Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa dầu FO cung cấp cho nồi hơi năng suất 5 tấn/giờ của một nhà máy sản xuất mì ăn liền
Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO MỤC LỤC Trang GVHD: Th.S Trần Quang Quới -1- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO LỜI MỞ ĐẦU Ngày việc sử dụng sản phẩm từ dầu mỏ làm nguồn nhiên liệu sản xuất công nghiệp trở nên phổ biến Đặc biệt đất nước có kinh tế phát triển Việt Nam Vì việc thiết kế bố trí hệ thống tồn trữ nhiên liệu khu công nghiệp hay nhà máy, phân xưởng điều cần thiết để đảm bảo cho trình sản xuất diễn cách liên tục chủ động số trường hợp xảy cố Đồ án môn học “ Quá trình thiết bị CNHH Thực Phẩm” sau chúng em xin trình bày đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa dầu FO cung cấp cho nồi suất tấn/giờ nhà máy sản xuất mì ăn liền” Nhóm thực đồ án chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, cảm ơn thầy cô Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em thực đồ án Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Trần Quang Quới, thầy nhiệt tình bảo, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Qua trình tìm hiểu tài liệu hướng dẫn thầy giáo hướng dẫn chúng em thiết kế hệ thống bồn chứa dầu cung cấp cho nhà máy sản xuất mì ăn liền ứng dụng thực tiễn Với hạn chế kiến thức thực tế nên tránh khỏi sai sót định Chúng em mong nhận góp ý Thầy (Cô) giáo Khoa Hóa Học Công Nghệ Thực Phẩm để báo cáo hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Th.S Trần Quang Quới -2- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Ý NGHĨA KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA ĐỒ ÁN Đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa dầu FO cung cấp cho nồi suất tấn/giờ nhà máy sản xuất mì ăn liền” đồ án có tính ứng dụng cao thực tiễn Việc từ lý thuyết đến thiết kế đồ án đưa vào ứng dụng thực tế cho thấy rõ ý nghĩa mặt kinh tế kĩ thuật đồ án việc đảm bảo việc tồn trữ nhiên liệu cho nhà máy mặt kinh tế kĩ thuật Để thiết kế hợp lý hệ thống bồn chứa dầu nhiên liệu cho nhà máy sản xuất mì ăn liền, trước hết người thiết kế phải hiểu rõ tính chất hóa lý nhiên liệu cần tồn trữ, điều kiện làm việc bồn chứa để lựa chọn loại vật liệu chế tạo thích hợp, tính toán đủ bền cho bồn chứa, tùy theo suất thực tế nhà máy lựa chọn thiết bị cần cung cấp nhiên liệu hợp lí Ngoài việc thiết kế thiết bị phụ trợ kèm bơm, van, hệ thống ống dẫn…, ý đến tính phòng chống cháy nổ, bố trí hợp lí bồn chứa cho diện tích không gian chiếm chỗ nhất, cần thiết để hệ thống sản xuất hoạt động cách liên hoàn đảm bảo an toàn Đồ án thực thể trình từ lý thuyết sang ứng dụng thực tế người thiết kế đặc biệt cần thiết với sinh viên ngành công nghệ Hóa học trình học tập công việc tương lai GVHD: Th.S Trần Quang Quới -3- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO CHƯƠNG I DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT 1.1 Giới thiệu chung dầu FO Dầu FO hay gọi dầu mazut, phân đoạn nặng thu chưng cất dầu thô parafin asphalt áp suất khí chân không Các dầu FO có điểm sôi cao Trong kĩ thuật người ta chia thành dầu FO nhẹ FO nặng Vì thế, đặc trưng hoá học dầu mazut có thay đổi đáng kể tất đặc trưng ảnh hưởng tới việc sử dụng chúng làm nhiên liệu kỹ thuật sử dụng để đạt hiệu cao 1.1.1 Các tiêu xác định chất lượng dầu FO a Hàm lượng lưu huỳnh Nhiên liệu đốt lò thường chứa lượng lưu huỳnh lớn, nồng độ thay đổi tuỳ theo loại Lưu huỳnh tồn nhiên liệu đốt lò nhiều dạng khác nhau, thông thường dạng hợp chất sulfua, disulfua hay dạng di vòng Khi bị đốt cháy lưu huỳnh chuyển thành SO 2, khí với khói thải thoát ngoài, thời gian chúng tiếp xác với oxy để chuyển phần thành khí SO3 Khi nhiệt độ dòng khí thải xuống thấp khí kết hợp với nước để tạo thành axit tương ướng, axit vô có độ ăn mòn kim loại lớn Thực tế axit sulfuaric gây ăn mòn nhiệt độ thấp 100 ÷ 150oC, axit sulfuarơ gây ăn mòn nhiệt độ thấp 40 ÷ 50oC Để hạn chế ăn mòn người ta thường dùng phương pháp sau - Dùng nhiên liệu đốt lò có hàm lượng lưu huỳnh thấp - Giảm lượng không khí thừa dòng khí GVHD: Th.S Trần Quang Quới -4- Lớp: DH07HD Đồ án môn học - Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Gửi cho bề mặt trao đổi nhiệt lớn nhiệt độ điểm sương khí - Dùng số kim loại oxyt kim loại (MgO, CaO) để chuyển SO2 thành hợp chất không ăn mòn CaO + SO2 + 1/2O2 = CaSO4 - Phương pháp vừa giảm ăn mòn vừa giảm ô nhiễm môi trường SO2, SO3 khói thải Ngoài vấn đề ăn mòn hàm lượng lưu huỳnh cao làm giảm nhiệt trị nhiên liệu đốt lò b Độ nhớt Cũng giống nhiên liệu Diesel hay nhiên liệu phản lực, trước bị đốt cháy nhiên liệu phun dạng hạt sương, từ hạt sương nhiên liệu bay tạo với không khí hỗn hợp cháy Quá trình bay nhanh hay chậm phụ thuộc nhiều vào chất nhiên liệu, kích thước hạt sương dầu phun Ở gốc độ độ nhớt ảnh hưởng sau: độ nhớt lớn kích thước hạt sương phun lớn, động lớn nên không gian trộn lẫn nhiên liệu với không khí lớn Tuy nhiên kích thước hạt lớn khả bay để tạo hỗn hợp cháy kém, điều làm cho trình cháy không hoàn toàn, làm giảm nhiệt cháy thải nhiều chất gây ô nhiễm cho môi trường Ngoài ảnh hưởng đến trình cháy độ nhớt lớn làm tăng trở lực ma sát hệ thống bơm c Tỷ trọng Tỷ trọng đại lượng quan trọng nhiên liệu đốt lò liên quan đến chất nhiên liệu, độ nhớt, độ bay nghĩa liên quan đến trình cháy nhiên liệu, tất vấn đề ta đề cập đến GVHD: Th.S Trần Quang Quới -5- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Ngoài ra, trình xử lý nhiên liệu, người ta tách loại nước phương pháp ly tâm yêu cầu tỷ trọng nhiên liệu nước phải khác để đảm bảo cho trình tách loại có hiệu Trong trình vận chuyển hay tồn chứa nước thường lẫn vào nhiên liệu, chênh lệch tỷ trọng hai loại lớn giúp cho trình lắng tách nước tốt d Hàm lượng nước Nước thành phần dầu mỏ có mặt dầu thô hay tất sản phẩm dầu mỏ Sự có mặt nước gây tác hại định Nước có mặt dầu thô hay sản phẩm từ nguồn gốc sau - Trong dầu thô ban đầu không tách loại hết trình xử lý - Do thở bồn chứa - Do thủng thiết bị đun nóng lại - Do lỗi chỗ nối - Nước nhiên liệu gây tác hại sau + Sự rít bơm, + Hiện tượng xâm thực, + Quá trình bay lớn dẫn đến hoạt động mỏ đốt không bình thường, + Sự có mặt nước gây rỉ bảo quản e Cặn Carbon Để đánh giá khả tạo cặn, người ta thường sử dụng tiêu chuẩn đặc trưng độ cốc hoá, tùy theo phương pháp tiến hành xác định cặn mà cặn thu gọi cặn carbon conradson cặn carbon rabostton Hàm lượng cặn cacbon conradson dầu nhiên liệu đốt lò thường dao động từ 5-10% khối lượng, có lên đến 20% khối lượng Tỷ lệ cao cặn cacbon GVHD: Th.S Trần Quang Quới -6- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO conradson nhiên liệu đốt lò cao luôn gây trở ngại cho trình cháy, làm tăng hàm lượng bụi chất thải rắn dòng khí thải f Hàm lượng tro Các hợp chất kim muối có dầu mỏ tập trung đa phần dầu cặn, đốt biến thành tro Tro có nhiều nhiên liệu đốt lò làm giảm hiệu sử dụng gây tắc ghi lò, làm giảm khả truyền nhiệt lò, nhiệt độ cao số kim loại Vanadi kết hợp với Sắt để tạo hợp kim tương ứng có nhiệt độ nóng chảy thấp dễ dẫn đến thủng lò g Nhiệt trị Nhiệt trị tiêu chất lượng quan trọng nhiên liệu đốt lò Thường nhiệt trị nhiên liệu đốt lò khác cao (>10000 cal/g) yếu tố làm cho nhiên liệu đốt lò sử dụng rộng rãi công nghiệp Nhiệt trị phụ thuộc vào thành phần hoá học Nếu thành phần nhiên liệu đốt lò có nhiều hydrocacbon mang đặc tính parafinic, có hydrocacbon thơm nhiều vòng trọng lượng phân tử bé nhiệt chúng cao Những thành phần không thuộc loại hydrocacbon dầu cặn có ảnh hưởng lớn đến nhiệt trị Các hợp chất lưu huỳnh dầu mỏ tập trung chủ yếu vào dầu cặn Sự có mặt lưu huỳnh làm giảm bớt nhiệt dầu cặn, khoảng 85 kcal/kg tính cho 1% lưu huỳnh h Điểm chớp cháy Cũng giống sản phẩm phẩm dầu mỏ khác, nhiên liệu đốt lò điểm chớp cháy đặc trưng cho mước độ hoả hoạn Ngoài tiêu nhiên liệu đốt lò phải đạt tiêu chất lượng khác điểm đông đặc, độ ổn định oxy hoá ’ GVHD: Th.S Trần Quang Quới -7- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO 1.1.2 Chỉ tiêu kĩ thuật dầu FO theo tiêu chuẩn Việt Nam a Phân loại theo tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6239:1997 phân nhiên liệu đốt lò thành loại sau Bảng 1.1 TCVN 6239:1997- Loại : FO N01 (2% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Khối lượng riêng 150C max Độ nhớt động học 400C max Điểm chớp lửa cốc kín, 0C Hàm lượng lưu huỳnh, % KL Điểm đông đặc, 0C max Hàm lượng nước, %TT max Hàm lượng tạp chất, %KL max Nhiệt trị, cal/g 9.Hàm lượng tro, % KL max 10 Cặn cacbon conradson, % KL max Phương pháp thử TCVN 3892-95 ASTM – D.445 ASTM- D93 ASTM –D.129 ASTM-D.97 ASTM-D.95 ASTM-D.473 ASTM-D.240 ASTM-D.482 ASTM-D.189 Mức quy định 0.965 87 66 2.2 +10 0.15 9800 0.15 Bảng 1.2 TCVN 6239:1997 – loại FO N02A (1.5% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Phương pháp thử Mức quy định Khối lượng riêng TCVN 3893-95 0.970 Độ nhớt động học 40 C max ASTM- D.445 180 Điểm chớp lửa cốc kín, C ASTM-D93 66 Hàm lượng lưu huỳnh, % KL ASTM-D129 1.5 Điểm đông đặc, C max ASTM-D97 +21 Hàm lượng nước, %TT max ASTM-D95 Hàm lượng tạp chất, %KL max ASTM-D.473 0.15 Nhiệt trị, cal/g ASTM-D.240 9800 Hàm lượng tro, % KL max ASTM-D.482 0.15 10 Cặn cacbon conradson, % KL max ASTM-D.189 10 Bảng 1.3 TCVN 6239:1997- Loại : FO N 2B(3% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Khối lượng riêng Độ nhớt động học 400C max Điểm chớp lửa cốc kín, 0C Hàm lượng lưu huỳnh, % KL GVHD: Th.S Trần Quang Quới -8- Phương pháp thử TCVN 3893-95 ASTM-D.445 ASTM-D93 Mức quy định 0.970 180 66 ASTM-D129 Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Điểm đông đặc, 0C max Hàm lượng nước, %TT max Hàm lượng tạp chất, %KL max Nhiệt trị, cal/g Hàm lượng tro, % KL max 10 Cặn cacbon conradson, % KL max ASTM-D97 ASTM-D95 ASTM-D.473 ASTM-D.240 ASTM-D.482 +21 0.15 9800 0.15 ASTM-D189 10 Bảng 1.4 TCVN 6239:1997- Loại N03 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Phương pháp thử Mức quy định Khối lượng riêng Độ nhớt động học 400C max Điểm chớp lửa cốc kín, 0C Hàm lượng lưu huỳnh, % KL Điểm đông đặc, 0C max Hàm lượng nước, %TT max Hàm lượng tạp chất, %KL max Nhiệt trị, cal/g Hàm lượng tro, % KL max 10 Cặn cacbon conradson, % KL max TCVN 3893-95 ASTM-D.445 ASTM-D93 ASTM-D129 ASTM-D97 ASTM-D95 ASTM-D.473 ASTM-D.240 ASTM-D.482 0.991 380 66 +21 0.15 9800 0.35 ASTM-D189 14 GVHD: Th.S Trần Quang Quới -9- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO b Tiêu chuẩn sở nhiên liệu đốt lò Tiêu chuẩn TCCS 04:2009/PETROLIMEX tài liệu quy định yêu cầu đặc tính kỹ thuật sản phẩm nhiên liệu đốt lò (FO) dùng lò đốt công nghiệp Bảng 1.5 TCCS 04:2009/Petrolimex FON 2B Mức FON02B FON03 (3,0 S) (3,5 S) (380) Tên tiêu Khối lượng riêng 150C, kg/l, max TCVN 0,970 0,991 0,991 180 Điểm chớp lửa cốc kín, 0C Cặn 180 380 66 66 60 14 16 16 cacbon Conradson, % khối lượng, max Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng, max Hàm lượng tro, % 3,0 3,5 3,5 0,15 0,15 - Mùa hè, max +24 +24 +24 - Mùa đông, max Nhiệt trị, cal/g, +15 +9 +24 10200 9800 - 1,0 1,0 0,5 Hàm lượng nước, % thể tích, max 6594:2007 D1298-05)/IP 3197:2007 (ASTM D445-06)/IP 711 TCVN 2693:2007 (ASTM D93-06)/IP34 TCVN 6324:2006 (ASTM D189-05)/IP13 TCVN 3172:2008 0,15 khối lượng max Điểm đông đặc, 0C (ASTM 160 TCVN Độ nhớt động học 500C, cSt, max Phương pháp thử GVHD: Th.S Trần Quang Quới -10- (ASTM D4294- 06)/IP336/IP61 TCVN 2690:2007 (ASTM D482-03)/IP4 TCVN 3753:2007 (ASTM D97-05a)/IP15 ASTM D240/IP 12 TCVN 2692:2007 (ASTM D95-05el)/IP74 Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Chiều dày bích h=8mm Đường kính bích D=140mm Đường kính vòng bu lông Db=110mm 2.4 Các thiết bị phục vụ cho hệ thống bồn chứa - Chọn đường ống dẫn nhiên liệu vào có đường kính 45mm, dày 5mm - Chọn đường ống dẫn nhiên liệu có đường kính 45mm, dày 5mm 2.4.1 Chọn bơm để bơm nhiên liệu từ bể trung gian vào đốt nồi - Trở lực đường ống vào : H = p + H ô Hô = Ta có: ρ FO v λ.l ( + ∑ ϕc ) 2.g d Với : - v : vận tốc nhiên liệu ống, ta có 4.Q 4.0, 09.10−3 v= = = 0, 072(m / s ) π d 3,14.(0, 04) - ρFO = 991( kg / m ) - l= 3(m) - λ : hệ số ma sát dọc đường, tính toán theo chuẩn số Renoyld Ta có Chuẩn số Renoyld Re = v.d ρ 0, 072.0, 045.991 = = 15856 µ 180.10−6 Chọn vật liệu làm ống thép CT3 Độ nhám thép CT3: ∆ = 0, 2mm Tính Re giới hạn Ta có : Re Ktr = 10 d 45 = 10 = 2250 ∆ 0, GVHD: Th.S Trần Quang Quới -29- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Re Kn = 500 d 45 = 500 = 112500 ∆ 0, Vì Re Ktr < Re < Re Kn ⇒ dòng chảy rối không hoàn toàn thành nhám Hệ số ma sát dọc đường λ tính theo công thức 1, 46.∆ 100 0,25 1, 46.0, 100 0,25 λ = 0,1.( + ) = 0,1.( + ) = 0, 034 d Re 45 15856 ϕc : hệ số cản cục qua co-cut, van Từ nồi đến bể chứa trung gian có: co cung 90, van thường Ta có ϕco 90 = 0,9 ; ϕvan = 4,9 (Trang 20, [4]) Suy ∑ϕ c = 5.0,9 + 4,9 = 9, Vậy: H = 200 + 991.0, 072 0, 034.3 ( + 9, 4) = 242, 4mmH 2O 2.9,81 0, 045 Công suất động kéo bơm N= ρ g.Q.H 991.9,81.0, 072.0.2422 = = 0, 23( KW) 1000.η 1000.0, 75 Vì nhiên liệu FO có độ nhớt cao nên ta sử dụng bơm bánh làm bơm vận chuyển nhiên liệu Tra bảng tài liệu [3] chọn bơm kiểu MSL 200RV - Lưu lượng: 8(m3/h) - Áp suất đẩy: 3,3(kg/m2) - Đường kính ống hút 50mm - Đường kính ống xả 50mm - Công suất động 2,2 KW 2.4.2 Chọn bơm để bơm nhiên liệu từ xitec vào bể chứa trung gian Giả sử nhà máy làm việc ca/ ngày, tức 8.2=16 h/ ngày Bộ đốt nồi làm việc 50% tức 8h tiêu tốn hết: 315.8=2520 (l) Thể tích bể chứa trung gian 2941 l Như để đảm bảo cho nồi làm việc liên tục ngày sau ngày làm việc ta cần nạp dầu cho bể trung GVHD: Th.S Trần Quang Quới -30- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO gian Thời gian nạp liệu lần giả sử giờ, 1h cần nạp 1260 lít dầu Tức Qnạp liệu=1260 (l/h)=0,35.10 -3 (m3/s) Trở lực đường ống vào : H = p + H ô ρ FO v λ.l ( + ∑ ϕc ) Ta có: H ô = 2.g d Với - v vận tốc nhiên liệu ống, ta có v= 4.Q 4.0,35.10−3 = = 0, 22(m / s ) π d 3,14.(0, 045) - ρFO = 991( kg / m ) - l= 16,5(m) - λ :hệ số ma sát dọc đường, tính toán theo chuẩn số Renoyld Ta có Chuẩn số Renoyld Re = v.d ρ 0, 22.0, 045.991 = = 54505 µ 180.10−6 Chọn vật liệu làm ống thép CT3 Độ nhám thép CT3 : ∆ = 0, 2mm Tính Re giới hạn Ta có : Re Ktr = 10 Re Kn = 500 d 45 = 10 = 2250 ∆ 0, d 45 = 500 = 112500 ∆ 0, Vì Re Ktr < Re < Re Kn ⇒ dòng chảy rối không hoàn toàn thành nhám Hệ số ma sát dọc đường λ tính theo công thức 1, 46.∆ 100 0,25 1, 46.0, 100 0,25 λ = 0,1.( + ) = 0,1.( + ) = 0, 03 d Re 45 54505 ϕc : hệ số cản cục qua co-cut, van GVHD: Th.S Trần Quang Quới -31- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Từ nồi đến bể chứa trung gian có: co T, 11 co 90, van thường Ta có ϕco 90 = 0,9 ; ϕvan = 4,9 ; ϕcoT = 1,8 (Trang 20, [4]) Suy ra: ∑ϕ c = 11.0,9 + 4.4,9 + 1,8 = 31,3 Vậy: H = 200 + 991.0, 22 0, 03.16,5 ( + 31,3) = 670mmH 2O 2.9,81 0, 045 Công suất động kéo bơm N= ρ g.Q.H 991.9,81.0, 22.0.67 = = 1,91( KW) 1000.η 1000.0, 75 Tra bảng tài liệu [3] chọn bơm kiểu MSL 200RV - Lưu lượng: 8(m3/h) - Áp suất đẩy: 3,3(kg/m2) - Đường kính ống hút 50mm - Đường kính ống xả 50mm - Công suất động 2,2 KW GVHD: Th.S Trần Quang Quới -32- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO CHƯƠNG III CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 3.1 Hệ thống van Van sử dụng thêm hệ thống để ngắt chuyển điều chỉnh dòng chất lỏng Dựa vào chức van, thay đổi trạng thái dòng van, điều chỉnh tay, tự động nhờ cài tín hiệu từ thiết bị điều khiển, van tự động để tác động để thay đổi chế độ hệ thống Một số loại van ứng dụng chúng mô tả phần 3.1.1 Van chặn Van chặn loại van dùng để ngăn dòng chảy phần dòng chảy nhằm đạt dòng chảy sau van Yêu cầu thiết kế van chặn đưa trở lực dòng tối thiểu vị trí hoàn toàn mở đạt đặc tính dòng kín vị trí hoàn toàn đóng Van cổng, van cầu, van bi, van bướm, van màng đáp ứng tất yêu cầu mức độ khác nhau, sử dụng rộng rãi việc đóng cắt Những kiểu van thực tế đánh giá thông số sau: - Chênh áp Độ kín Đặc tính dòng chất lỏng Kín hệ thống Yêu cầu tác động Chi phí ban đầu Bảo dưỡng 3.1.2 Van cổng hay van cửa GVHD: Th.S Trần Quang Quới -33- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Hình 3.1 Hình ảnh minh họa van chặn Được thiết kế để làm việc van chặn Khi làm việc, loại van thường đóng hoàn toàn mở hoàn toàn Khi mở hoàn toàn, chất lỏng khí chảy qua van đường thẳng với trở lực thấp Kết tổn thất áp lực qua van tối thiểu Van cửa không nên dùng để điều chỉnh tiết lưu dòng chảy đạt điều khiển xác Hơn nữa, vận tốc dòng chảy cao vị trí van mở phần tạo nên mài mòn đĩa bề mặt van Đĩa van không mở hoàn toàn bị rung động Van cửa bao gồm phận chính: Thân van, cổ van khung van Thân van thường gắn với đường ống mặt bích, ống vít nối hàn Cổ van bao gồm phần chuyển động ghép vào thân thông thường bulong phép bảo dưỡng lau chùi Khung van bao gồm ty van, cửa van, đĩa van đế van hình nhẫn Hai loại van cửa kiểu van hình nêm kiểu van hai đĩa Ngoài có số van cải tiến từ hai loại đĩa 3.1.3 Van cầu GVHD: Th.S Trần Quang Quới -34- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Hình 3.2 Hình ảnh minh họa van cầu Van cầu truyền thống dùng để chặn dòng chảy Mặc dù van cầu tạo nên tổn thất áp lực cao van thẳng dùng trường hợp tổn thất áp lực yếu tố điều khiển Van cầu bao gồm: van cầu kiểu chữ Y van góc Van cầu thường sử dụng để điều chỉnh lưu lượng Van cầu thường loại có ty ren trơn trừ van loại lớn có kết cấu bề bắt bulong đòn gánh Van cầu van tồn thường xuyên nhất, kiểu van khác có thân cầu GVHD: Th.S Trần Quang Quới -35- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO 3.2 Hệ thống xả Hình 3.3 Hình ảnh minh họa hệ thống xả Van an toàn van xả áp suất thiết bị tự động xả áp suất thiết bị tự động xả áp suất sử dụng bảo vệ áp đường ống thiết bị Van bảo vệ hệ thống cách xả áp lực dư thừa Ở áp suất bình thường, đĩa van đóng vào đế van cố định lò xo bị nén từ trước áp lực hệ thống tăng lên, áp lực tạo chất lỏng đĩa van tăng gần áp lực lò xo Khi mà áp lực cân bằng, chất lỏng chảy qua cửa van Van xả áp thường dùng cho chất lỏng Chức van giống van xả áp an toàn khác chất lỏng không giãn nở 3.3 Dụng cụ đo Trong bể chứa dầu thô sản phẩm dầu mỏ, người ta thường sử dụng dụng cụ đo để xác định - Các thông số hóa lý sản phẩm nhiệt độ, áp suất… - Các thông số nói lên tính an toàn sản phẩm tồn trữ độ bay hơi, áp suất bão hòa bề mặt, nhiệt độ sản phẩm … - Các thông số liên quan đến vấn đề vận chuyển dư lượng, khối lượng, mực chất lỏng … GVHD: Th.S Trần Quang Quới -36- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO - Tất thông số có nhiều hình thức hiển thị khác tùy theo loại dụng cụ sử dụng: thang chia vạch, dạng số, lưu đồ hay hình máy tính - Các tính chất bất biến độ xác, độ ổn định - Các tính chất động độ nhạy, độ tin cậy 3.3.1 Thiết bị đo nhiệt độ Các dụng cụ đo công nghiệp nói chung: nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế lưỡng kim, nhiệt kế áp suất – lò xo, cặp nhiệt điện, nhiệt kế điện trở, nhiệt kế đo nhiệt độ cao Trong hệ thống bồn bể công nghiệp dầu khí, người ta thường sử dụng loại nhiệt kế sau - Nhiệt kế lưỡng kim - Nhiệt kế áp suất lò xo - Cặp nhiệt điện - Nhiệt kế điện trở 3.3.2 Thiết bị đo mức chất lỏng Với bồn chứa sản phẩm dầu mỏ dạng lỏng người ta quan tâm đến mực chất lỏng Khi xuất không xuất hết nhập không nhập đầy Để đảm bảo điều người vận hành cần phải biết chất lỏng dâng đến mực bồn Các dụng cụ đo mực chất lỏng đa dạng ví dụ dạng đo trực tiếp - Phao Phao chiếm chỗ Đầu tiếp xúc trực tiếp Đầu dò điện Ngoài có loại dụng cụ đo mực chất lỏng gián tiếp như: - Dụng cụ đo dùng áp suất thủy tĩnh - Dụng cụ đo dùng xạ - Dụng cụ đo thay đổi khối lượng a Phao Phao loại dụng cụ kiểm soát mực chất lỏng thông dụng Phao đơn giản phao vị trí Loại gồm có phao nhựa nối với tay đòn Cánh tay đòn điều khiển van cấp liệu GVHD: Th.S Trần Quang Quới -37- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO cho bồn trạng thái đóng hay mở Khi mực chất lỏng vị trí mong muốn, phao ngang với mực chất lỏng cần bơm, tác động lên van thông qua cánh tay đòn làm đóng van lại Phao gắn bồn hay gắn bình bên thông với bồn Một số van không dùng cánh tay đòn mà dùng khí nén để điều chỉnh van cấp liệu cho bồn Điều có lợi chỗ tăng độ nhạy cho van tăng chi phí thiết bị đáng kể Loại phao di động hình bánh rán cho phép người vận hành theo dõi mực chất lỏng dâng lên bồn, phao di chuyển dọc theo mực ống nhúng chìm bồn Phao nam châm Một nam châm khác đặt ống dâng theo phao dâng nhờ lực từ hai nam châm Kim thang chia vạch nối với nam châm ống dây cáp b Phao chiếm chỗ Nguyên tắc hoạt động lại dựa lực đẩy Acsimet Chất lỏng dâng cao lực Acsimet dâng mạnh giá trị khối lượng phao dâng mạnh giá trị khối lượng phao cân giảm Bằng cách quan sát khối lượng, người vận hành biết chất lỏng dâng đến mức 3.4 Các thiết bị hỗ trợ khác Các thiết bị giúp kiểm tra bồn, thông số kỹ thuật bồn Các tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn API Các thiết bị đo chiều cao bồn, độ lún nền, kiểm soát chu vi độ méo bồn, bề dày bồn qua trình dự trữ, hệ thống đường ống nối vào bồn Ngoài có thiết bị đo tỷ trọng, đo nhiệt độ dầu, nhiệt thiết bị đo hàm lượng cặn bồn Song song cần thiết kế thêm cầu thang xoáy giúp kiểm tra phận đỉnh bồn nắp bồn, hệ thống làm mát… 3.4.1 Cửa người GVHD: Th.S Trần Quang Quới -38- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Mỗi bồn chứa có 1-2 cửa người lắp đặt thành bồn, chế tạo loại vật liệu với thân bồn Cửa người thiết kế để thuận lợi thao tác vệ sinh, sửa chữa bồn quan sát mực chất lỏng bồn 3.4.2 Bích nối Mặt bích phân quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Các loại mặt bích chủ yếu là: bích liền, bích tự do, bích rèn Đối với đường ống dẫn nhiên liệu ta sử dụng bích tự 3.4.3 Đê chắn lửa Thường làm đất bê tong, có bề dày chiều cao đủ lớn để chứa hết chất lỏng có bồn có cố Trong trường hợp xảy cố (vỡ bồn, cháy …) tường ngăn chất lỏng lại đến bơm sang bồn khác có biện pháp xử lý đồng thời bảo vệ, cách ly bồn chứa công trình sở kế cận trường hợp xảy cố, cô lập đám cháy tránh lây sang khu vực khác 3.4.4 Hệ thống làm mát Trong trình tồn trữ, với điều kiện nhiệt độ môi trường cao nhiệt độ giới hạn cho phép làm cho nhiệt độ bồn sản phẩm tồn trữ tăng Đâu nguyên nhân làm giảm độ bền vật liệu chế tạo bồn việc gây thất thoát cháy nổ sản phẩm Do ta cần phải làm mát bồn hệ thống ống nước uốn cong theo thân bồn phía nắp, dọc theo ống ta khoan nhiều lỗ tròn cách nước làm mát toàn bồn chứa 3.4.5 Hệ thống chống tĩnh điện Do sản phẩm dầu khí trình tồn trữ xuất phần tử tích điện, tích điện đủ lớn gây tượng phóng điện GVHD: Th.S Trần Quang Quới -39- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO gây cháy nổ nguy hiểm Để tránh tượng phóng điện trình tồn trữ ta cần phải dùng biện pháp nối đất thiết bị cọc tiếp đất 3.4.6 Thiết bị phát rò rỉ Trong trình thi công bồn kiểm tra khả rò rỉ đạt yêu cầu vào hoạt động Tuy nhiên trình vận hành phát sinh vết nứt, lỗ rạn va chạm học hay tác động ăn mòn lưu chất chứa bồn Khi lưu chất rò rỉ gây thất thoát sản phẩm, ô nhiễm môi trường, dễ gây cháy nổ giảm độ bền bền Với cố rò rỉ lớn chất lỏng phát dễ dàng cách quan sát hay đồng hồ đo áp Với vụ rò rỉ nhỏ khó phát hiện, để lâu ngày nguy hiểm người ta tiến hành kiểm tra định kỳ thiết bị chuyên dụng 3.4.7 Hệ thống phòng cháy, chữa cháy Lắp cột thu lôi khu vực bồn chứa để đề phòng sét, cột thu lôi phải đủ cao bố trí khu vực Sử dụng thiết bị chuyên dụng thao tác tránh tích điện cháy nổ Lắp đặt hệ thống vòi nước bồn, đảm bảo đủ nước chứa cho bồn Trên hệ thống cấy thêm hệ thống ống dẫn bọt chữa cháy Nếu có xảy cố bọt chữa cháy theo nước phun vào đám cháy cô lập đám cháy ngăn không cho tiếp xúc với không khí dập tắt đám cháy Lắp đặt cột nước chữa cháy vị trí thích hợp cho lúc chữa cháy cho hai khu vực khác Nguồn nước phải đảm bảo cung cấp đủ cho nhu cầu Cần phải trì áp lực cho vòi phun nước chữa lửa để đảm bảo an toàn cho nhân viên chữa cháy Trên thành đê chắn lửa bố trí vòi phun bọt chữa cháy cần thiết Các hệ thống phun nước bọt chữa cháy hoạt động tự động có cố bán tự động GVHD: Th.S Trần Quang Quới -40- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Lắp đặt hệ thống vòi nước bồn chứa đủ để tưới nước cho toàn vùng chứa vòi phun với tốc độ 0,04 lmp gal/min/ft bề mặt bồn Các vòi nước máy phải lắp đặt vị trí thích hợp cho cung cấp nước chữa cháy cho hai vị trí có cố Nguồn nước phải đủ cung cấp (kể lượng nước dùng tưới cho bồn) Áp suất vòi chữa cháy phải lớn 8kg/cm2 Phải hệ thống tưới nước di động, dùng để tưới bảo vệ cho người đóng van gần nơi cháy Van giảm áp lắp đặt bồn phải nối trực tiếp vào phần bên bồn ống thông thẳng đứng cao 2m Phải có thêm bình chữa cháy hóa học thích hợp Vị trí đặt bình phải gần nơi dễ xảy cháy nổ GVHD: Th.S Trần Quang Quới -41- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO KẾT LUẬN Như việc thiết kế hệ thống bồn chứa nhiên liệu cho nhà máy sản xuất mì ăn liền vừa mang lại cho người thực thiết kế nhìn tổng quan hệ thống sản xuất thực tế vừa đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật cho nhà sản xuất, an toàn đưa vào thực tiễn Công việc thiết kế không tính đến việc cung cấp nhiên liệu cho nhà máy mà kể đến việc nhập dầu nhiên liệu đầu vào, trình sử dụng nhiên liệu, hệ thống an toàn sử dụng, yêu cầu làm việc thực tế nhà máy GVHD: Th.S Trần Quang Quới -42- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] KS Hồ Lê Viên (2006) Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập I, Tập II Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2].Th.S Kiều Đình Kiểm (2005) Các sản phẩm dầu mỏ & hóa dầu Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3].Vinatesco group (2010) Rotary Gear Pumps [4].Bộ môn máy thiết bị (2007).Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt truyền khối [5].Nguyễn Thị Phương, Lê Song Giang (2001).Cơ lưu chất tóm tắt lý thuyết tập Lưu hành nội GVHD: Th.S Trần Quang Quới -43- Lớp: DH07HD [...]... D 656 0/IP 143 5 - - lượng, max 17 Hàm lượng cặn tổng, % khối lượng, IP 50 1 ASTM D4870/IP 3 75 0,1 - - max 1.2 Sơ đồ của hệ thống bồn chứa dầu FO GVHD: Th.S Trần Quang Quới -11- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Hình 1.1 Hình ảnh một cách tổng quan của hệ thống GVHD: Th.S Trần Quang Quới -12- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO CHƯƠNG II NỘI DUNG TÍNH TOÁN 2.1 Tính. .. toán lưu lượng dầu FO để cung cấp cho bộ đốt nồi hơi Nhiệt hóa hơi của H2O ở 9at là 2040 KJ/Kg Nhiệt hóa hơi của H2O ở 9at là 174 ,5 oC Q1: nhiệt hóa hơi 5 tấn nước thành hơi ở 9at Ta có Q1=2040 .50 00 = 10200000 (KJ)= 2704 853 (Kcal) Vì hiệu suất nồi hơi là 90% nên Q1 = (10200000100): 90 = 11333334 (KJ) Q2: Nhiệt trị của nhiên liệu Ta có Q2= 950 0 (Kcal/Kg) ⇒ Lưu lượng cần để cung cấp cho bộ đốt nồi hơi. .. Q= Q1 2704 853 = = 2 85. 1,1 05 = 3 15( l / h) = 0, 09.10 −3 ( m3 / s) Q2 950 0 Với dFO = 1,1 05( kg/l) 2.2 Tính toán các thông số kỹ thuật của xitec Để tồn chứa 50 000 lít dầu; ta sẽ thiết kế làm hai xitec, mỗi xitec 25 000 lít Khi nhập vào xitec, áp suất bơm khoảng 200 mm H 2O Bể chứa chịu áp suất trong Chọn đường kính xitec là D t=2400 mm, chọn hai nắp là nắp Elip 2.2.1 .Thiết kế phần hình trụ của xitec Để... bể chứa trung gian Giả sử nhà máy làm việc 2 ca/ ngày, tức là 8.2=16 h/ ngày Bộ đốt nồi hơi làm việc 50 % tức là trong 8h sẽ tiêu tốn hết: 3 15. 8= 252 0 (l) Thể tích bể chứa trung gian là 2941 l Như vậy để đảm bảo cho nồi hơi làm việc liên tục trong ngày tiếp theo thì sau 1 ngày làm việc ta cần nạp dầu cho bể trung GVHD: Th.S Trần Quang Quới -30- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO. .. FO = 991( kg / m ) - l= 3(m) - λ : hệ số ma sát dọc đường, được tính toán theo chuẩn số Renoyld Ta có Chuẩn số Renoyld Re = v.d ρ 0, 072.0, 0 45. 991 = = 158 56 µ 180.10−6 Chọn vật liệu làm ống là thép CT3 Độ nhám thép CT3: ∆ = 0, 2mm Tính Re giới hạn Ta có : Re Ktr = 10 d 45 = 10 = 2 250 ∆ 0, 2 GVHD: Th.S Trần Quang Quới -29- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Re Kn = 50 0 d 45 = 50 0... Tính chiều dài phần trụ của bể trung gian • Với hệ số chứa khoảng 85% thì thể tích cần thiết của xitec là GVHD: Th.S Trần Quang Quới -24- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Vbể= • Thiết kế hệ thống bồn chứa FO V 1 ,5 = = 1, 76( m3 ) 0, 85 0, 85 Thể tích phần hình trụ là Vtrụ=Vbể - Vnắp – Vđáy Với Vnắp =54 ,5. 10-3 m3 khi chọn Dt=0,7 m Vđáy=109.10-3 m3 khi chọn Dt=0,7 m (Bảng XIII.21, Tr 394, [1]) ⇒ Vtrụ=1,76 – (54 ,5. .. 8(m3/h) - Áp suất đẩy: 3,3(kg/m2) - Đường kính ống hút 50 mm - Đường kính ống xả 50 mm - Công suất động cơ 2,2 KW GVHD: Th.S Trần Quang Quới -32- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO CHƯƠNG III CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 3.1 Hệ thống van Van được sử dụng thêm trong hệ thống để ngắt chuyển hoặc điều chỉnh dòng chất lỏng Dựa vào chức năng của van, sự thay đổi trong trạng thái dòng của van, có... Tr 3 85, [1]) 3,8.[σ u ].k ϕh − p 2.ht Trong đó: - Dt : đường kính trong cửa nắp Dt =0,7 m - p : áp suất trong p=p1+p2 GVHD: Th.S Trần Quang Quới - 25- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO với p1: áp suất dư của bể khi làm việc p1=2000 N/m2 - p2: áp suất thủy tĩnh của dầu lên bể p2= γ g.h = 991.9,81.0, 7 = 68 05, 2( N / m 2 ) ⇒ p=p1+p2=2000 + 68 05, 2 = 88 05, 2 (N/m2) [σ u ] : ứng suất. .. Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Xác định ϕ : ϕ= ltru − ∑ d ltru (CT XIII.16, Tr 362, [1]) Với ltrụ: chiều dài phần trụ Trên thân bố trí 1 lỗ cửa người d =50 0mm Suy ra: ϕ = 3 650 − 50 0 = 0,86 3 650 Thay các thông số trên vào công thức ta tính được chiều dày thân bể s= 0, 7.88 05, 2 6 2.1 45. 10 0, 85 − 88 05, 2 + 0, 003 = 3, 2.10−3 ( m) = 3, 2(mm) 2.3.4 Thiết kế đáy bể Hình 2.4 Minh họa... đỡ l =3, 45 m L: chiều dài bồn chứa L=6,88 m ⇒M = 26930 ,56 .9,81 (2.3, 45 − 6,88) = 660, 472 8 GVHD: Th.S Trần Quang Quới -18- Lớp: DH07HD Đồ án môn học Thiết kế hệ thống bồn chứa FO Mômen chống uống tại tiết diện nguy hiểm là π Dt2 π (2, 4) 2 W= ( s − c ) = (0, 0 05 − 0, 003) = 9, 05. 10 −3 (m3) 4 4 Ứng suất tương đương của thân thiết bị do tải trọng ngoài tác dụng σ td = 0,8 M 660, 472 = 0,8 = 58 , 4.103 ... Thiết kế hệ thống bồn chứa FO KẾT LUẬN Như việc thiết kế hệ thống bồn chứa nhiên liệu cho nhà máy sản xuất mì ăn liền vừa mang lại cho người thực thiết kế nhìn tổng quan hệ thống sản xuất thực... ĐỒ ÁN Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa dầu FO cung cấp cho nồi suất tấn/giờ nhà máy sản xuất mì ăn liền đồ án có tính ứng dụng cao thực tiễn Việc từ lý thuyết đến thiết kế đồ án đưa... môn học “ Quá trình thiết bị CNHH Thực Phẩm” sau chúng em xin trình bày đề tài Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa dầu FO cung cấp cho nồi suất tấn/giờ nhà máy sản xuất mì ăn liền Nhóm thực đồ