Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ
MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU .................................................................................................... 7
Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam .................................................................. 7

I.

Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu ................................................ 9

II.
1.

Tổng quan về dự án...................................................................................................... 9

2.

Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí ................................................................. 9

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ.......................................... 13
Sơ lược về trạm Off-take: .............................................................................................. 13

I.
II.

Sơ lược về trạm Gò Dầu ............................................................................................ 15

III.

Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng ...................................................................... 16

TÀ

Sơ đồ tổng thể ............................................................................................................ 16

1.

I

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ................................................... 21

LI

Mô phỏng với phần mềm Hysys .................................................................................... 21

I.

ỆU

Thông số khí vào trạm khách hàng: ........................................................................... 21

2.

Thông tin về tiêu chuẩn ống Schedule 40: ................................................................. 23

3.

Thông số đường ống sử dụng trong HYSYS: ............................................................ 24

CH

BÁ

1.

Kích thước đường ống tính toán bằng HYSYS:..................................................... 26

3.2.

Tính toán trao đổi nhiệt trong HYSYS: ................................................................. 29

KH

3.1.

Mô phỏng bằng Pipe Flow Expert ............................................................................. 32

OA

II.

II.1. Giới thiệu về phần mềm Pipe Flow Expert: .............................................................. 32
1.1.

Giao diện và menu.................................................................................................. 34

1.2.

File và thao tác thiết kế .......................................................................................... 34

II.2. Mô phỏng cụm Gò Dầu ............................................................................................. 44
III.

MÔ PHỎNG ĐƯỜNG ỐNG VỚI OLGA ................................................................. 51

1.

Mục tiêu mô phỏng: ................................................................................................... 51

2.

Mô phỏng đường ống Gò Dầu – Bạch Mã................................................................. 51

3.

Mô phỏng đường ống từ trạm off-take GDC Phú Mỹ đến Gò Dầu ........................... 61

KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 69

2


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

DANH SÁCH HÌNH VÀ BẢNG
Hình 1.1. Sơ đồ phân phối Khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu ................................... 11
Hình 1.2. Hình ảnh đầu phóng pig ........................................................................................... 12
Hình 1.3. Cột mốc đường ống .................................................................................................. 12

Hình 2.1. PFD rút gọn trạm phân phối Off-take....................................................................... 13
Hình 2.2. Sơ đồ P&ID rút gọn trạm phân phối khí Off- take ................................................... 14
Hình 2.3. Sơ đồ tổng thể cụm nhận khí .................................................................................... 16
Hình 2.4. Hình ảnh thiết bị lọc bụi ........................................................................................... 18
Hình 2.5. P&ID của filter ......................................................................................................... 18
Hình 2.6. Cụm metering ........................................................................................................... 19

TÀ

Hình 2.7. Hình ảnh của cụm metering ...................................................................................... 20

I

Hình 2.8. P&ID bộ phận điều áp .............................................................................................. 20

ỆU

LI
Hình 3.1. Đường ống 4 inch ..................................................................................................... 27

BÁ

Hình 3.2. Đường ống 6 inch ..................................................................................................... 27

CH

Hình 3.3. Đường ống 10 inch ................................................................................................... 28
Hình 3.4. Đường ống 14 inch ................................................................................................... 28

KH

Hình 3.5. Thiết lập trao đổi nhiệt ............................................................................................. 29

OA

Hình 3.6. Giao diện Pipe Flow Expert...................................................................................... 34
Hình 3.7. Menu Bar .................................................................................................................. 34
Hình 3.8. Labeling tab .............................................................................................................. 37
Hình 3.9. Units tab.................................................................................................................... 38
Hình 3.10. Pipe Settings Tab .................................................................................................... 39
Hình 3.11. Fluid Zone Menu .................................................................................................... 40
Hình 3.12. Node pane for tanks ................................................................................................ 41
Hình 3. 13. Node pane for join point ........................................................................................ 42
Hình 3.14. Hộp thoại Set Flow Demands ................................................................................. 42
Hình 3.15 .................................................................................................................................. 43
Hình 3.16 .................................................................................................................................. 43
Hình 3.17 .................................................................................................................................. 44
Hình 3.18 .................................................................................................................................. 48
Hình 3.19 .................................................................................................................................. 52
3


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Hình 3.20 .................................................................................................................................. 53
Hình 3.21 .................................................................................................................................. 54
Hình 3.22 .................................................................................................................................. 55
Hình 3.23 .................................................................................................................................. 55
Hình 3. 24 ................................................................................................................................. 56

Hình 3. 25 ................................................................................................................................. 56
Hình 3. 26 ................................................................................................................................. 57
Hình 3. 27 ................................................................................................................................. 57
Hình 3. 28 ................................................................................................................................. 58
Hình 3. 29 ................................................................................................................................. 59
Hình 3. 30 ................................................................................................................................. 60
Hình 3. 31 ................................................................................................................................. 62

TÀ

Hình 3. 32 ................................................................................................................................. 62

I

Hình 3. 33 ................................................................................................................................. 63

LI

Hình 3. 34 ................................................................................................................................. 64

ỆU

Hình 3. 35 ................................................................................................................................. 64
Hình 3. 36 ................................................................................................................................. 65

BÁ

Hình 3. 37 ................................................................................................................................. 65

CH

Hình 3. 38 ................................................................................................................................. 66

KH

Hình 3. 39 ................................................................................................................................. 66

OA

Hình 3. 40 ................................................................................................................................. 67

Bảng 2.1. Điều kiện dòng khí đầu vào trạm Off-take............................................................... 14
Bảng 2.2. Khả năng đáp ứng nhu cầu ....................................................................................... 15

Bảng 3.1. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng cũ và mới của trạm Off-take .............. 21
Bảng 3.2. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân. ............. 22
Bảng 3.3. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Gò Dầu. ............... 22
Bảng 3.4. Thông số của các loại ống sử dụng trong lưu trình .................................................. 23
Bảng 3.5. Các đường ống giai đoạn 1 ...................................................................................... 24
Bảng 3.6. Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1 ...................................................... 24
Bảng 3.7. Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A ................................................... 25
Bảng 3.8. Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu ......................................................... 26
Bảng 3.9. Kết quả nhiệt độ tại đầu ra của các đoạn ống ........................................................... 30
4


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Bảng 3.10 .................................................................................................................................. 44
Bảng 3.11 .................................................................................................................................. 45

Bảng 3.12 .................................................................................................................................. 46
Bảng 3.13 .................................................................................................................................. 49
Bảng 3.14 .................................................................................................................................. 51
Bảng 3.15 .................................................................................................................................. 52
Bảng 3.16 .................................................................................................................................. 53

TÀ
I
ỆU

LI
CH

BÁ
OA

KH
5


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

MỞ ĐẦU
Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu” là dự án
đầu tư xây dựng công trình phân phối khí. Điểm tiếp nhận khí Bạch Hổ và Nam Côn
Sơn tại hạ nguồn là Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ và cung cấp khí cho các hộ tiêu
thụ nằm trong các khu công nghiệp Phú Mỹ, 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 và Kinh doanh các sản phẩm khí sau này
là Tổng công ty Khí Việt Nam – PV Gas nhiệm vụ Luân chứng nghiên cứu khả thi dự

TÀ

án này nhằm phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ khí, tăng cường sự ổn định và

I

hoạt động và tận thu lượng khí tránh bị đốt bỏ của hệ thống phân phối tiêu thụ khí đồng

LI

hành Bạch Hổ. Ngoài ra, dự án này cũng góp phần giảm rủi ro về mặt thương mại trong
phẩm khí với mức cố định.

ỆU

quá trình tiêu thụ khí Nam Côn Sơn đặc biệt vào mùa mưa, do nhu cầu bao tiêu sản

BÁ

CH

Với đề tài: “Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống phân phối khí thấp áp Vũng Tàu”,
đồ án này sẽ đưa ra những thông số sơ lược nhất về hệ thống phân phối khí cũng như

KH

đánh giá sơ bộ khả năng làm việc và nâng cao năng suất trong tương lai.

OA

Cảm ơn thầy Nguyễn Anh Vũ đã hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này!

6


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ KHU
CÔNG NGHIỆP PHÚ MỸ - MỸ XUÂN – GÒ DẦU
I.

Giới thiệu về hệ thống khí thấp áp Việt Nam

Khí thấp áp (Natural Gas) 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,

I

dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt, công tác vận hành/bảo dưỡng hệ thống dễ dàng.

ỆU

LI

Nhiệt trị của khí thấp áp được cung cấp bởi PV GAS D trong dải từ 38-42 MJ/Sm3.
Về phương diện môi trường, sử dụng khí thấp áp sẽ giảm thiểu được tác động ô nhiễm

BÁ

môi trường, hàm lượng khí thải COx, SOx và NOx ở mức thấp hơn nhiều so với đốt

KH

thiện nhất với môi trường.

CH

cùng một lượng nhiên liệu khác. Trong các loại nhiên liệu hóa thạch, khí thấp áp thân

OA

Về phương diện kinh tế, giá khí thấp áp ở Việt Nam được cung cấp bởi PV GAS
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 PV GAS D là đơn vị đầu mối được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và PV GAS
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.
7


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Thực hiện nhiệm vụ được giao, PV GAS 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 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 9 KCN tập trung. 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 PV GAS D đầu tư đưa vào hoạt động từ năm 2012
với công suất thiết kế 400.000 Sm3 khí/ngày.

TÀ

I

Ngoài các dự án đang vận hành, dự án hệ thống phân phối khí thấp áp cho KCN

LI

Hiệp Phước giai đoạn 2 - Long Hậu với tổng mức đầu tư trên 200 tỷ đồng đã được PV

ỆU

GAS D thực hiện đầu tư từ quý I/2016 và dự kiến hoàn thành đưa vào hoạt động cung
cấp khí cho các khách hàng trong KCN Hiệp Phước - TP. Hồ Chí Minh, KCN Long Hậu

BÁ

- tỉnh Long An và các tỉnh lân cận từ quý I/2017. Với khu vực phía Bắc, KCN Tiền Hải

CH

(tỉnh Thái Bình) đã được công ty cung cấp hệ thống phân phối khí từ ngày 7/8/2015,

OA

khách hàng trong KCN Tiền Hải.

KH

công suất thiết kế tối đa của tuyến ống là 1 triệu Sm3 khí/ ngày, cung cấp khí cho các

8


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

II.

Đường ống khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu

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 khoảng 25 nhà máy công nghiệp
Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu. Lượng tiêu thụ của các nhà máy từ 600 đén 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.

TÀ

I

Đáp ứng tiến độ nhận khí của các hộ công nghiệp, dự án được phân kỳ đầu tư

LI

theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 với tổng mức đầu tư là 94,7 tỷ đồng và được hoàn thành

ỆU

vào tháng 10 năm 2002 với giá trị quyết toàn 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

CH

BÁ

đã được hoàn thành vào tháng 2 năm 2009.

Dự án “Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu” đạt được

KH

hiệu quả cao về kinh tế, xã hội, góp phần phát triển và đa dạng hóa thị trường tiêu thụ

OA

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. Tổng quan về hệ thống đường ống dẫn khí
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
trạm Gò Dầu, đường ống được dẫn đến các trạm khách hàng, trong đó, hai đoạn ống
chính dẫn đến Vedan và Bạch Mã.

9


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Đường ống chính đi đến trạm GDC Gò Dầu có đường kính 14 inch. Áp suất khí
đầu vào trạm là 22,5 barg, áp suất khí đầu ra là 16 barg. Tùy thuộc vào khách hàng mà
đường ống phân phối có các áp suất khác nhau.

Hệ thống phân phối khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu nhận khí từ bể Cửu
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

TÀ

chủ đầu tư và đã hoàn thành bàn giao cho Công ty CP PV GAS-D đưa vào sử dụng

I

từ tháng 6/2008. Hệ thống cung cấp khí cho 21 hộ có nhu cầu sử dụng khí trong các
thụ khoảng 240 triệu m3/năm:

ỆU

LI

khu công nghiệp Phú Mỹ, Mỹ Xuân, Gò Dầu, tổng lượng khí các hộ giai đoạn 2 tiêu

CH

lá Phú Mỹ (PFS), Thép Việt, VinaKyoe.

BÁ

• KCN Phú Mỹ: Thép miền Nam, Dầu Tường An, BlueScope Steel (BSV), Thép tấm
• KCN Mỹ Xuân: Kính Nam Việt, PARK Việt Nam, Nhà Ý, Giấy Sài Gòn,

men Bạch Mã.
•

OA

KH

VINACEGLASS, FRITMEN, Hoàng Gia, Khải Tụ, Mỹ Đức, Thiên Hưng, Gạch

KCN Gò Dầu: RockTeam, APL, VTC, Toàn Quốc.

10


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

TÀ
I
ỆU

LI
CH

BÁ
OA

KH
Hình 1.1. Sơ đồ phân phối Khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân – Gò Dầu

11


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

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

Hình 1.2. Hình ảnh đầu phóng pig

LI

ỆU

Do khí vận chuyển trong đường ống là khí sạch, đã qua chế biến nên việc phóng
pig nhằm mục đích chủ yếu để kiểm soát ăn mòn và kiểm tra đường ống. Bên cạnh đó,

BÁ

trên các đoạn ống ngầm dưới đất còn được bọc bê tông và có hệ thống kiểm tra ăn mòn

CH

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 1.3. Cột mốc đường ống

12


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TRẠM PHÂN PHỐI KHÍ
I.

Sơ lược về trạm Off-take:

Khí từ Bạch Hổ và Nam Côn Sơn (sau khi đi qua GDC Heater) 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 2.1. 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.

13


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

TÀ
I
ỆU

LI
BÁ

Hình 2.2. Sơ đồ P&ID rút gọn trạm phân phối khí Off- take

CH

Ở hình trên ta có thể thấy bộ phận valve điều chỉnh lượng khí trong đường ống

KH

sao cho khi chuẩn bị phóng PIG, khí từ nguồn sẽ được dừng lại và sau khi kết thúc quá

OA

trình phóng thoi, đường 4 inch đi vào PIG lại được by-pass.

Bảng 2.1. 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

35

40

Nam Con Son Gas (after GDC
Heater)

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.

14


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

II.

Sơ lược về trạm Gò Dầu

Trạm phân phối khí được cung cấp khí khô từ trạm Offtake qua đường ống 14”
dài 7km. Sau đó phân phối đến các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân A và
khu công nghiệp Gò Dầu.
Khách hàng của khu công nghiệp Mỹ Xuân A (IDICO) 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 (mười một) 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.
Còn đối với khách hàng trong khu công nghiệp Gò Dầu được cung cấp khí tự

TÀ

nhiên bằng đường nhánh nối từ đường ống 10” đến Vedan và đường ống 4” đến Taicera.

I

Có 04 (bốn) khách hàng hiện tại và khách hàng tiềm năng khác trong tương lai tính đến

LI

tháng 11/2003.

ỆU

Khả năng đáp ứng nhu cầu mới của đường ống 14” từ Phú Mỹ đến Gò Dầu
Tổng nhu cầu tối đa của các trạm khác hàng trong khu công nghiệp Mỹ Xuân

CH

dòng ở các trường hợp tính như sau:

BÁ

A và Gò Dầu là 2.496 MMSCMD (104000 Sm3/h) trong giai đoạn 1. Độ giảm áp trong

Áp suất

Tốc độ

đầu vào

tối đa

(barg)

(m/s)

83333

22.5

11.8

104000

22.5

14.5

lượng
dòng
(Sm3/h)

OA

Lưu

KH

Bảng 2.2. Khả năng đáp ứng nhu cầu

Độ giảm

Áp suất

áp/100m

đầu ra

(kPa/100m)

(barg)

332.5

5.3

19.24

459

6.43

18

Độ giảm
áp (kPa)

Điều

kiện
thiết kế
Điều
kiện
thực tế

15


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

III.

Sơ lược cụm nhận khí của khách hàng

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 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:

TÀ
I
ỆU

LI
Hình 2.3. Sơ đồ tổng thể cụm nhận khí

BÁ

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;

CH

-

OA

KH

Trang tiếp theo là cụ thể một bản vẽ PID của trạm khí Bạch Mã. Về cơ bản, các trạm
khách hàng khác đều có hệ thống nhận khí tương tự phù hợp với nhu cầu của mình.

16

Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

P&ID trạm khách hàng Bạch Mã

TÀ
I
ỆU

LI
CH

BÁ
OA

KH
17


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

2. Hệ thống lọc bụi (Gas Filtration Facilities)
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.

TÀ
I
ỆU

LI
BÁ

CH

Hình 2.4. Hình ảnh thiết bị lọc bụi

Các hạt rắn có thể bị cuốn theo cùng khí trong

KH

quá trình vận chuyển qua đường ống. Nguồn của các

OA

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 thiệt bị được thiết kế ở năng suất tối
Hình 2.5. P&ID của filter

đa tương ứng với nhu cầu. Khi kết nối đường ống,
hai thiết bị lọc cùng được lắp đặt song song và sử

18


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

dụng các van cô lập đóng mở bằng tay nhằm đảm bảo hệ thống làm việc một cách liên
tục để cung cấp khí, mà trong khi thiết bị đang ở trạng thái chờ được bảo trì và kiểm tra.
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.
Người ta kiểm soát khả năng làm việc của thiết bị lọc thông qua quan sát sự chênh
áp của dòng khí. Thông thường, khi độ chênh áp đạt 0,5 bar thì thiết bị sẽ được cô lập,
bảo trì và vệ sinh.
3. Hệ thống đo lường (Gas Metering Facilities)
Có hai bộ phận được sử dụng: Đo áp đầu vào và cụm đo lường.

TÀ

I

Cụm đo áp đầu vào nhằm mục đích truyền tín hiệu đến phòng điều khiển của

LI

trạm phân phối khí, cung cấp thông tin về nhiệt độ, áp suất khí, vị trí.

ỆU

Cụm đo lường nhằm mục đích cung cấp thông tin về lưu lượng, áp suất, nhiệt độ

BÁ

(không có tác dụng điều khiển). Ở mỗi trạm, thiết bị gồm có: Van tay cô lập đầu vào,

CH

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

KH

Phú Mỹ GDC và trạm khí Gò Dầu có thêm thiết bị sắc ký khí.

OA
Hình 2.6. Cụm metering

19


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Hình 2.7. Hình ảnh của cụm metering

4. Hệ thống điều áp (Gas Pressure Reduction Facilities)
a. Yêu cầu về hệ thống

TÀ

Hệ thống điều áp được trang bị cho từng cụm khách hàng. Nguồn khí đầu vào thường ở

I

khoảng 16,5 đến 22,5 barg. Tuy nhiên, do nhu cầu sử dụng mà khách hàng lại có các áp

LI

suất khác nhau, ở trong khoảng từ 1 đến 14 barg nên cần phải trang bị. Ngoài ra, hệ

ỆU

thống này cần phải đáp ứng yêu cầu về các sự cố như quá áp xảy ra để bảo vệ hệ thống

b. Cấu tạo của bộ phận điều áp:

CH

BÁ

và đảm bảo an toàn cho những thiết bị đầu cuối.

OA

KH

Hệ thống gồm có:
-

Van tay cô lập đầu vào

-

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.
Hình 2.8. P&ID bộ phận điều 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.

20


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ
Trong đồ án này, các phần mềm được sử dụng
Tên phần mềm

Mục đích

Hysys

Mô phỏng và kiểm tra toàn hệ thống ống

Pipe Flow Expert

Mô phỏng lại cụm Gò Dầu

OLGA

Mô phỏng chi tiết các đoạn ống Gò Dầu – Bạch Mã và Phú
Mỹ - Gò Dầu

I.

Mô phỏng với phần mềm Hysys
1. Thông số khí vào trạm khách hàng:

TÀ

Ban đầu khách hàng của trạm Off-take chỉ gồm Kidwell và DMC. Sau này khi

I

mở rộng khu công nghiệp Phú Mỹ 1, lượng khách hàng đã tăng lên đáng kể nên nhà

LI

máy cũng có kế hoạch tăng công suất trong giai đoạn 2 của hệ thống phân phối.

ỆU

Bảng 3.1. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng cũ và mới của trạm Off-take

Flowrate (Sm3/h)
62500

Temperature (oC)

21

15.6

12

10.4

CH

Kidwell

Pressure (barg)

BÁ

Customers

400

Vina Kyoel

2000

22,5

Thep Viet

1300

22,46

Tuong An

1500

22,41

14.2

SSC

4500

22,40

17.0

PM Flat Steel

1500

22,45

11.8

BlueScope

2000

22,43

12.1

OA

KH

DMC

24.7
10.6

(PM Flat Steel và BlueScope tạm thời đang được cung cấp từ đường ống tạm
thời từ trạm Kidwell và đường ống đó sẽ được loại bỏ sau khi hoàn thành giai đoạn 2
của hệ thống phân phối khí).
Ở trạm Gò Dầu, hệ thống phân phối khí được mở rộng ra phục vụ các đối tượng
khách hàng mới từ 2 khu công nghiệp Mỹ Xuân và Gò Dầu thay vì chỉ cung cấp cho
VEDAN và Taicera như ban đầu.
21


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

Bảng 3.2. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Mỹ Xuân.

Pressure (barg)

Temperature (oC)

Sai Gon Paper

4500

15,42

15.4

Hoang Gia

2800

15,31

15.7

My Duc

2000

15,31

15.7

Fritta

3000

15,34

15.6

Vinace Glass

1600

15,39

15.4

Nam Vietnam Glass

1000

15,79

15.6

Nha Y

1200

16,15

16.7

PAK Vietnam

600

16,15

18.2

13200

16,50

18

5000

16,18

15.7

11730

14

18.2

Thien Hung

ỆU

LI

Bach Ma

I

Vietnam Glass

TÀ

Flowrate (Sm3/h)

Customers

Bảng 3.3. Thông số yêu cầu của các trạm khách hàng ở khu công nghiệp Gò Dầu.

Pressure (barg)

Temperature (oC)

15,65

10

CH

Flowrate (Sm3/h)

BÁ

Customers

2000

Rock Team

500

15,44

APL

2500

15,11

Toan Quoc

900

14,81

OA

KH

VTC Ceramic

9.1
9.5
12.8

22


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

2. Thông tin về tiêu chuẩn ống Schedule 40:
Trong hệ thống phân phối khí này toàn bộ đều sử dụng ống Schedule 40. Đây là
tiêu chuẩn phân loại độ dày của ống (Schedule 20, 40, 60, 80,…) và chúng hoàn toàn
khác với ống Schedule 40S, 60S (loại ống làm bằng thép không rỉ và độ dày của thành
ống khác nhau).

Ống Schedule 40 nhẹ, chịu được va đập, chịu ăn mòn bởi rò rỉ lỏng, khí hay các
chất hóa học khác như axit, kiềm, muối, nấm mốc, vi khuẩn. Schedule 40 có biểu hiện
tốt về tính chất vật lý cũng như khả năng chịu lửa- những ống tiêu chuẩn này lý tưởng
khi sử dụng cho điều kiện nhiệt độ lên tới 140 F.
Một số ứng dụng của thép Schedule 40:
Công nghiệp hóa chất.

-

Công nghệ mạ.

-

Ứng dụng cho các quá trình cần độ tinh khiết.

-

Hệ thống dẫn nước.

-

Hệ thống xử lý nước thải.

-

Hệ thống thủy lợi.

TÀ

-

I

ỆU

LI
BÁ

CH

Chính vì vậy đây là loại ống thích hợp và kinh tế dùng để phân phối khí sau xử lý.
Bảng 3.4. Thông số của các loại ống sử dụng trong lưu trình

(inch)
4, 6, 10, 14

Độ nhám
(m)

Thép nhẹ theo tiêu

Hệ số truyền nhiệt

OA

Vật liệu

KH

Kích thước ống

4,572.10-5

(W/m2.K)
45

chuẩn Schedule 40

23


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

3. Thông số đường ống sử dụng trong HYSYS:
-

Các đường ống tồn tại từ giai đoạn 1:
Bảng 3.5. Các đường ống giai đoạn 1

-

Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1:

TÀ

Bảng 3.6. Các đường ống của khu công nghiệp Phú Mỹ 1

I
ỆU

LI
CH

BÁ
OA

KH
24


Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

-

Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A:
Bảng 3.7. Các đường ống của khu công nghiệp Mỹ Xuân A

TÀ
I
ỆU

LI
CH

BÁ
OA

KH
25

Đồ án chuyên ngành Kỹ sư – GVHD: TS. Nguyễn Anh Vũ

-

Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu:
Bảng 3.8. Các đường ống của khu công nghiệp Gò Dầu

TÀ
I
LI

Kích thước đường ống tính toán bằng HYSYS:

ỆU

3.1.

Ta sử dụng Pipe Segment trong HYSYS v7.3 để tính toán. Ngoài dòng vào,

BÁ

dòng ra và dòng năng lượng cần cung cấp thì kích thước đường ống là yếu tố không

CH

thể thiếu để thiết lập Pipe Segment. Những thông số cần cung cấp bao gồm:

-

Tiêu chuẩn ống

-

Chiều dài, đường kính.

-

Vật liệu làm ống.

-

Độ nhám, dẫn nhiệt (nếu có).

OA

Loại ống.

KH

-

26