâm và tách lọc trong điều kiện thời tiết tốt, hàm lượng dầu lẫn trong nước ở
két lắng mạn phải có thể đạt
được dưới 1000 PPM.
Bố trí hợp lí đường ống chắt gạn nói trên có ý nghĩa rất lớn trong qúa trình xả
được nhiều nước ra khỏi tàu dầu .Theo
[
]
9
,các tàu chở dầu chỉ có thể thải nước lẫn dầu
khi đang hành trình và thực hiện xả tại các vùng biển được phép thải.Điểm bắt đầu thải

phải cách bờ không nhỏ hơn 50 hải lý, tổng số lượng dầu thải không quá 1/30.000 trọng
tải tàu với cường độ xả không quá 30 l/hải lý.Như vậy tàu dầu 100.000T chỉ thải được
tổng cộng 3,333tấn dầu cho m
ột chuyến hàng, ở tốc độ tàu 14,5 hải lý/h thì cường độ
thải không quá 30 m
3
nước lẫn dầu 1000 PPM trên một hải lý.Do đó sản lượng bơm dầu
hàng được điều chỉnh để không vượt quá 435 m
3
/h và thời gian xả sạch két lắng mạn phải
hết 3,82 h. Để có thể xả được nhiều nước lẫn dầu với lưu lượng bơm lớn thì hàm lượng
dầu lẫn trong nước ở két lắng mạn phải càng bé càng tốt, cho mục đích này một số tàu
còn đặt két gạn trung gian hoặc bộ phân ly dầu nước trên boong để hàm lượng dầu trong
nước giảm tới 100 PPM.
Parafin và cặn bẩn đ
óng dính trong các khoang hàng và đường ống còn phụ thuộc
vào kết cấu của chúng. Đường ống của hệ thống dầu hàng cũng phải được làm sạch bằng

13
hệ thống rửa và bơm hút vét, ngoài ra nó còn được bố trí dốc về hầm hàng sao cho có thể
tự xả được khi kết thúc quá trình làm hàng. Các Aframax được đóng vào thời điểm này
theo yêu cầu của Quy phạm chúng đều có kết cấu đáy đôi và mạn kép, do đó phần gia
cường kết cấu đáy và mạn kép hầu hết đều không quay vào không gian khoang hàng. Bởi
vậy:
- Ống hâm được bố trí gần với tôn mặt củ
a đáy đôi do không bị vướng kết cấu
thân tàu;
- Phần dầu hàng ở dưới ống hâm không trực tiếp tiếp xúc với tôn vỏ mạn nên nó
không bị nước biển làm lạnh nhanh chóng như kết cấu đáy đơn.
Điều này đặc biệt có hiệu quả khi tàu chuyên chở dầu thô có hàm lượng parafin và

asphalt lớn. Dầu thô ở nước ta hiện có và đang khai thác trong khu vực thềm lục địa nam
Biển Đông (tên quố
c tế gọi là biển nam Trung Hoa). Tại các khu vực mỏ Bạch Hổ hàm
lượng lớn nhất tính theo % khối lượng của parafin là 25%, của asphalt là 11,8% và nhiệt
độ xuất hiện sáp nhỏ hơn (55 ÷ 59)
0
C. Tại khu vực mỏ Rồng hàm lượng lớn nhất tính
theo % khối lượng của parafin là 21%, của asphalt là 21,9% và nhiệt độ xuất hiện sáp nhỏ
hơn (56 ÷ 58)
0
C. Thông tin chi tiết về chúng được cho trong bảng 1, bảng 2.Bảng 3 trình
bày thành phần hoá lý của dầu thô ở một số mỏ dầu của Liên xô cũ. Qua đó chúng ta thấy
rằng các mỏ dầu ở thềm lục địa nước ta hàm lượng parafin và asphalt là tương đối lớn.
Tuy nhiên dầu thô cũng có một số loại có thể trực tiếp được sử dụng làm nhiên
liệu cho động cơ diesel. Một trong những loại như th
ế được hãng sản xuất Diesel
Caterpillar
– Illinois USA chấp nhận và chúng được biểu thị ở bảng 4. Loại dầu thô này
có độ nhớt thấp, điểm đông đặc thấp và hàm lượng parafin rất nhỏ .
Dầu thô có độ nhớt không lớn lắm so với độ nhớt của các sản phẩm hoá dầu, ví dụ
như các sản phẩm của HFO được sử dụng làm nhiên liệu cho hệ thống động lực của các
Aframax. Do đó mục
đích hâm để giảm độ nhớt của dầu thô không phải là chủ yếu.
Ngược lại, khi vận chuyển các sản phẩm hoá dầu ví dụ như các sản phẩm của
HFO, việc hâm chúng đến độ nhớt có thể bơm được lại là chủ yếu. Các loại HFO được
chia theo JIS ở cấp B và C, chúng được cho trong bảng 5 và đồ thị hình 1.2 hoặc các
HFO được chia theo CIMAC tương đương với ISO 8217 (96) F có ký hiệu từ A10 ÷ K55,
chúng được cho trong b
ảng 6 khi khai thác ở điều kiện môi trường nhiệt độ nước biển
5

0
C, nhiệt độ không khí –10
0
C thì các bơm dầu hàng với thiết bị tự hút hoàn hảo nhất
cũng không thể hút được.
Khi chúng vận chuyển các thành phẩm của công nghiệp hoá dầu như HFO… Các
sản phẩm HFO được bơm dầu hàng xả về các kho chứa hoặc các phương tiện vận tải nhỏ
khác, các phương tiện tàng trữ như vậy thông thường không trang bị hệ thống khí trơ. Do
đó nhiệt độ hâm lớn nhất trên các Aframax 66
0
C luôn thấp hơn nhiệt độ chớp cháy của
HFO khoảng 10
0
C. Điều này phù hợp với các yêu cầu chống cháy của các Quy phạm và
công ước quốc tế SOLAS cho các két chứa nhiên liệu ở trên tàu.


13

Hình 1. Sơ đồ ống tiếp nhận dầu thô từ tàu dầu tới kho chứa.




14


Bảng 1:Tính chất hoá lý của dầu thô tại mỏ dầu Bạch Hổ


Khối lượng riêng ở 20
0
C (kg/m
3
) 892 ÷ 860
Hàm lượng tạp chất cơ (% khối lượng) 0,06
Nhiệt độ điểm rót (

0
C) 30 ÷ 34
Độ nhớt (cSt) ở:
50
0
C
70
0
C

6 ÷ 14
4÷ 6
Hàm lượng sulphur (% khối lượng) 0,065 ÷ 0,106
Hàm lượng Parafin (% khối lượng) 20 ÷ 25
Hàm lượng nhựa và Asphalt (% khối lượng) 2,7 ÷ 11,8
Nhiệt độ xuất hiện sáp (
0
C) 56 ÷ 59
Hàm lượng gas trong dầu tới FSO (sm
3
/m
3
) Tới 3


Bảng 2: Tính chất hoá lý của dầu thô tại mỏ khu vực mỏ Rồng


Khối lượng riêng ở 20
0

C (kg/m
3
) 830 ÷ 930
Hàm lượng tạp chất cơ (% khối lượng) 0,06 ÷ 0,40
Nhiệt độ điểm rót (
0
C) 28 ÷ 33
Độ nhớt (cSt) ở:
50
0
C
70
0
C

8 ÷ 63
5 ÷ 30
Hàm lượng sulphur (% khối lượng) 0,013 ÷ 0,130
Hàm lượng Parafin (% khối lượng) 11 ÷ 21
Hàm lượng nhựa và Asphalt (% khối lượng) 9,4 ÷ 21,9
Nhiệt độ xuất hiện sáp (
0
C) 56 ÷ 58
Hàm lượng gas trong dầu tới FSO (sm
3
/m
3
) Tới 3

15


Bảng 3: Thành phần hoá lý của dầu thô tại một số mỏ dầu của Liên Xô cũ [4]


Vùng mỏ
Đại lượng
“Romaskino” “UZen”
“Ust -
Balưc”
“Vùng
Vongagrad”
Khối lượng riêng (kg/m
3
) 861 848 871 842
Độ nhớt động học ở 50
0
C
(cSt)
14,2 15,8 11,9 5,5
Thành phần % khối lượng
Lưu huỳnh
Nitơ
Hắc ín Sunfat
Asphalt
Parafin

1,61
0,17
34,0
4,06
5,1

0,17
0,07
-
1,0
2,70

1,6
-
34,0
2,0
1,95

0,31
-
18,0
0,7
4,5
Độ cốc hoá (%) 5,3 2,49 4,4 1,69
Độ tro (%) 0,03 0,008 0,0015 0,012
Chỉ số Axit (mg/g) 0,14 0,08 0,032 0,47
Nhiệt độ (
0
C)

Đông đặc
Xuất hiện Parafin

-42
52

+31
59

-28
47

0
53








16


Bảng 4: Thành phần hoá lý của dầu thô cho phép sử dụng làm nhiên liệu [5]


Đại lượng Trị số
- Số Cetane hoặc chỉ số cetane (ASTM D613) min 35 ÷ 40

- Hàm lượng nước và cặn % thể tích (ASTM
D1796)
max 0,5%
- Điểm đông đặc (ASTM D97) min 6
0
C
-Hàm lượng sulphur (ASTM D2788 hoặc D3605
hoặc D1552)
max 0,5%
- Độ nhớt động học ở 37,8
0
C (100
0
F) (ASTM
D445)
min
max
1,4cSt
20cSt
- Khối lượng riêng
min
max
0,8017
0,875
- Phần Gasoline và Naphta (Khi chưng cất sôi hết
ở nhiệt độ < 200
0
C)
max 35%
- Phần distillate và kerosene (Khi chưng cất sôi

hết ở nhiệt độ < 200
0
C và điểm Cracking)
min 30%
- Cặn carbon (ASTM D524) max 3,5%
- Chưng cất: 10%
90%
Cracking
Cặn (ASTM D86, D158 hoặc D285)
max
max
max
max
282
0
C (540
0
F)
380
0
C (716
0
F)
60%
10%
- Áp suất hơi Reid (ASTM D323) max 20PSI
- Lượng muối (ASTM D3230) max 100Lb cho 1000Barrels
- Nhựa và keo (ASTM D381) max 10mg cho 100ml
- Độ ăn mòn đồng đỏ 3h ở 100
0

C (ASTM D130) max No.3
- Hàm lượng tro % khối lượng (ASTM D482) max 0,1%
- Hàm lượng thành phần thơm (ASTM D1319) max 35%
- Vanadium PPM (ASTM D2788 hoặc ASTM
D3605)
max 4
- Natri PPM (ASTM D2788 hoặc ASTM D3605) max 10
- Nickel PPM (ASTM D2788 hoặc ASTM D3605) max 1
- Nhôm PPM (ASTM D2788 hoặc ASTM D3605) max 1
- Silicon PPM (ASTM D2788 hoặc ASTM
D3605)
max 1

17
Bảng 5: Đặc trưng hoá lý của dầu nặng (theo JIS)

Loại HFO 200S 400S 1000S 1500S 2500S 3500S
Khối lượng riêng
(tấn/m
3
)
≤ 0,92 ≤ 0,935 ≤ 0,955 ≤ 0,955 ≤ 0,98 ≤ 0,985
Điểm chớp cháy
(
0
C)
≥ 65 ≥ 75 ≥ 85 ≥ 85 ≥ 85 ≥ 85
Độ nhớt
≤30cSt/50
0

C
hoặc
≤200S/100
0
F
≤60cSt/50
0
C
hoặc
≤450S/100
0
F
≤120cSt/50
0
C
hoặc
≤1200S/100
0
F
≤180cSt/50
0
C
hoặc
≤1600S/100
0
F
≤250cSt/50
0
C
hoặc

≤2500S/100
0
F
≤380cSt/50
0
C
hoặc
≤3500S/100
0
F
Điểm rót (
0
C) ≤ 10 ≤ 15 ≤ 15 ≤ 15 ≤ 15 ≤ 15
≤ 6 ≤ 8 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 14 ≤ 14 Hàm lượng C còn lại
(% khối lượng)
Một phần của cacbon có thể bị đóng cặn trên piston và bề mặt xilanh không cháy gây ăn mòn
≤ 0,03 ≤ 0,03 ≤ 0,03 ≤ 0,04 ≤ 0,05 ≤ 0,05
Hàm lượng tro
(% khối lượng)
Vanadium khi cháy tạo ra Vanadium Pentoxide (V
2
O
5
) ở trong tro tác động như là một chất xúc tác tạo ra
axit Sulphuric
Hàm lượng nước
(% thể tích)
≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,4 ≤ 0,5 ≤ 0,5
Sulphur
(% khối lượng)

≤ 2,5 ≤ 3,0 ≤ 3,5 ≤ 3,5 ≤ 4 ≤ 4
Nhiệt trị thấp
(kcal/kg)
≥ 10000 ≥ 9800 ≥ 9700 ≥ 9600 ≥ 9600 ≥ 9600



18
2. Các phương pháp hâm dầu hàng.
2.1 Hâm bằng hơi nước và thiết bị hâm.
Hơi nước từ lâu được dùng làm nguồn động lực dẫn động chân vịt trên tàu thuỷ.
Các động cơ hơi nước được xem là động cơ đốt ngoài, do đó khả năng quá tải của nó lớn
hơn nhiều lần so với động cơ đốt trong. Động cơ hơi nước có thể là loại chuyển động tịnh
tiến, piston cơ cấu tay quay thanh truyền, hoặc là các loại tuabin hơi. Song song với quá
trình khai thác và vận chuyển dầu mỏ, hơi nước ngoài chức năng trên, nó còn được dùng
làm nguồn hâm các sản phẩm dầu mỏ để phục vụ cho các mục đích khai thác, chế biến, bảo
quản hàng, bảo vệ khoang hàng và hệ thống vận chuyển. Mặt khác hơi nước còn phục vụ
cho quá trình làm sạch nhiên liệu, chuẩn bị nhiên liệu cho hệ th
ống động lực tàu thuỷ. Máy
chính, diesel máy phát, nồi hơi trên các Aframax nhiên liệu sử dụng hầu hết là dầu HFO có
ký hiệu CIMAC H55 có độ nhớt động học 700cSt/50
0
C hoặc 7000s/100
0
F. Với nhiên liệu
này chi phí giá thành chỉ khoảng 60% so với thiết bị động lực chạy bằng MDO. Làm sạch
HFO trên các máy lọc HFO và gia nhiệt cho nó để đạt được độ nhớt trước vòi phun khoảng
(12 ÷ 16) cSt cũng như hâm làm sạch LO trong các te động cơ diesel hoặc két dầu nhờn
tuần hoàn tốt nhất, an toàn nhất vẫn bằng hơi nước.
Trên các tàu dầu và FSO hơi nước dùng cho hâm dầu hàng là hơi nước bão hoà với

độ khô x = (0,99 ÷ 100%) dưới áp suất khoả
ng7 bar, tương ứng với nhiệt độ hơi bão hoà T
s

= 165
o
C.










Hình 2. Đồ thị trạng thái của hơi nước
Nguồn hơi nước trên tàu là hơi bão hoà khô có thông số trạng thái 201,36
0
C; 16bar
được giảm áp xuống áp suất 7 bar để làm nguồn hâm. Với áp suất này nhiệt ẩn của nó lớn
hơn, độ bền của ống hâm và khả năng làm kín hệ thống cũng tốt hơn khi sử dụng hơi bão
hoà ở áp suất cao.
Khi đưa hơi nước có áp suất bão hoà khô P
s
vào ống hâm, được biểu diễn bằng điểm
C trên đường giới hạn trên có độ khô x = 1 và nhiệt độ tương ứng là T
s
được biểu diễn trên

hình 2. Do mất nhiệt cho dầu hàng trên một chiều dài ống hâm l nào đó, độ khô của hơi
giảm từ x = 1 về x = x
i
, tương ứng với nó đã có (1- x
i
) kg nước sôi tạo thành trong quá trình
biến đổi pha nói trên. Khi trao hết nhiệt hoá hơi (hay còn gọi là nhiệt ẩn), độ khô của nó
bằng không và trong hỗn hợp chỉ còn toàn nước ngưng ở trạng thái đang sôi, được biểu



19
diễn bằng điểm A nằm trên đường giới hạn dưới. Toàn bộ nhiệt hoá hơi của hơi nước được
trao cho dầu hàng bởi vì chêm thuỷ lực và bẫy hơi bố trí ở cuối đường ống hâm và đường
nước ngưng sẽ làm cho hơi nước phải chuyển hoàn toàn từ pha hơi về pha lỏng.
Một phần nhiệt cần thiết đốt nóng nước từ trạng thái ban đầ
u đến nhiệt độ sôi cũng
được trao cho dầu hàng, chủ yếu là ở đoạn ống sau chêm thuỷ lực. Sau khi ra khỏi bẫy hơi,
nước ngưng được đưa về két kiểm tra, bầu ngưng hơi thừa và két nhiệt (Hot well) hoặc két
tách đổ (cascade tank), nhiệt độ của nó trở về nhiệt độ ban đầu T
0
và được biểu diễn bằng
các điểm OO’ nằm trong vùng pha lỏng. Nước ngưng được bơm cấp nước nồi hơi bơm nạp
vào nồi nhận nhiệt để sôi (đường O’OO
1
A
1
), tăng dần độ khô trong khi áp suất và nhiệt độ
không thay đổi (đường A
1

C
1
) để đạt được trạng thái bão hoà khô ở nhiệt độ bão hoà T
s1
và
áp suất bão hoà P
s1
. Giả thiết rằng hơi nước bão hoà khô qua van tiết lưu giảm áp từ P
s1
về
P
s
xẩy ra là quá trình đoạn nhiệt. Do đó quá trình này không làm thay đổi độ khô của nó và
được biểu diễn bằng đoạn C
1
C. Như vậy nhiệt lượng cần thiết cấp cho 1kg nước chưa sôi ở
nhiệt độ T
0
biến thành hơi bão hoà khô có nhiệt độ t
s
là:
q = q
n
+ r
Ở đây:
q
n
= C
n
(T

s1
– T
0
) J/kg;
r = i” – i’ J/kg.
Trong đó: C
p
Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước J/kg
0
C;
r: Nhiệt ẩn J/kg;
i”: Entanpi của hơi bão hoà khô J/kg;
i’: Entanpi của nước sôi J/kg.
Mặt khác hơi nước còn được dùng để chạy các tuabin hơi dẫn động các bơm dầu
hàng, cấp hơi cho các piston hơi dẫn động bơm hút vét (Stripping pump) với áp suất nguồn
khoảng 16 bar và áp suất tuyệt đối của bầu ngưng hơi khoảng 0,5 bar. Bơm hút vét phải là
bơm tự hút tốt có cột áp đẩy cao và dễ dàng điều chỉnh đượ
c sản lượng, đặc biệt là nó phải
có nguyên lý, kết cấu chống cháy nổ, thích hợp nhất là bơm piston được dẫn động bằng hơi
nước. Với động cơ hơi nước, bơm hút vét và động cơ hơi nước dẫn động nó được bố trí
trực tiếp trong buồng bơm.
Do đó khi sử dụng nguồn hơi nước để hâm dầu hàng thì hệ thống nồi hơi
được đồng
thời sử dụng vào sản xuất khí trơ và làm nguồn năng lượng dẫn động các bơm dầu hàng và
bơm hút vét. Đây là một dạng mẫu được phổ biến nhất hiện nay trên Aframax, VLCC
Các thiết bị chính của hệ thống hâm bằng hơi nước:
- Hai nồi hơi đốt dầu với thiết bị tự động điều chỉnh lượng phun để khói của chúng
có n
ồng độ oxygen≤ 5%.
-Hai bơm tuần hoàn nước nồi hơi.

-Một bầu ngưng hơi.
-Một két nhiệt.
-Một thiết bị kiểm tra dầu lẫn trong nước ngưng.
-Một két thu hồi nước nồi hơi.



20
-Hai bơm cấp nước cho hệ thống
2.2. Hâm bằng dầu nóng và thiết bị hâm.
Trong vài chục năm gần đây hệ thống hâm bằng dầu nóng đã được áp dụng trên tàu
thuỷ thay thế một phần cho hệ thống hâm bằng hơi nước truyền thống. Theo GESAB
Goteborgs energy system AB của Thụy Điển thì các thiết bị của hệ thống dầu nóng của
hãng đã được trang bị lên các tàu chở dầu
–hoá chất có trọng tải tới 100.000 DWT. Tuy
rằng hệ thống hâm,tạo ra khí trơ, hệ thống dầu nóng không tạo nguồn động lực dẫn động
bơm dầu hàng để có được như hệ thống hơi nước song nó có những ưu điểm sau:

– Nguồn và hệ thống gọn nhẹ hơn hệ thống hơi nước, dễ dàng thao tác và điều
khiển;

– Vật liệu của các cuộn hâm không cần dùng tới vật liệu ống Al–Brass mà chỉ
dùng đến ống thép liền chịu áp không quá 10K. Bề mặt trao nhiệt tiếp xúc với dầu nóng
không bị rỉ nên giảm chi phí bảo dưỡng, kéo dài tuổi thọ của hệ thống;
– Quá trình trao nhiệt không có sự thay đổi pha của công chất nên kích thước của
hệ thống gọn nhẹ;
– Áp suất của hệ thống thông thường chỉ dao động trong khoảng giới hạn (4÷8)bar
với mọi giá trị nhiệt độ;
– Nhiệt độ của công chất hâm (dầu nóng) có thể đạt tới 350
0

C tại bích ra, do đó
hiệu quả trao nhiệt lớn. Thực tế nhiệt độ đặt của thiết bị dầu nóng dưới 220
0
C cho tàu chở
dầu. Đạt được nhiệt độ trên, hệ thống không cần phải tăng áp suất như hệ thống hơi nước.
Người ta còn gọi hệ thống dầu nóng là hệ thống truyền tải nhiệt không áp.
Cũng như hơi nước, bộ hâm dầu nóng áp dụng trên tàu cũng có 2 loại:
– Bộ hâm dầu nóng tận dụng năng lượng của khí xả;
– Bộ hâm dầu nóng bằng thiết bị đốt dầu.
Bộ hâm dầu nóng tận dụng năng lượng khí xả thường chỉ dạng truyền tải nhiệt phục
vụ cho hệ thống động lực của tàu thuỷ và sinh hoạt ở trên tàu.Do máy chính trên tàu sử
dụng HFO 700 cSt/50
0
C có hàm lượng S xấp xỉ 5% nên nhiệt độ khí xả sau bộ hâm dầu
nóng tận dụng không thấp hơn (250-270)
0
C nhằm tránh ăn mòn axít.
+Bộ hâm dầu nóng bằng thiết bị đốt dầu được dùng cho việc gia nhiệt để bảo quản
dầu hàng. Số lượng của nó được trang bị trên một tàu không nhỏ hơn hai (2). Nguồn dầu
nóng có thể được dùng chung với nguồn hâm cho hệ thống động lực .
Trên tàu khi sử dụng nguồn dầu nóng làm nguồn hâm, chúng không được sử dụng
trực tiếp cho sinh hoạt.Bởi vậy nguồ
n hâm cho sinh hoạt như: sưởi trên các trạm điều hoà
trung tâm, bộ đun nước nóng (calorifier) cho sinh hoạt, thiết bị đun nấu trong nhà bếp…
vẫn phải dùng hơi nước . Hơi nước tạo ra từ nguồn sinh hơi nhận nhiệt từ dầu nóng.
+Các thiết bị chính của hệ thống:
Hai bộ hâm dầu nóng, một trong chúng có thể là bộ hâm bằng khí xả của động cơ
chính.Một bộ góp dầu nóng.M
ột két dãn nở, tách khí.Hai bơm tuần hoàn dầu nóng.Một két
thu hồi.Hai bơm nạp dầu cho hệ thống

Cấu tạo của bộ hâm dầu nóng bằng thiết bị đốt dầu được giới thiệu trên hình 2.1.2.

21




22
Dầu nóng được gia nhiệt tại bộ hâm dầu nóng. Bộ hâm dầu có thể là loại đứng hoặc
nằm ngang, chúng gồm 2 lớp ống xoắn ruột gà đồng tâm đặt trong bình hình trụ. Bộ đốt gia
nhiệt cho ống xoắn phía trung tâm và được quạt của bộ đốt đẩy đi vào khe giữa 2 lớp. Khí
cháy nóng được đẩy sang lớp ống xoắn ngoài và thành bầu để đi ra ống khói. Bề mặt trao
nhiệt của 2 l
ớp ống xoắn ruột gà được thiết kế sao cho nhiệt độ khói lò ra khỏi thiết bị cao
hơn nhiệt độ ra của dầu nóng từ (30 ÷ 50)
0
C. Vật liệu của ống xoắn được chế tạo từ ống
thép liền chịu nhiệt (DIN17177) cuộn ống bên trong nhận nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt,
cuộn ngoài chủ yếu là đối lưu.
Vỏ ngoài cùng của bầu là thép tráng kẽm bọc cách nhiệt chất lượng cao. Tại khu vực
buồng đốt được trang bị lỗ kiểm tra.
Dầu sử dụng trong hệ thố
ng dầu nóng được dựa trên cơ sở dầu mỏ hoặc dầu tổng
hợp. Các sản phẩm của AKB khuyên dùng dầu BP Transcal hoặc tương đương.
2.3 So sánh hai nguồn hâm.
Hệ thống hâm bằng hơi nước cho các tàu chở các sản phẩm dầu mỏ, đặc biệt cho các
tàu chở dầu thô cũng có những nhược điểm sau:
-Kích thước lớn.
Khi có cùng một sản lượng nhiệt thì nguồn sinh nhiệt cũng nh
ư các cuộn hâm của hệ

thống có kích thước và trọng lượng lớn hơn so với hệ thống dầu nóng. Ví dụ với nồi hơi
liên hợp sản lượng hơi 1100/2000kg/h ở áp suất 7bar. Trạng thái hơi là hơi nước bão hoà
khô có các thông số chính sau đây:
Nhiệt hoá hơi ở áp suất 7bar: 4096200kJ/h (1137,8kW)
Đường kính ngoài 2850mm;
Chiều cao 5926mm;
Khối lượng toàn bộ 38.000kg;
Khối lượng nước 22.900kg.
Trong khi đó một thiết bị
hâm dầu nóng có sản lượng nhiệt 1163kW tương đương
với nồi hơi trên, ví dụ model 25VX-10 của AKB GmbH CHLB Đức :
Đường kính ngoài 1823mm;
Chiều cao 2935mm;
Khối lượng rỗng 3360kg;
Thể tích dầu 891kg.
-Hiệu suất chung của hệ thống hơi nước thấp;
-Ống hâm thường là hợp kim đồng… nên gia công lắp ráp khó hơn ống thép và giá
thành cao;
- Điều kiện vận hành nghiêm ngặt như chất lượng nước cấp nồi hơ
i, điều kiện xả
khí…phải đảm bảo tốt.
Nếu trong hơi nước có lẫn không khí, khi ngưng tụ bọt không khí bị giữ lại trên bề
mặt trao nhiệt của ống và làm tăng nhiệt trở của màng nước ngưng tụ, do đó hệ số trao
nhiệt giảm. Thực nghiệm chỉ ra là trong hơi nước có 1% thể tích không khí thì hệ số trao
nhiệt có thể giảm tới 60%



23

3.Các yêu cầu của Quy phạm và công ước đối với hệ thống hâm
3.1.Hệ thống hâm bằng hơi nước.
1.1Các ống cấp hơi nước hâm dầu hàng và đường ống nước ngưng không được đi
qua tôn vỏ, vách của két dầu hàng trừ tấm tôn đỉnh két. Ống cấp hơi chính phải bố trí trên
boong hở.
1.2Các van cách ly phải được trang bị ở chỗ nối vào và ra từng phần tử hâm cho các
két hàng.
1.3Ống góp n
ước ngưng chính của hệ thống phải được dẫn về một két kiểm tra hoặc
thiết bị phát hiện dầu khác ,mà nó được lắp ở một vị trí càng xa các bề mặt nóng như nồi
hơi, nguồn tia lửa càng tốt để phát hiện dầu nhiễm bẩn trong nước của hệ thống.
1.4Nhiệt dộ hơi nước trong các ống hâm dầu hàng và hơi nước cấp cho bơm hút vét
trong buồ
ng bơm không được vượt quá 220
0
C.
Khi hơi nước là hơi bão hoà thì tương ướng với nhiệt độ 220
0
C áp suất tuyệt đối của
hơi nước là 23kg/cm
2

1.5Trong buồng bơm dầu hàng các ống xả nước từ các ống hơi hoặc ống xả nước từ
các xilanh hơi nước của động cơ dẫn động bơm phải được kết thúc hợp lý phía trên các
giếng hút khô buông bơm.
3.2.Hệ thống dầu nóng.
2.1Các két dãn nở phải có dụng cụ chỉ báo mức chất lỏng.
2.2 Phải dừng được các bơm tuần hoàn từ một vị
trí thích hợp ở ngoài không gian
đặt các thiết bị hâm nóng dầu.

2.3Các bơm tuần hoàn phải có áp kế ở vị trí thích hợp trên đường ống hút và đẩy.
2.4Các van hút và van đẩy trên các thiết bị hâm nóng dầu phải được điều khiểntừ
bên ngoài khoang chúng được lắp đặt, trừ trường hợp có bố trí tháo nhanh bằng trọng lực
dầu nóng trong hệ thống vào một két thu hồi.




















24
Chương 2.Phân tích hệ thống và các giải pháp lựa chọn thiết bị hâm .
1.Phân tích hệ thống hâm nóng dầu thô.
Quá trình nhận hàng lên tàu dầu bằng các bơm hàng ở trên bờ hoặc bơm hàng trên
FSO, xả hàng khỏi tàu các bằng bơm trên tàu.Hàng được phân làm ba nhóm,tàu có thể
đồng thời chở cả ba loại hàng cùng một lúc.

Dầu thô khi được bơm hàng trên các FSO nạp vào các khoang hàng có xu hướng
giảm nhiệt độ do bị mất nhiệt tại các vị trí sau:
-Trên đường ống vận chuy
ển,từ tàu tới tàu hoặc từ bờ tới tàu.Đường ống này tương
đối dài khoảng 2,5km cho nhà máy lọc dầu Dung Quất và một phần của nó được chôn
ngầm dưới đáy biển và một phần nổi trên mặt biển.
-Gia nhiệt cho kết cấu thân tàu từ nhiệt độ nước biển tới nhiệt độ bảo quản.
-Gia nhiệt cho lớp khí trơ trong các két dằn cách ly từ nhiệt độ nước bi
ển tới nhiệt
độ bảo quản.
-Tổn thất nhiệt từ khoang hàng ra môi trường xung quanh.
Do đó các cuộn hâm bằng bề mặt truyền nhiệt của mình, truyền nhiệt hóa hơi của
hơi nước bão hoà cho dầu hàng từ nhiệt độ tiếp nhận lên nhiệt độ bảo quản.Quá trình gia
nhiệt nhằm loại bỏ hiện tượng lắng đọng Asphal và Parafin trong đường ống,phụ tùng và
trong kết cấu c
ủa hầm hàng.
Các cuộn hâm được lựa chọn cho mỗi khoang hàng không bé hơn hai.Riêng két lắng
mạn trái được lắng gạn bằng trường trọng lực, bằng cách bố trí ống đặc biệt nên nó chứa
dầu là chủ yếu .Để gia nhiệt nhanh chóng cho nó nhằm tăng hiệu quả tách lớp ,diện tích
trao nhiệt được thiết kế tăng phải được tăng lên và số lượng cuộn hâm được trang bị từ 4-5
cu
ộn.
Khi trang bị nhiều cuộn hâm thì cũng đồng nghĩa với có nhiều phương án điều chỉnh
nhiệt độ của dầu hàng.
Các cuộn hâm sẽ trao nhiệt cho dầu hàng tại đường ống cấp theo phương thẳng đứng
và đường ống nằm ngang được bố trí sát đáy đôi.Hiệu quả truyền nhiệt cho dầu hàng chủ
yếu là do ống nằm ngang,bởi vì đối lưu tự do
được thực hiện từ dưới lên trên. Ống hâm có
thể được gia công như sau.
1.1Các phần tử ống gia công trên xưởng.

Các phần tử ống gia công trên xưởng và lắp thành tổng đoạn ống thích hợp công
nghệ đóng tàu theo môdun. Một phương pháp đóng tàu hiện đại được hầu hết các hãng
đóng tàu của các quốc gia đóng tàu tiên tiến trên thế giới áp dụng.
Các phần tử trên một cuộn hâm được hiểu là các chi tiết riêng l
ẻ cuối cùng được
ghép lại để trở thành một tổng đoạn ống ,mà tổng đoạn ống đó sẽ được lắp đặt lên tổng
đoạn vỏ đáy đôi hoặc tổng đoạn vách.Ngoài ống hâm ra các tổng đoạn vỏ sẽ được lắp đầy
đủ các đường ống khác như ống dầu hàng, ống dằn trước khi chúng đưa từ phân x
ưởng
vỏ ra ngoài âu khô để chuẩn bị đấu đà các tổng đoạn.Các phần tử trên một cuộn hâm bao
gồm các phần tử sau đây:
-Các đoạn ống thẳng gắn trên vách không có bất kỳ một tác động gia công cơ khí
nào do chiều dài phôi liệu nhỏ hơn chiều dài tổng đoạn vách.
-Các đoạn ống uốn .Đoạn này bao gồm phần uốn chữ U và hai đoạn th
ẳng tiếp
tuyến.
-Các ống lồng đồng tâm nối giữa các đoạn ống .
-Ống lồng chuyển tiếp lệch tâm nối giữa đoạn ống cuối cùng và bẫy hơi .