Các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu

Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

LỜI MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp lọc hóa dầu đang ngày càng phát triển và đóng vai trò hết
sức quan trọng trong cơ cấu kinh tế của một đất nước. Các sản phẩm của lọc hóa
dầu rất đa dạng và đáp ứng những nhu cầu bức thiết về năng lượng, vật liệu… mà
hiện nay chưa có ngành nào thay thế được. Các sản phẩm phổ biến trong lọc hóa
dầu thường là LPG, xăng, diesel, nhiên liệu phản lực, dầu nhờn… Nhà máy lọc
hóa dầu luôn đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng, vấn đề trao đổi nhiệt trong nhà
máy lọc hóa dầu đương nhiên đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong môn học
này, dưới sự hướng dẫn của TS.Đào Quốc Tùy, nhóm sinh viên chúng em đã hoàn
thành Tiểu luận “Các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu”.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của TS.Đào Quốc Tùy, chúng em đã cố gắng trình
bày một cách trọn vẹn và chi tiết nhất có thể các thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà
máy. Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do lượng kiến thức hạn hẹp và thời gian hạn
chế nên chắc chắn tiểu luận của chúng em còn nhiều sai sót. Rất mong được thầy
và các bạn góp ý bổ sung để chúng em hoàn thiện hơn bài tiểu luận của mình.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn.

Nhóm sinh viên thực hiện

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 1


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
1. Giới thiệu
Từ khi được phát hiện đến nay , dầu mỏ và khí tự nhiên đã và đang là nguồn
nguyên liệu quý giá , đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người ,ảnh
hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế của mỗi cuốc gia . Trên thế giới các quốc
gia có dầu và ngay cả các quốc gia không có dầu đã xây dựng cho mình nền công
nghiệp dầu mỏ và hóa dầu làm tăng hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng dầu mỏ .
Ngành công nghiệp này có tầm quan trọng đặc biệt trong nền kinh tế quốc dân và
quốc phòng các nước . Các sản phẩm dầu mỏ đã và đang góp phần quan trọng
vào cán cân năng lượng thế giới , là nguồn nguyên liệu phong phú , trụ cột cho
các ngành công nghiệp khác .
Việt nam là một trong những quốc gia trên thế giới có tiềm năng về dầu khí ,
nước ta đã và đang có những bước tiến quan trọng trong việc chế biến dầu mỏ trở
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 2


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

thành những sản phẩm có giá trị kinh tế cao . Việc chế biến và sản xuất các sản
phẩm thương mại có nguồn gốc từ dầu thô đòi hỏi nhiều quá trình phức tạp và

tiêu tốn nhiều năng lượng .Đây là vấn để hàng đầu quyết định đến giá trị kinh tế
của nhà máy.
Trong nhà máy lọc dầu , các phân xưởng phân tách như phân xưởng chưng
cất hay trích ly thì nguồn năng lượng luôn đóng vai trò cần thiết do mối quan hệ
chặt chẽ giữa nhiệt độ và các sản phẩm tách.Cũng như vậy , các phân xưởng
chuyển hóa hóa học như cracking ,reforming .. đòi hỏi cần cung cấp một lượng
nhiệt lớn để đạt tới ngưỡng nhiệt độ cần thiết mà ở đó các phản ứng hóa học có
thể xảy ra.Để cung cấp một nhiệt lượng lớn cần thiết cho các phân xương hoạt
động có hiệu quả thì cần sử dụng các lò cấp nhiệt để đun nóng dòng nguyên liệu
lên đến nhiệt độ cần thiết.Tuy nhiên việc sử dụng việc sử dụng các lò cấp nhiệt sẽ
gây tốn kém nhiều chi phí trong khi các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng sản
xuất đều mang theo một nhiệt lượng đáng kể , nên cần có các thiết bị làm mát
chúng trước khi đem lưu trữ.Do vậy vấn đề đặt ra cần sử dụng các thiết bị trao
đổi nhiệt để có thể tận dụng một cách có hiệu quả các nguồn nhiệt kể trên với
mục đích nâng cao nhiệt độ dòng nạp liệu lên đến một nhiệt độ thích hợp và làm
giảm nhiệt độ của sản phẩm trước khi cho vào các bồn lưu trữ đồng thời giảm
đáng kể chi phí cho lò cấp nhiệt và nâng cao tính kinh tế của nhà máy. Ngoài việc
sủ dụng các lưu chất có nguồn gốc từ dầu thô thì nước , hơi nước , không khí
cũng được sử dụng để đun nóng hay làm sạch các sản phẩm đến một nhiệt độ
thích hợp cho việc sản xuất hay lưu trữ.
Các thiết bị trao đổi nhiệt luôn được thiết kể sao cho có hiệu quả cao.Nhìn
chung, người ta phân biệt ra làm 3 loại thiết bị với các chức năng khác nhau:
• Thiết bị trao đổi nhiệt và làm lạnh : Trong trường hợp này không có
sản phẩm nào thay đổi pha.Loại thiết bị này thường áp dụng trong các
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 3


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt

Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

trường hợp thu hổi nhiệt ở các dòng chất lỏng nóng cũng như để làm
lạnh các dòng chất lỏng khác.
• Thiết bị ngưng tụ : Thiết bị này cho phép ngưng tụ và làm lạnh hơi
đỉnh tháp chưng cất bằng một sản phẩm lạnh hoặc một chất làm lạnh
khác như : nước , không khí , nước muối …
• Thiết bị đun sôi lại : thiết bị này đảm bảo cho sự bay hoi của các sản
phẩm ở đáy tháp với sự tuần hoàn của chất lỏng nóng hay hơi nước.

2. Vai trò của thiết bị trao đổi nhiệt
Trong các quá trình lọc hóa dầu , tất cả các thiết bị trao đổi nhiệt là cách hiểu
quả nhất để tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải . Đó là cách thức chính để giảm
thiểu tác động đến môi trường nhiều quá trình trong nhà máy lọc dầu .
Tiết kiệm năng lượng : chìa khóa để giảm chi phí vẫn hành .
Năng lượng là yếu tố cần thiết đối với bất kỳ nhà máy lọc dầu nào . Nó
chiếm khoảng 50% tổng chi phí vận hành . Việc tiêu tốn năng lương k chỉ gây
tốn kém , mà việc sản xuất nó gây tác động tới môi trường một cách đáng kể .
Việc chi phí tăng vọt cũng như môi trường toàn cầu đang là mối quan tâm
ví dụ như khí nhà kính , cùng với việc thị trường cạnh tranh về cả nguyên liệu
cũng như sản phẩm . Tất cả chúng đều gây áp lực lên nhà máy lọc dầu để có thể
hoạt động đảm bảo về mặt hiệu quả và kinh tế .
Do đó việc tái sủ dụng năng lượng là chìa khóa để tối ưu hóa hoát động
của nhà máy .

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 4

Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

• Việc sủ dụng và chọn lựa các thiết bị trao đổi nhiệt phù hợp là hết sức
cần thiết cho các quá trình lọc hóa dầu .
Một số ví dụ về việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc hóa dầu :

Phân xưởng FCC:

Thiết bị trao đổi nhiệt làm tăng nhiệt độ dòng nguyên liệu lên 200 o C
• Tận dụng năng lượng của dòng xúc tác để nâng nhiệt độ của dòng
nguyên liệu .

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 5


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Ở đỉnh tháp xăng và các khí nhẹ ở T =120 oC được dẫn qua thiết bị làm mát , đi
qua thiết bị trao đổi nhiệt .
• Khí từ C1-C4 , H2S được nén lại tạo áp suất rồi được phân tách riêng để

sử dụng cho các mục đích khác nhau . Xăng một phần được đưa trở lại
cột phân đoạn , phần còn lại được lấy ra làm nhiện liệu oto .
Phần giữa tháp thu được các sản phẩm như LCO , HCO , nhưng sản phẩm này
được đưa qua các tripper và qua các thiết bị trao đổi nhiệt trước khi thu sản
phẩm
• Tân dụng nhiệt của sản phẩm để đun nóng tùy theo mục đích sử dụng
Phần đáy tháp với T = 330 oC ta thu được phần dầu cặn đã được làm sạch khỏi
bùn xúc tác qua thiết bị trao đổi nhiệt trở lại tháp , phần sản phẩm thu được
dùng để làm nguyên liệu đốt lò , nguyên liệu để sản xuất bồ hóng , hoặc quay
trở lại quá trình cracking xúc tác.
• Làm sạch và tận dụng nhiệt .

Thiết bị trao đổi nhiệt ở dáy tháp ( spiral heat exchanger )

Phân xưởng CCR :
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 6


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ dòng khí H2 lên 481 oC
Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng cuối cùng được đưa quá thiết bị
trao đổi nhiệt
• Cung cấp nhiệt để gia nhiệt cho dòng nguyên liệu vào
• Giảm nhiệt độ trước khi đi vào thiết bị phân tách lỏng hơi

Sản phẩm đỉnh của tháp tách chủ yếu là C 3-C4 được làm mát , trao đổi nhiệt trước
khi đưa vào thiết bị tách pha .
Sản phẩm lỏng của tháp tách trước khi đi ra ngoài cũng được đưa quá thiết bị trao
đổi nhiệt để tận dụng nhiệt.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 7


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

PHẦN II. GIA NHIỆT Ở NHIỆT ĐỘ CAO : LÒ ĐỐT
1. Giới thiệu về lò gia nhiệt
1.1. Cấu tạo của lò gia nhiệt
Lò gia nhiệt gồm các bộ phận sau:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Thân lò
Đầu đốt (đốt nguyên liệu)

Đầu đốt mồi
Không gian buồng đốt
Cửa gió vào
Cửa xả
Đường ống trao đổi nhiệt
Lớp cách nhiệt giảm sự thất thoát nhiệt ra bên ngoài

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 8


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

- Ngoài ra với các loại lò gia nhiệt lớn còn có các bộ phận khác như máy nén
không khí, lọc không khí, van điều khiển nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ, đồng
hồ đo nhiệt độ.
- Nguồn nhiệt được đặt bên trong đáy lò, nhiệt được sinh ra bởi ngọn lửa, diện
tích lam ra của ngọn lửa được gọi là buồng đốt.
- Các đường ống có dòng lưu chất chảy qua nằm theo tường của buồng đốt nó
nhận nhiệt từ ngọn lửa cháy. Khí cháy di chuyển lên trên lò đi ngang qua các
đường ống và sau cùng đi ra ngoài theo ống khói.
- Tường của lò nhiệt, sàn (đáy) và trần được làm bằng loại vật liệu cách nhiệt
nhằm tránh mất nhiệt và nó có khả năng phản xạ trở lại các đường ống.
- Bên trong ống khói có bướm điều chỉnh nhằm mục đích điều chỉnh quá trình
thoát ra khỏi khí cháy. Sự điều chỉnh này sẽ đảm bảo lượng nhiệt không bị thất
thoát ra ngoài cũng như đảm bảo cho quá trình cháy.

- Các đường ống đặt bên trong lò gia nhiệt cho chất lỏng chuyển động qua nó,
chất lỏng đến lò gia nhiệt với nhiệt độ thấp sau khi trao đổi nhiệt sẽ rời khỏi lò
với nhiệt độ cao.
- Kim loại làm đường ống phải có tính hấp thụ bức xạ nhiệt, tính dẫn nhiệt.
1.2. Phân loại lò gia nhiệt
a. Phân loại theo hình dáng của lò gia nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 9


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Lò gia nhiệt có nhiều hính dáng khác nhau: hình chữ nhật, lò gia nhiệt hình
trụ…
Lò gia nhiệt hình trụ bên ngoài có cấu trúc hình trụ. Các đường ống trao đổi
nhiệt bên trong lò được lắp theo phương thẳng đứng. Lò gia nhiệt hình trụ được
dùng rất phổ biến hiện nay.
Lò gia nhiệt hình chữ nhật: lò có dạng hình chữ nhật, các đường ống bên trong
lò được bố trí nằm ngang xuyên qua ngọn lửa. Cách bố trí như vậy gọi là các
đường ống nằm ngang.

Lò gia nhiệt hình trụ

Lò gia nhiệt hình chữ nhật

b. Phân loại theo đường ống vào

Theo kiểu dáng của đường ống vào, nếu đường ống bào có 1 dòng chảy đi vào thì
ta gọi lò gia nhiệt đó có dòng chảy đơn. Nếu đường ống đi vào theo 2 đường ống
riêng biệt hoặc nhiều hơn thì ta gọi lò gia nhiệt đó có nhiều dòng chảy.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 10


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

2. Các loại đầu đốt
2.1. Đầu đốt khí
- Nhiên liệu (gas) được dẫn trong đường ống cung cấp đến đầu đốt chính và đầu
đốt mồi
- Không khí đi vào buồng đốt thông qua cửa nạp khí. Lượng không khí đi vào có
thể điều chỉnh được bằng cách đóng hoặc mở cần điều chỉnh
- Khí nhiên liệu (gas) và không khí vào trong buồn đốt chúng được hòa trộn với
nhau ở đầu đốt và cháy, ngọn lửa cháy tạo ra nhiệt và truyền qua đường ống gia
nhiệt.
- Đối với loại đầu đốt khí thì cần có đầu đốt mồi. Nó có nhiệm vụ tạo lửa mồi
cho đầu đốt chính. Khi đầu đốt chính đã cháy thì pilot không hoạt động nữa.

Ngoài ra còn có kiểu đầu đốt mà nhiên liệu và không khí được trộn từ bên
ngoài cửa nạp đầu đốt và sau đó theo đường ống vào trong buồng đốt. Loại đầu
đốt kiểu này còn có khiểu nạp không khí thứ hai đưa vào buồng đốt nhằm mục
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 11


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

đích làm cho tỷ lệ hòa trộn giữa nhiên liệu và không khí triệt để hơn. Cửa không
khí thứ hai này có thể điều chỉnh được để khống chế lưu lượng không khí vào lò.
Ưu điểm của phương pháp này là ta có thể điều chỉnh được tỷ lệ không
khí/nhiên liệu vào buồng đốt để khí đốt tạo ra lượng nhiệt lớn nhất có thể.
2.2.

Đầu đốt dầu

Bao gồm:
- Đường đầu chính: cung cấp dầu vào buồng đốt
- Súng phun dầu áp suất cao: tạo áp suất cao để tán sương dòng dầu, đồng thời
gia nhiệt cho dòng dầu
Hơi gặp dầu ở cửa của mỏ đốt dầu dưới một áp lực lớn làm cho dầu bị tán nhỏ
thành các hạt sương mù, dòng dầu tán sương này đi ra khỏi cửa của mỏ đốt dầu
hòa trộn với không khí và tạo thành sự cháy.

Đầu đốt dầu
2.3.

Đầu đốt kết hợp
Ở phần đầu đốt khí có cửa sổ sơ cấp vì thế nó hoạt động như đầu đốt được hòa

trộn trước khi đi vào buồng đốt. Đầu đốt được đặt ở giữa. Đầu đốt dầu có thể di
chuyển ra phía sau hoặc về phía trước cạnh đường ống và nó có thể rút ra được.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 12


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Khi sử dụng duy nhất một đầu đốt khí thì đầu đốt dầu có thể tháo ra khỏi khu vực
buồng đốt.

Đầu đốt kết hợp
2.4.

Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn
Trong quá trình cháy nhiệt độ của buồng đốt lên cao làm xuất hiện Nox, lượng

khí này gây ô nhiễm môi trường. Để giảm lượng Nox thì ta dùng đầu đốt hai gia
đoạn. Với kiểu này sự cháy trong lò diễn ra theo từng khu vực khác nhau:
- Ở giai đoạn cháy chính nhiên liệu và không khí được phun vào trong buồng đốt
với một lượng ban đầu giàu oxy, sự giàu oxy làm sản sinh NOx
- Ở giai đoạn cháy thứ hai nhiên liệu được phun vào xung quanh buồng đốt
nhiên liệu này sẽ cháy với lượng oxy dư làm giảm thiểu lượng NOx sinh ra.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 13


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Đầu đốt nhiên liệu hai giai đoạn
2.5.

Van ống khói

Van ống khói làm nhiệm vụ đóng mở cho dòng khí cháy đi ra từ lò gia nhiệt.
- Nếu van ống khói mở hoàn toàn thì dòng khí cháy đi ra lớn, quá trình cháy thừa
oxy làm mất nhiệt lò gia nhiệt.
- Nếu van ống khói đóng hoàn toàn thì dòng khí cháy sẽ không ra khỏi lò được,
quá trình cháy trong lò sẽ không còn hoặc sẽ sinh ra cháy ngược rất nguy hiểm.
Như vậy cần phải điều khiển dòng khí cháy ra khỏi lò sao cho sự trao đổi nhiệt
cao đến mức có thể cũng như duy trì sự cháy trong lò diễn ra liên tục.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 14


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

2.6.

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Lượng oxy dư
Lượng oxy dư là lượng oxy lớn hơn trong tính toán phương trình cháy.

Trong thực tế tỷ lệ giữa oxy và nhiên liệu không thể đạt mức độ hoàn hảo. Thông
thường trong lò đốt thì cần khống chế lượng oxy dư khoảng từ 1-5%. Vì nếu
lượng oxy dư lớn sẽ làm mất nhiệt lò đốt, ngược lại nếu thiếu oxy thì nhiên liệu
cháy không hết gay ô nhiễm môi trường. Để kiểm tra lượng oxy dư người ta dùng
thiết bị đo lượng oxy thoát ra khỏi lò từ đó để điều chỉnh cửa nạp không khí.
2.7.

Điều khiển áp suất trong lò
Khi quá trình cháy xảy ra thì áp suất trong lò phải nhỏ hơn áp suất khí

quyển. Điều này được điều chỉnh bởi van ống khói.
Với những lò cung cấp khí không phải bằng áp suất ẩm trong lò thì ta phải
dùng quạt để điều chỉnh.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 15


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

3. Hệ thống nhiên liệu
Có hai hệ thống nhiên liệu được sử dụng trong lò gia nhiệt là:
- Hệ thống nhiên liệu khí (gas)
- Hệ thống nhiên liệu dầu (oil)
3.1. Hệ thống nhiên liệu khí (gas)
- Nhiên liệu khí cung cấp cho lò gia nhiệt trước tiên được đưa qua thiết bị để xử
lý lưu huỳnh, sau đó đưa đến bình tách để tách nước trước khi đưa vào buồng
đốt chính và buồng đốt mồi
- Ngoài ra trong quá trình giảm áp để cung cấp nhiên liệu nhiệt độ của gas rất
thấp rất khó cháy. Lúc này người ta đưa qua hệ thống gia nhiệt để tăng nhiệt
cho gas.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 16


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

3.2.

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Hệ thống nhiên liệu dầu
Nhiên liệu được đưa từ thúng chứa qua bơm dầu vào trong hệ thống cung

cấp nhiên liệu. Trước khi đưa đến buồng đốt dầu được đưa đến thiết bị trao đổi

nhiệt làm cho dầu nóng lên nhằm tăng khả năng của dòng chảy cũng như tăng khả
năng cháy.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 17


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

4. Hệ thống sưởi nóng không khí nạp
Để cho quá trình cháy diễn ra dễ dàng người ta dùng hệ thống gia nhiệt để gia
nhiệt cho không khí trước khi đi vào buồng đốt.

5. Các phương pháp điều khiển trong lò gia nhiệt
Dòng chất lỏng cần nung nóng sau khi qua lò gia nhiệt nhiệt độ sẽ tăng lên.
Vấn đề ở đây là nhiệt độ đầu ra phải ổn định và đạt nhiệt độ yêu cầu. Để đạt được
điều này người ta dùng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ đầu ra. Nhiệt độ đo được
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 18


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

sẽ được truyền về hệ thống điều khiển qua thiết bị TRC( temperature recording
controller). Hệ thống điều khiển này sẽ so sánh giá trị đo được với giá trị setpoint
để từ đó xuất ra tín hiệu đóng/mở van cung cấp nhiên liệu vào lò.

Ngoài phương pháp điều khiển van cung cấp lượng nhiên liệu vào lò đốt để
đạt được nhiệt độ mong muốn thì người ta còn dùng hệ thống điều khiển để
đóng/mở van cung cấp dòng trao đổi nhiệt để đạt nhiệt độ yêu cầu.
6. Qui trình khởi động, ngừng hoạt động lò gia nhiệt
Trước khi khởi động hệ thống lò gia nhiệt cần phải cung cấp lưu lượng chất
cần trao đổi nhiệt vào cho hệ thống để tránh quá nhiệt cho đường ống bên trong lò
gia nhiệt
6.1. Quy trình khởi động
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 19


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

- Cấp nguồn điện cho control panel
- Chuyển chế độ cháy của burner sang chế độ cháy nhỏ “Force to low fire for
burner light off”. Cho phép heater khởi động ở chế độ cháy nhỏ nhất, an toàn
cho thiết bị.
- Thực hiện quá trình purge cho heater
- Reset tất cả các lỗi trên panel và cho phép khởi động heater
- Đuổi các hỗn hợp khí cháy còn lại trong lò ra ngoài

- Mở van cung cấp gas cho đầu đốt mồi
- Mở van cấp fuel gas cho đầu đốt chính
- Tăng khí fuel gas cho các đầu đốt chính, nâng nhiệt cho dầu.
- Chuyển các cụm điều khiển: van điều chỉnh cung cấp nhiên liệu, van điều chỉnh
dòng hot oil vào lò, hệ thống nạp không khí, stack damper về chế độ auto để đảm
bảo các thông số yêu cầu.
6.2. Quy trình dừng hoạt động
- Chuyển các van cung cấp sang chế độ manual, đóng từ từ từng 1% độ mở van
-

cho đến về 0%
Nhấn nút dừng hoạt động lò gia nhiệt
Dừng bơm cung cấp dòng cần trao đổi nhiệt
Đóng các van dầu nóng vào lò
Đóng các van dầu nóng đầu ra của lò
Đóng các van cấp gas cho các đầu đốt

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 20


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

PHẦN III. CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Ở
NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH
1. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống xoắn ruột gà

1.1. Cấu tạo
Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống xoắn ruột gà là một trong những loại thiết bị đơn
giản nhất, nó gồm các ống uốn cong theo hình ren ốc gọi là ống xoắn ruột gà. Khi
làm việc, một chất tải nhiệt đi trong ống, còn một chất tải nhiệt khác đi ngoài ống.
Khi muốn tăng vận tốc của chất đi ngoài ống ta lắp một ống 5 để hạn chế dung
tích phía ngoài ống xoắn. Khi đó chất tải nhiệt phía ngoài chảy dọc theo thiết bị có
tiết diện hình vành khan giới hạn bởi thiết bị 1 và ống 5. Hệ số cấp nhiệt phía
trong ống xoắn thường lớn hơn ống thẳng một ít. Khi đun nóng bằng hơi nước bão
hòa, nếu chiều dài ống xoắn quá lớn thì phần cuối ống sẽ chứa đầy nước ngưng
làm giảm hệ số truyền nhiệt, đồng thời áp suất hơi ở phần cuối cùng bị giảm và
khó tháo khí không ngưng. Vì vậy, khi yêu cầu bề mặt truyền nhiệt lớn, ta phải bố
trí thành nhiều ống xoắn làm việc song song xếp nối tiếp nhau hoặc xếp thành
những vòng tròn đồng tâm.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 21


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Hình 1.a. Thiết bị truyền nhiệt ống xoắn ruột gà:
1 - thiết bị; 2- ống xoắn; 3 - giá đỡ; 4 - nẹp giữ ống; 5 - ống.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 22

Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Hình1.b . Ống xoắn kiểu vòng tròn đồng tâm
1.2. Ưu – Nhược điểm

•
•
•

Ưu điểm:
Thiết kế đơn giản.
Có thể làm bằng những vật liệu chống ăn mòn.
Dễ kiểm tra và sửa chữa.

 Nhược điểm:
•
•
•
•

Thiết bị cồng kềnh.
Hệ số truyền nhiệt nhỏ do hệ số cấp nhiệt phía ngoài bé.
Khó làm sạch phía trong ống.
Trở lực thủy lực lớn hơn ống thẳng.
 Chất lỏng cho vào từ dưới lên để ống xoắn luôn chứa đầy

còn hơi thì cho từ trên xuống để tránh va đập thủy lực.

Vận tốc của chất lỏng trong ống xoắn thường từ 0.5 – 1 m/s; đối với chất khí ở áp
suất thường từ 5 – 12 m/s. Đường kính ống không quá 100 mm vì lớn quá khó gia
công. Đối với ống xoắn gấp khúc chiều dài mỗi đoạn L phụ thuộc vào vật liệu.
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 23


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Đối với ống xoắn ruột gà D > 8d (D – đường kính của vòng xoắn, d – đường kính
ống xoắn, m).
2. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống
2.1. Cấu tạo
Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau, mỗi
đoạn có hai ống lồng vào nhau, ống trong 1 của đoạn này nối với ống trong của
đoạn khác và ống ngoài 2 của đoạn này nối thông với ống ngoài của đoạn khác.
Để dễ thay thế và rửa ống người ta nối bằng khuỷu 3 và ống nối 4 có mặt bích.
Ống 2 được hàn kín với ống 1 bằng mối hàn 5.
Chất tải nhiệt II đi trong ống trong từ dưới lên còn chất tải nhiệt I đi trong ống
ngoài từ trên xuống, khi năng suất lớn ta đặt nhiều dãy làm việc song song.

Hình 2a. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống:
1 - ống trong; 2 - ống ngoài; 3 - khuỷu ống;
4 - ống nối; 5 - mối hàn.

2.2. Ưu – Nhược điểm
 Ưu điểm:
• Cấu tạo đơn giản.
• Hệ số truyền nhiệt lớn vì ta có thể tạo ra vận tốc lớn cho cả hai chất tải nhiệt.
Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 24


Tiểu luận: Thiết bị trao đổi nhiệt
Tùy


•
•
•

GVHD: TS. Đào Qu ốc

Nhược điểm:
Thiết bị cồng kềnh.
Giá thành cao vì tốn nhiều kim loại.
Khó làm sạch khoảng trống giữa hai ống.

Tuy nhiên, các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống hiện nay chủ yếu là các
ống trơn có hiệu quả thấp, ít nhiều còn bị hạn chế, đặc biệt trong trường hợp
ngưng tụ môi chất, ống trơn sẽ hạn chế khả năng ngưng tụ của môi chất. Mặc
khác, khi màng ngưng hình thành nó sẽ hạn chế quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng
hơi và bề mặt vật rắn. Trong các hệ thống Freon, hệ số tỏa nhiệt khi ngưng khá
thấp, vì vậy cũng rất cần thiết phải có các biện pháp để nâng cao hiệu quả trao đổi

nhiệt. Khi đó, có thể sử dụng loại ống trong có cánh dọc theo chiều dài ống để
tăng cường khả năng truyền nhiệt về phía môi chất.đối với thiết bị này.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Page 25