Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu bằng Pipe Flow Expert Đại học Bách Khoa Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.13 MB, 120 trang )
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................................
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH ... 1
I. Thành phần và các đặc tính của khí tự nhiên và khí đồng hành ..............................1
II. Lịch dử phát triển khí tự nhiên, tình hình khai thác và chế biến khí tự nhiên và
khí đồng hành ở Việt Nam ..........................................................................................1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHU CÔNG
NGHIỆP PHÚ MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU .................................................................... 4
TÀ
I. Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam ..........................................................4
I
LI
II. Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu ..........................................5
ỆU
2.1. Tổng quan về dự án ...........................................................................................5
2.2. Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí .......................................................6
BÁ
CH
CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ . .............................. 10
I. Sơ lược về trạm Off-take .......................................................................................10
KH
II. Sơ lược về trạm Gò Dầu .......................................................................................11
OA
III. Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng................................................................14
3.1. Sơ đồ tổng thể ..................................................................................................14
3.2. Hệ thống lọc bụi...............................................................................................16
3.3. Hệ thống đo lường ...........................................................................................17
3.4. Hệ thống điều áp ..............................................................................................19
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ........................................ 21
I. Mô phỏng bằng Pipe Flow Expert .........................................................................21
1.1. Giới thiệu về phần mềm Pipe Flow Expert .....................................................21
1.2. Giao diện và menu ...........................................................................................23
1.3. File và thao tác thiết kế ....................................................................................23
II. Mô phỏng GDC Vũng Tàu ...................................................................................34
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1. Nguyên liệu ......................................................................................................34
2.2. Hệ thống đường ống ........................................................................................36
2.3. Kết quả mô phỏng ............................................................................................43
KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 56
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỞ ĐẦU
Hiện nay, khí tự nhiên được xem là nguồn năng lượng quan trọng, là nguồn năng
lượng hóa thạch ít gây hiệu ứng nhà kính và các tác động môi trường nhất so với các
loại nhiên liệu cùng nguồn gốc. Thành phần của khí tự nhiên chủ yếu là các hydrocarbon
và một số ít các tạp chất. Trong quy trình công nghệ xử lý khí tự nhiên, một trong những
vấn đề luôn được quan tâm nghiên cứu là quá trình vận chuyển khí và phương pháp vận
chuyển khí tự nhiên bằng đường ống.
TÀ
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng khí tự nhiên ngày một tăng cao, lượng khí được cung
cấp từ nơi khai thác đến nơi chế biến và tiêu thụ chủ yếu qua hệ thống các đường ống
dẫn khí. Trong số đó có “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu”,
điểm tiếp nhận khí Bạch Hổ và Nam Côn Sơn tại hạ nguồn là Trung tâm phân phối khí
I
Phú Mỹ và cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ nằm trong các khu công nghiệp Phú Mỹ,
ỆU
LI
Mỹ Xuân thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu và khu công nghiệp Gò Dầu
thuộc huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai. PetroVietnam đã giao cho Công ty Chế biến
CH
BÁ
và Kinh doanh các sản phẩm khí sau này là Tổng công ty Khí Việt Nam – PV Gas nhiệm
vụ nghiên cứu khả thi dự án này nhằm phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí,
tăng cường sự ổn định và hoạt động và tận thu lượng khí tránh bị đốt bỏ của hệ thống
OA
KH
phân phối tiêu thụ khí đồng hành Bạch Hổ. Ngoài ra, dự án này cũng góp phần giảm rủi
ro về mặt thương mại trong quá trình tiêu thụ khí Nam Côn Sơn đặc biệt vào mùa mưa,
do nhu cầu bao tiêu sản phẩm khí với mức cố định.
Với đề tài: “Mô phỏng và đánh giá độ sụt áp trong hệ thống GDC Vũng Tàu”, đồ án
này sẽ đưa ra những thông số sơ lược nhất về hệ thống phân phối khí cũng như đánh giá
về tổn thất áp suất trong hệ thống đường ống.
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH
I. Thành phần và các đặc tính của khí tự nhiên và khí đồng hành [1],[2]
Khí tự nhiên là khí được khai thác từ các mỏ khí. Trong khí tự nhiên thành phần chủ
yếu là metan (chiếm đến 98% theo thể tích). Các mỏ khí tự nhiên là các túi khí nằm sâu
dưới mặt đất.
Khí đồng hành được khai thác từ các mỏ dầu đồng thời với quá trình khai dầu mỏ.
Trong thành phần của khí đồng hành ngoài cấu tử chính là metan còn có etan, propan,
butan và các hydrocacbon nặng với hàm lượng đáng kể. Thành phần những cấu tử cơ
bản trong khí thay đổi trong một phạm vi khá rộng tuỳ theo mỏ dầu khai thác. Ngoài ra
trong thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành còn có H2O, H2S cùng các hợp chất
TÀ
chứa lưu huỳnh, CO2, N2. Người ta còn phân loại khí theo hàm lượng hydrocacbon từ
I
propan trở lên. Khí giàu propan, butan và các hydrocacbon nặng (trên 150 g/m3) được
gọi là khí béo (hoặc khí dầu). Còn khí chứa ít hydrocacbon nặng (từ propan trở lên, dưới
mức 50 g/m3) gọi là khí khô (hoặc khí gầy).
ỆU
LI
Khí đồng hành và khí tự nhiên là nguồn chính cung cấp các nguyên liệu quan trọng
BÁ
CH
cho công nghiệp hoá học và hoá dầu. Metan là thành phần chính trong khí tự nhiên,
được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho lò nung và nồi hơi. Etan, propan, butan và
OA
KH
hydrocacbon nặng dùng chủ yếu cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Vì vậy ở các nước
công nghiệp phát triển, việc sử dụng hợp lý các hydrocacbon có ý nghĩa rất to lớn.
Khí sau khi khai thác ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon parafin còn chứa các
tạp chất như: bụi, hơi nước, khí trơ, CO2, H2S và các hợp chất hữu cơ của S. Trước khi
đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tại đó tiến hành loại bỏ các tạp
chất kể trên bằng các quá trình tách bụi, tách hơi nước và các khí axit.
II. Lịch dử phát triển khí tự nhiên, tình hình khai thác và chế biến khí tự nhiên
và khí đồng hành ở Việt Nam [1],[2]
Khí tự nhiên đã được phát hiện từ thời cổ đại ở Trung Đông. Hàng ngàn năm trước,
nó được chú ý đến khi xuất hiện ngọn lửa cháy mãi không tắt do sét đánh tại những nơi
khí rò rỉ. Tuy nhiên, giá trị về năng lượng không được chú ý cho đến tận những năm
900 TCN, người Trung Quốc đã khoan giếng khí tự nhiên đầu tiên vào năm 211 TCN.
Tại Châu Âu, khí tự nhiên không được biết đến cho đến khi được phát hiện tại Anh vào
năm 1659, mặc dù đến tận 1790 nó mới được thương mại hóa. Năm 1821 tại Fredonia,
Mỹ người dân đã phát hiện thấy những bọt khí nổi lên tại một con lạch. Wiliam Hart,
Trang 1
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
được coi cha đẻ của ngành khí thiên nhiên, đã đào giếng khí đầu tiên tại Bắc Mỹ.
Trước đây, khí thiên nhiên được phát hiện như là hệ quả của quá trình thăm dò dầu
thô. Khí tự nhiên được coi là sản phẩm không mong muốn, trong quá trình khoan dầu
gặp phải mỏ khí, công nhân phải dừng khoan và để khí tự do thoát ra ngoài. Cho đến
tận những năm 70 của thế kỉ trước, cuộc khủng hoảng dầu mỏ xảy ra khiến khí tự nhiên
trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng bậc nhất trên thế giới Trong
suốt thế kỉ 19, khí tự nhiên hầu hết chỉ được dùng để chiếu sáng tại chỗ do khó khăn
trong việc vận chuyển đường dài. Đến năm 1890 với sự phát minh chống rò rỉ khớp ống
nối đã dẫn đến sự thay đổi quan trọng. Nhưng phải đến tận những năm 1920, cùng với
sự phát triển của công nghệ đường ống, vận chuyển khí tự nhiên đường dài mới được
TÀ
đưa vào thực tế. Tuy nhiên, chỉ sau Chiến tranh Thế giới thứ II thì khí thiên nhiên mới
phát triển mạnh mẽ do sự tiến bộ trong hệ bồn chứa và vận chuyển khí.
I
ỆU
LI
Ở Việt Nam, ngành dầu khí nước ta tuy mới hình thành và phát triển nhưng với tiềm
năng về khí khá phong phú chính là một tiền đề quan trọng để ngành công nghiệp này
phát triển hơn. Tiềm năng dầu khí của Việt Nam nằm chủ yếu ở 7 bể: Cửu Long, Côn
CH
BÁ
Sơn, Sông Hồng, Malay Thổ Chu, bể Phú Khánh, bể Hoàng Sa và bể Trường Sa. Năm
trong số đó đang hoạt động và hai đang được điều tra thăm dò và trữ lượng (bể Hoàng
Sa và Trường Sa).
KH
Bể Cửu Long: có tiềm năng dầu khí cao và đã được gần như hoàn toàn phát triển,
OA
khai thác hết. Hầu hết các mỏ trong bể này đều có dầu thô và khí ngưng tụ.
Đường ống ngoài khơi: hệ thống các đường ống thu gom khí đồng hành từ các mỏ
khác nhau (Sư Tử Vàng, Sư Tử Đen, Rạng Đông, Phương Đông, Bạch Hổ, Cá Ngừ
Vàng...) với tổng chiều dài 90 km; đường ống Bạch Hổ - Dinh Cố dài khoảng 117 km
với công suất khoảng 2 tỉ m3/năm;
Đường ống trên bờ: 3 đường sản phẩm lỏng từ Nhà máy xử lý khí Dinh Cố đến Kho
cảng Thị Vải dài 25 km; đường ống khí khô Dinh Cố - Bà Rịa – Phú Mỹ dài 30 km với
công suất khoảng 1,5 tỉ m3/năm.
Nhà máy xử lý khí Dinh Cố với công suất đầu vào khoảng 2 tỉ m3 khí ẩm/năm.
Bể Nam Côn Sơn: lưu vực này nằm phía đông nam của bể Cửu Long có. Hầu hết các
mỏ trong lưu vực Nam Côn Sơn là những mỏ khí – khí ngưng tụ (với ngoại lệ là mỏ dầu
Đại Hùng và Mộc Tinh).
Trang 2
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống có đường ống dài 400 km với công suất tối đa 7 tỉ m3/năm, bao gồm đường
ống ngoài khơi dài 360 km và đường ống trên bờ từ nhà máy xử lý khí NCSP đến GDC
Phú Mỹ dài 40 km.
Bể Malay-Thổ Chu: Nằm ở phía tây nam của thềm lục địa của Việt Nam, trong vịnh
Thái Lan. Hệ thống đường ống hoàn thành và đưa vào vận hành tháng 05/2007 vận
chuyển khí PM3 thuộc vùng biển chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia về Cà Mau,
cung cấp khí cho các nhà máy điện Cà Mau. Hệ thống đường ống dài 298 km ngoài
biển và 27 km trong bờ, công suất thiết kế 2,0 tỉ m3 khí/năm, đường kính ống 18 inch.
Bể Sông Hồng: nằm ở gần khu vực Hà Nội đi qua Vịnh Bắc Bộ và thềm lục địa miền
Trung.
TÀ
Bể Phú Khánh, Tú Chính và Vũng Mây: các bể này nằm trong vùng nước sâu của
I
phần phía nam của biển Đông và được ước tính có trữ lượng lớn. Tuy nhiên, cho tới
nay, chỉ mới một vài hoạt động thăm dò tối thiểu đã được thực hiện trong khu vực này.
LI
ỆU
Quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa: lưu vực quần đảo Hoàng Sa, nằm gần trung tâm
của biển Đông và được bao quanh bởi lãnh hải Việt Nam. Lưu vực quần đảo Hoàng Sa
và quần đảo Trường Sa là một nguồn cung khí và dầu tiềm năng, nhưng các hoạt động
thám hiểm và thăm dò địa chất được xúc tiến với tốc độ chậm do các tính chất phức tạp
CH
BÁ
về mặt địa chính trị của khu vực.
KH
OA
Sản xuất khí đốt tự nhiên ở Việt Nam là khoảng 9 tỷ m3 trung bình trong vòng mấy
năm gần đây. Sản lượng khí đốt tự nhiên của Việt Nam được dự báo sẽ nhanh chóng
suy giảm trong vòng 10 năm tới do mỏ Bạch Hổ thuộc bể Cửu Long cạn kiệt và sản
lượng của bể Nam Côn Sơn giảm xuống.
Khoảng 85% nhu cầu khí đốt tự nhiên Việt Nam dành cho phát điện, 10% cho sản
xuất phân bón và phần còn lại được tiêu thụ qua hình thức khí thấp áp hoặc LPG. Tuy
nhiên, nguồn cung khí đốt hiện nay chỉ có thể đáp ứng 60% nhu cầu điện năng, 30%
nhu cầu phân bón và 60% nhu cầu LPG của Việt Nam. Dự báo trong tương lai, những
nhu cầu trên sẽ tăng mạnh, kéo theo nhu cầu tiêu thụ khí đốt cũng gia tăng.
Trang 3
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU [1], [10]
I. Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam
Khí thấp áp là khí thiên nhiên ở áp suất thấp có thành phần chủ yếu là các hydrocacbon
ở thể khí trong đó metan chiếm tỷ lệ lớn nhất có thể đến 85%, etan 10% và một lượng
nhỏ hơn propan, butan và các loại khí khác. Khí thiên nhiên được dùng phổ biến rộng
rãi trên thế giới cung cấp khoảng 25% năng lượng trong mọi lĩnh vực. Ở Việt Nam, khí
thấp áp là dạng nhiên liệu mới cung cấp tới nơi tiêu thụ bằng đường ống có nhiều lợi thế
vượt trội về phương diện công nghệ, môi trường và kinh tế so với các nhiên liệu truyền
thống khác.
TÀ
Về phương diện công nghệ, khí thấp áp có nhiệt trị lớn, hiệu suất đốt cháy cao, dễ
I
dàng điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt, công tác vận hành, bảo dưỡng hệ thống dễ dàng.
Nhiệt trị của khí thấp áp được cung cấp bởi PVGAS D trong dải từ 38-42 MJ/Sm3.
LI
ỆU
Về phương diện môi trường, sử dụng khí thấp áp sẽ giảm thiểu được tác động ô nhiễm
môi trường, hàm lượng khí thải COx, SOx và NOx ở mức thấp hơn nhiều so với đốt
cùng một lượng nhiên liệu khác. Trong các loại nhiên liệu hóa thạch, khí thấp áp thân
thiện nhất với môi trường.
CH
BÁ
OA
KH
Về phương diện kinh tế, giá khí thấp áp ở Việt Nam được cung cấp bởi PVGAS D
cạnh tranh hơn so với các nhiêu liệu truyền thống khác như DO, FO, LPG ( tính theo
đơn vị nhiệt lượng). Mặt khác, sử dụng khí thấp áp làm nhiên liệu sẽ giảm đáng kể chi
phí đầu tư cho kho bãi, bể chứa và chi phí bảo trì, bảo dưỡng cũng như tăng tuổi thọ của
thiết bị.
Hiện PVGAS D là đơn vị được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và PVGAS giao nhiệm
vụ phân phối nguồn khí tự nhiên đến khách hàng trên toàn quốc, với sản lượng cung cấp
trên 600 triệu Sm3 khí/năm từ hai nguồn chính tại phía Nam là bể Bạch Hổ và Nam Côn
Sơn cung cấp cho thị trường Đông Nam Bộ và khoảng 200 triệu Sm3 khí/năm từ mỏ
Hàm Rồng, Thái Bình để cung cấp cho thị trường khách hàng khu vực Bắc Bộ. Mục tiêu
của công ty là phát triển bền vững và đi đầu trong lĩnh vực phân phối các sản phẩm khí
tự nhiên, đưa nguồn nhiên liệu sạch đến các khu công nghiệp (KCN), đô thị trên lãnh
thổ Việt Nam và các nước trong khu vực.
Thực hiện nhiệm vụ được giao, PVGAS D đã đưa vào vận hành, hoạt động các hệ
thống phân phối khí thấp áp để cung cấp nguồn nhiên liệu sạch đến các khách hàng, đặc
Trang 4
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
biệt là các doanh nghiệp tại các KCN trên toàn quốc. Cụ thể, hệ thống phân phối khí
đang cung cấp cho các KCN Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu ( tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Đồng Nai) đã bắt đầu vận hành từ năm 2003 với công suất hệ thống tối đa 3 triệu Sm3
khí/ngày, tương đương 1.100 triệu Sm3 khí/năm. Các KCN Nhơn Trạch (tỉnh Đồng Nai)
được cung cấp hệ thống có công suất thiết kế 2 triệu Sm3 khí/ngày, cung cấp khí cho các
khách hàng tại KCN. KCN Hiệp Phước - Long Hậu (TP. Hồ Chí Minh - Long An) được
sử dụng hệ thống phân phối khí thấp áp cho khách hàng KCN Hiệp Phước - giai đoạn
1, hệ thống được PVGAS D đầu tư đưa vào hoạt động từ năm 2012 với công suất thiết
kế 400.000 Sm3 khí/ngày.
Ngoài các dự án đang vận hành, dự án hệ thống phân phối khí thấp áp cho KCN Hiệp
TÀ
Phước giai đoạn 2 - Long Hậu với tổng mức đầu tư trên 200 tỷ đồng đã được PV GAS
D thực hiện đầu tư từ quý I/2016 và dự kiến hoàn thành đưa vào hoạt động cung cấp khí
I
cho các khách hàng trong KCN Hiệp Phước - TP. Hồ Chí Minh, KCN Long Hậu - tỉnh
Long An và các tỉnh lân cận từ quý I/2017. Với khu vực phía Bắc, KCN Tiền Hải ( tỉnh
Thái Bình) đã được công ty cung cấp hệ thống phân phối khí từ ngày 7/8/2015, công
suất thiết kế tối đa của tuyến ống là 1 triệu Sm3 khí/ ngày, cung cấp khí cho các khách
hàng trong KCN Tiền Hải.
ỆU
LI
CH
BÁ
II. Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu
OA
KH
2.1. Tổng quan về dự án
Dự án được thiết kế với tổng công suất là 3 triệu m3 khí/ngày đêm. Khi hoàn thành
sẽ cung cấp khí cho các khu công nghiệp rộng lớn gồm Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu với
tổng diện tích là 2.345 ha. Giai đoạn đầu, dự án chủ yếu cung cấp khí từ mỏ Bạch Hổ
cho các nhà máy điện Kidwell, nhà máy sản xuất bột ngọt Vedan, nhà máy sản xuất gốm
sứ của Công ty Cổ phần công nghiệp sứ Taicera, Công ty cổ phần gốm sứ Toàn Quốc.
Giai đoạn tiếp theo, dự án cung cấp cho hơn 20 nhà máy công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân,
Gò Dầu. Lượng tiêu thụ của các nhà máy từ 600 đến 1.320 nghìn m3/ngày đêm. Dự án
được thiết kế, lắp đặt để cung cấp khí với dải áp suất thấp, phù hợp với đặc điểm của
các hộ tiêu thụ là hoạt động với áp suất từ dưới 3 bar đến 15 bar.
Đáp ứng tiến độ nhận khí của các hộ công nghiệp, dự án được phân kỳ đầu tư theo
hai giai đoạn. Giai đoạn 1 với tổng mức đầu tư là 94,7 tỷ đồng và được hoàn thành vào
tháng 10 năm 2002 với giá trị quyết toán theo “Báo cáo quyết toàn” trình ngày 21 tháng
8 năm 2006 là 88,471 tỷ đồng. Giai đoạn 2, có tổng mức đầu tư là 142 tỷ đồng và đã
được hoàn thành vào tháng 2 năm 2009.
Trang 5
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu” đạt được hiệu
quả cao về kinh tế, xã hội, góp phần phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí,
làm giảm rủi ro thương mại trong việc tiêu thụ khí Nam Côn Sơn. Dự án đảm bảo cung
cấp đầy đủ cho các hộ tiêu thụ hoạt động trong khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò
Dầu, góp phần phát triển công nghiệp địa phương tại các tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu và
Đồng Nai. Với những kết quả đạt được, dự án đã đóng góp một phần không nhỏ vào kế
hoạch phát triển của ngành cũng như kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của cả nước
trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
2.2. Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí
TÀ
Hệ thống đường ống của trạm phân phối khí thấp áp Gò Dầu – Phú Mỹ được xây
dựng từ năm 2003, có tổng chiều dài khoảng 37 km, cung cấp khí cho 39 khách hàng.
Đường ống dẫn khí từ nhà máy GPP, qua trạm phân phối khí Phú Mỹ và Gò Dầu. Từ
I
ỆU
LI
trạm Gò Dầu, đường ống được dẫn đến các trạm khách hàng, trong đó, hai đoạn ống
chính dẫn đến Vedan và Bạch Mã.
BÁ
Đường ống chính đi đến trạm GDC Gò Dầu có đường kính 14 inch. Tùy thuộc vào
khách hàng mà đường ống phân phối có các áp suất khác nhau.
CH
Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu nhận khí từ bể Cửu
OA
KH
Long và Nam Côn Sơn sau trạm phân phối khí Phú Mỹ cung cấp cho các hộ tiêu thụ
thuộc các khu công nghiệp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu với 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1 đưa vào sử dụng cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ từ tháng 11
năm 2003. Lượng khí tiêu thụ các hộ công nghiệp giai đoạn 1 khoảng 260 triệu m3
khí/năm.
Công trình hệ thống KTA giai đoạn 2 do Tổng Công ty Khí Việt Nam
(PVGAS) làm chủ đầu tư và đã hoàn thành bàn giao cho Công ty CP PVGAS-D đưa
vào sử dụng từ tháng 6/2008. Hệ thống cung cấp khí cho 21 hộ có nhu cầu sử dụng
khí trong các khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu, tổng lượng khí các hộ
giai đoạn 2 tiêu thụ khoảng 240 triệu m3/năm:
KCN Phú Mỹ: Thép miền Nam, Dầu Tường An, BlueScope Steel (BSV),
Thép tấm lá Phú Mỹ (PFS), Thép Việt, VinaKyoel.
KCN Mỹ Xuân: Kính Nam Việt, Nhà Ý, Giấy Sài Gòn, FRITMEN, Hoàng
Trang 6
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Gia, Mỹ Đức, Thiên Hưng, Gạch men Bạch Mã
KCN Gò Dầu: RockTeam, Pancera, VTC, Toàn Quốc, Taicera, Vedan.
Bên cạnh hệ thống đường ống, sơ công nghệ chính của trạm phân phối khí chủ
yếu bao gồm các valve điều khiển và valve an toàn. Các valve được sử dụng trong
trạm chủ yếu là van bi (ball valve) và van cổng (gate valve). Do ball valve có ưu
điểm độ kín khít cao, an toàn, dễ vận hành nên thường được sử dụng nhiều hơn so
với gate valve, mặc dù chi phí đầu tư cao hơn.
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Trang 7
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Hình 2.1. Sơ đồ phân phối Khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu
Trang 8
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bên cạnh đó, tại trạm GDC Gò Dầu có thệ thống nhận PIG với chu kỳ 3 đến 5
năm/lần. Quá trình phóng thoi sẽ được bắt đầu ở trạm GDC Phú Mỹ.
TÀ
I
ỆU
LI
Hình 2.2. Hình ảnh đầu phóng pig
Do khí vận chuyển trong đường ống là khí sạch, đã qua chế biến nên việc phóng pig
CH
BÁ
nhằm mục đích chủ yếu để kiểm soát ăn mòn và kiểm tra đường ống. Bên cạnh đó, trên
các đoạn ống ngầm dưới đất còn được bọc bê tông và có hệ thống kiểm tra ăn mòn
truyền tín hiệu về phòng điều khiển được bố trí cách nhau 500m.
OA
KH
Có hai phương pháp chống ăn mòn được sử dụng là: sử dụng Anode hy sinh và
Cathiodic.
Hình 2.3. Điểm testpoint kiểm tra kiểm soát ăn mòn đường ống
Trang 9
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ [3-16].
I. Sơ lược về trạm Off-take
Khí từ Bạch Hổ và Nam Côn Sơn được đưa qua van điều áp trước khi vào Off-take
Station để đảm bảo áp suất làm việc dưới 40 barg. Khí từ Nam Côn Sơn có hàm lượng
các cấu tử nặng nhiều hơn, nhiệt độ cao hơn khí từ Bạch Hổ đến 200C nên 40 barg là
trường hợp xấu nhất mà đường ống có thể chịu được. Tuy nhiên trong tương lai, dự kiến
trạm phân phối Off-take sẽ nâng tải lên 60 barg.
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Hình 3.1. PFD rút gọn trạm phân phối Off-take
Ở trạm Off-take được lắp đặt hai đường phóng PIG đến trạm phân phối Gò Dầu và
trạm khí Thép Miền Nam ( Southern Steel Gas Station). Đường ống phóng PIG tới trạm
Gò Dầu có đường kính 14 inch và đường ống phóng PIG đến trạm Thép Miền Nam có
đường kính 10 inch.
Trang 10
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 3.1. Điều kiện dòng khí đầu vào trạm Off-take
Temperature (oC)
Pressure (barg)
Bach Ho Gas Compressor Mode
15
40
Nam Con Son Gas (Future)
35
60
Nam Con Son Gas (after GDC Heater)
35
40
Khí từ trạm Off-take sẽ được đưa đến các khách hàng, một phần được đưa tiếp tới
trạm Gò Dầu để tiếp tục phân phối.
TÀ
II. Sơ lược về trạm Gò Dầu
I
ỆU
LI
Trạm phân phối khí được cung cấp khí khô từ trạm Off-take qua đường ống 14” dài
gần 7km. Sau đó phân phối đến các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân A và
khu công nghiệp Gò Dầu.
CH
BÁ
OA
KH
Hình 3.2. Đường ống đầu vào trạm GDC Gò Dầu
Do khí vận chuyển là khí sạch đã qua chế biến, có nhiệt độ điểm sương khoảng 5 oC
( thấp hơn nhiều so với nhiệt độ môi trường) nên yếu tố quan trọng nhất cần kiểm soát
trong khi vận hành là áp suất khí đầu ra. Hiện tại, khí đầu ra của trạm Gò Dầu là 16 bar.
( So với hệ thống khí thấp áp Thái Bình – Hàm Rồng, khí vận chuyển có nhiệt độ điểm
Trang 11
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
sương cao ~16oC, trong điều kiện mùa đông Miền Bắc, khi nhiệt độ môi trường giảm
gây ra hiện tượng tạo thành dạng sương mù, làm giảm thể tích, dẫn đến sai lệch trong
hệ thống đo đếm lưu lượng)
Hệ thống công nghệ chính trong trạm Gò Dầu bao gồm 04 valve điều áp: trong đó có
02 valve điều khiển tự động, 02 valve điều khiển cơ với vai trò: 01 valve chạy, 01 valve
kiểm tra/giám sát (monitor), 02 valve dự phòng. Áp suất khí đầu ra yêu cầu sau khi qua
các valve là 16 bar.
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Hình.3.3. Hệ thống valve trong trạm Gò Dầu
Các valve điều áp điều khiển sử dụng khí nén ( Pneumatic Indicate Control). Hệ thống
điều khiển trong trạm sử dụng khí cháy (khí nguyên liệu) để điều khiển. Mặc dù sử dụng
khí nguyên liệu để điều khiển làm tăng nguy cơ cháy nổ, tuy nhiên, trong điều kiện vận
hành ở trạm, với quy mô và công suất nhỏ, đây là một biện pháp kinh tế hơn so với sử
dụng khí trơ hay N2
Trang 12
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀ
I
LI
Hình.3.4. Valve điều khiển sử dụng khí nén
ỆU
Hiện tại, khí sử dụng trong hệ thống được cung cấp từ hai nguồn chính GPP Dinh Cố
và GUP Nam Côn Sơn. Trong đó, khí từ GPP Dinh Cố có nguồn gốc là khí đồng hành
từ khu vực bể Cửu Long, là khí ngọt, sạch, nhiệt trị cao (42 – 44 MJ/m3). Khí từ GUP
Nam Côn Sơn có nguồn gốc là khí tự nhiên từ bể Nam Côn Sơn, có hàm lượng khí trơ,
CO2 lớn, nhiệt trị thấp hơn (39 - 41 MJ/ m3). Hai nguồn khí này sau khi được trộn ở
GDC Phú Mỹ sẽ được chuyển đến trạm phân phối khí thấp áp Gò Dầu.
CH
BÁ
OA
KH
Các valve PSV thường được thiết lập xả khi áp suất bằng 1,2 – 1,5 lần áp suất vận
hành ( hiện tại valve PSV đang được set ở 19 bar). Đối với các hệ thống, nhà máy có
công suất lớn, khí thoát ra sẽ được dẫn ra đuốc đốt ( flare), tuy nhiên do trạm GDC Gò
Dầu có quy mô nhỏ nên khí sẽ được xả trực tiếp ra môi trường thông qua đường xả vent
đặt ở trên cao.
Trang 13
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀ
I
LI
Hình 3.5. Valve PSV
ỆU
Khách hàng của khu công nghiệp Mỹ Xuân A sẽ được cung cấp khí tự nhiên từ trạm
Gò Dầu bằng đường ống phân phối ngầm và đường ống nhánh ngầm được bố trí dọc
tuyến đường đến trạm của khách hàng. Có 11 khách hàng hiện tại và một số khách hàng
tiềm năng (các nhà máy đang ở xây dựng) tính tới thời điểm tháng 11/2003.
CH
BÁ
OA
KH
Còn đối với khách hàng trong khu công nghiệp Gò Dầu được cung cấp khí tự nhiên
bằng đường nhánh nối từ đường ống 10” đến Vedan và đường ống 4” đến Taicera. Có
04 khách hàng hiện tại và khách hàng tiềm năng khác trong tương lai tính đến tháng
11/2003.
Tổng nhu cầu tối đa của các trạm khác hàng trong khu công nghiệp Mỹ Xuân A và
Gò Dầu là 2.496 MMSCMD (104000 Sm3/h) trong giai đoạn 1.
Tại trạm khách hàng, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà có các kích thước đường ống
khác nhau. Hệ thống công nghệ tại trạm khách hàng bao gồm: các valve điều áp và valve
an toàn, hệ thống đo đếm lưu lượng và các thiết bị lọc (filter)
III. Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng
3.1. Sơ đồ tổng thể
Áp suất qua hệ thống giảm áp của trạm khách hàng sử dụng các van điều khiển khí
nén để điều chỉnh áp suất đến khách hàng, dựa trên sơ đồ 845.22 của ASME B31.8. Hệ
thống này đã được áp dụng cho những hệ thống nhỏ tương tự trên thế giới, tối ưu về mặt
Trang 14
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
đầu tư và áp dụng các công nghệ mới vào trong việc điều khiển áp suất. Hệ thống được
mô tả bằng sơ đồ như sau:
Hình 3.6. Sơ đồ tổng thể cụm nhận khí
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Hình 3.7. Hệ thống các valve tại trạm khách hàng
Hệ thống valve tại trạm khách hàng gồm 02 line, nhằm mục đích kiểm tra/ đối chiếu
và dự phòng. Trên mỗi line có lắp 03 valve, như trên h́ nh 14, theo thứ tự từ trong ra gồm
valve an toàn, valve điều áp điều khiển tự động, valve điều áp điều khiển bằng tay.
Trong đó, hệ thống sử dụng:
-
Hai shutdown valve đầu trạm và cuối trạm;
Hai thiết bị lọc bụi và ẩm làm việc gián đoạn;
Hai hệ thống đo lường làm việc song song và độc lập;
Hai hệ thống điều áp làm việc song song nhằm kiểm tra đối chiếu;
Trang 15
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀ
I
ỆU
LI
Hình 3.8. Sơ đồ công nghệ trạm khách hàng Vietnam Glass
BÁ
3.2. Hệ thống lọc bụi (Gas Filtration Facilities)
CH
OA
KH
Hệ thống lọc được thiết kế nhằm loại bỏ các hạt rắn trong đường ống khí của trạm,
đảm bảo hệ thống thiết bị cuối được bảo vệ khỏi những tác hại về lâu dài bởi bụi bẩn.
Hình 3.9. Hình ảnh thiết bị lọc bụi
Trang 16
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các hạt rắn có thể bị cuốn theo cùng khí trong quá trình vận chuyển qua đường ống.
Nguồn của các hạt bụi này có thể là từ các vết rỉ sét, mài mòn ở lớp thành ống trong mà
không được bảo vệ bởi hệ thống bọc ống phía trong. Ngoài ra, các hạt rắn còn được tạo
ra trong quá trình xây dựng hệ thống ống mà không được hoàn toàn loại bỏ trong quá
trình phóng pig ở giai đoạn chuẩn bị hoàn thiện.
Hệ thống lọc ở trạm khách hàng này thuộc loại khô vì tất cả chất lỏng được tách từ
nhà máy xử lý khí Dinh Cố. Ở mỗi trạm khách hàng có hai thiết bị lọc, trong đó có một
thiết bị hoạt động và một thiết bị chờ, mà mỗi thiết bị được thiết kế ở năng suất tối đa
tương ứng với nhu cầu. Khi kết nối đường ống, hai thiết bị lọc cùng được lắp đặt song
song và sử dụng các van cô lập đóng mở bằng tay nhằm đảm bảo hệ thống làm việc một
TÀ
cách liên tục để cung cấp khí, mà trong khi thiết bị đang ở trạng thái chờ được bảo trì
và kiểm tra.
I
ỆU
LI
Hiệu quả của thiết bị lọc này: loại bỏ các hạt rắn lớn hơn 5.0 micron và có thể đạt tới
99.98%. Các hạt rắn lớn hơn hoặc bằng 10.0 micron có thể đạt tới 100% hiệu quả tách.
CH
BÁ
Đối với thiết bị lọc (filter), ngoài các valve cô lập, thiết bị còn được lắp thêm bộ đo
chênh áp trước và sau thiết bị nhằm mục đích kiểm tra/kiểm soát lượng bụi bẩn bám trên
thiết bị, nhằm xác định thời điểm cần bảo trì. Thông thường, khi độ chênh áp đạt 0.5
bar, thiết bị sẽ được cô lập, tháo dỡ bảo trì và vệ sinh.
OA
KH
3.3. Hệ thống đo lường (Gas Metering Facilities)
Có hai bộ phận được sử dụng: Đo áp đầu vào và cụm đo lường.
Cụm đo áp đầu vào nhằm mục đích truyền tín hiệu đến phòng điều khiển của trạm
phân phối khí, cung cấp thông tin về nhiệt độ, áp suất khí, vị trí.
Cụm đo lường nhằm mục đích cung cấp thông tin về lưu lượng, áp suất, nhiệt độ
(không có tác dụng điều khiển). Ở mỗi trạm, thiết bị gồm có: Van tay cô lập đầu vào,
thiết bị truyền tín hiệu áp suất, đồng hồ đo (thường là sử dụng turbine meter), thiết bị
truyền tín hiệu về nhiệt độ, van cô lập đầu ra và thiết bị tính toán dòng chảy. Riêng ở
Phú Mỹ GDC và trạm khí Gò Dầu có thêm thiết bị sắc ký khí.
Trang 17
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.10. Cụm metering
TÀ
I
ỆU
LI
CH
BÁ
OA
KH
Hình 3.11. Hình ảnh của cụm metering
Trang 18
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀ
I
LI
Hình 3.12. Đồng hồ đo áp suất khí đầu vào (PI)
ỆU
CH
BÁ
OA
KH
Hình 3.13. Đồng hồ đo nhiệt độ và áp suất đầu vào
3.4. Hệ thống điều áp (Gas Pressure Reduction Facilities)
3.4.1. Yêu cầu về hệ thống
Hệ thống điều áp được trang bị cho từng cụm khách hàng do nhu cầu sử dụng mà
khách hàng lại có các áp suất khác nhau, ở trong khoảng từ 1 đến 14 barg nên cần phải
Trang 19
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
trang bị. Ngoài ra, hệ thống này cần phải đáp ứng yêu cầu về các sự cố như quá áp xảy
ra để bảo vệ hệ thống và đảm bảo an toàn cho những thiết bị đầu cuối.
3.4.2. Cấu tạo của bộ phận điều áp
TÀ
I
ỆU
LI
Van tay cô lập đầu vào
KH
-
CH
Hệ thống gồm có:
BÁ
Hình 3.14. P&ID bộ phận điều áp
OA
- Slam Shut-down valve (Manual reset)
- Monitor pressure regulator (wide open/fail closed)
- Active pressure regulator (fail open)
- Van tay cô lập đầu ra
Ngoài ra, ở mỗi van regulator thì còn có van an toàn (relief valve) giữa thiết bị đo và
van điều khiển nhằm tránh sự cố xảy ra khi quá áp. Mối quan hệ giữa set point của Relief
valve và slam shut cần phải thường xuyên kiểm tra để đảm bảo khả năng hoạt động của
slam shut nên là cần lượng khí rò ra một cách ổn định.
Trang 20
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ [3-17].
I. Mô phỏng bằng Pipe Flow Expert
1.1. Giới thiệu về phần mềm Pipe Flow Expert
Pipe Flow Expert được thiết kế để giúp các kỹ sư ngày nay phân tích và giải quyết
một loạt các vấn đề mà phải xác định dòng chảy và tổn thất áp suất trong mạng lưới
đường ống.
Phần mềm này sẽ cho phép vẽ một hệ thống đường ống phức tạp và phân tích các
tính năng của hệ thống khi dòng chảy đang diễn ra. Pipe Flow Expert tính toán các điều
kiện cân bằng lưu lượng và áp suất của hệ thống. Phần mềm sẽ cho phép thực hiện phân
TÀ
tích các hệ thống thay thế trong điều kiện hoạt động khác nhau.
I
Các kết quả được báo cáo bao gồm:
ỆU
LI
• Dòng chảy của mỗi ống
• Vận tốc của chất lỏng trong mỗi ống
OA
KH
• Áp suất tại mỗi điểm nút
CH
• Các tổn thất áp suất do ma sát
BÁ
• Các yếu tố ma sát
Dữ liệu đầu vào và thông tin hiển thị trên bản vẽ Pipe Flow Expert và trong các bảng
kết quả có thể được hiển thị bằng đơn vị hệ mét hoặc hệ đo lường Anh cho phù hợp và
các đơn vị cụ thể cho từng hạng mục cũng có thể được đặt theo yêu cầu.
Các hệ thống ống dẫn từ những hệ thống rất đơn giản với một ống đơn đến mạng lưới
phức tạp với hàng trăm ống nối. Chúng có thể đơn giản như một đường ống dẫn nước
từ một bể chứa vào bể chứa khác hoặc chúng có thể phức tạp hơn với nhiều đường ống
nối liền để phân phối chất lỏng trên một diện tích rộng.
Các đường ống có thể thay đổi về kích cỡ và tính chất và thường sẽ liên quan đến sự
thay đổi độ cao từ điểm này sang điểm khác. Các hệ thống đường ống này có thể bao
gồm bể chứa, trạm nén khí, bơm, van, thiết bị kiểm soát dòng chảy, thiết bị trao đổi nhiệt
và các thành phần khác ảnh hưởng đến dòng chảy trong đường ống.
Hệ thống đường ống được mô hình hoá bằng cách thể hiện các điểm nút và các đường
ống nối trên một khung vẽ. Các đường ngang, dọc hoặc dốc có thể được sử dụng để kết
Trang 21
MAIL nếu bạn cần bản CAD
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
nối một nút với một nút khác. Dữ liệu vật lý mô tả hệ thống được nhập bởi người dùng
và thường bao gồm:
- Đường kính trong, độ nhám và chiều dài của mỗi ống kết nối
- Độ cao của mỗi điểm nối (nút)
- Lưu lượng vào và ra tại mỗi điểm nối (nếu áp dụng)
- Dữ liệu cao, áp suất bề mặt cho mỗi bể chứa
Hộp thoại nhập liệu được đặt ở phía bên tay trái của giao diện chương trình. Các hộp
thoại chứa thông tin đầu vào này sẽ hiển thị dữ liệu cho nút hiện tại hoặc đường ống và
có thể được sử dụng để sửa đổi dữ liệu hiện tại. Dữ liệu cho một nút, ống, thành phần,
TÀ
bơm,… có thể được sửa đổi tại bất kỳ điểm nào trong quá trình thiết kế.
I
Một khi thiết kế đã được hoàn thành, hệ thống có thể được phân tích và kết quả lưu
lượng và áp suất có thể được tính toán. Tổn thất áp suất trong hệ thống được tính bằng
các hệ số ma sát thu được từ phương trình Colebrook-White và tổn thất áp suất do ma
sát của mỗi ống thu được từ phương trình Darcy-Weisbach.
ỆU
LI
BÁ
Một giải pháp gần đúng ban đầu thu được bằng cách sử dụng các phương pháp lý
CH
OA
KH
thuyết tuyến tính và cách tính lặp để điều chỉnh tốc độ dòng chảy cho đến khi đạt được
cân bằng áp suất gần đúng. Cách tính gần đúng khác là sử dụng số liệu ước tính cho các
dòng chảy ra và sử dụng những ước tính này để thiết lập tốc độ dòng chảy ban đầu trong
mỗi ống, tổng lưu lượng vào mỗi điểm kết nối phù hợp với tổng lưu lượng ra từ mỗi
điểm nối. Ước lượng dòng chảy ban đầu không có khả năng đưa ra kết quả áp suất cân
bằng trên toàn bộ hệ thống và phải được tính toán thêm bằng tính toán lặp để điều chỉnh
tốc độ dòng chảy cho đến khi đạt được cân bằng áp suất gần đúng. Pipe Flow Expert
xác định các thành phần của hệ thống đường ống trong một loạt các phương trình ma
trận và sử dụng phương pháp Newton để điều chỉnh ước tính cho tốc độ dòng chảy trong
mỗi ống.
Các kết quả của tốc độ dòng chảy trong mỗi ống, vận tốc của chất lỏng trong mỗi
ống, các yếu tố ma sát, tổn thất áp suất do ma sát cho từng ống, áp suất tại các điểm nối
(nút)… có thể được xem trên bản vẽ và bảng kết quả.
Trang 22
