Nâng Cao Công Suất Lò Đốt Công Nghiệp Trong Nhà Máy Lọc Dầu Bằng HTRI Xfh® Ultra

Nghiên cứu điển hình này minh họa cách sử dụng phần mềm mô phỏng và đánh giá lò đốt công nghiệp tiên tiến Xfh® Ultra 1.0 của HTRI để tăng công suất lò đốt trong nhà máy lọc dầu. Cụ thể, lò đốt trong phân xưởng chưng cất dầu thô (Crude Distillation Unit - CDU) được xác định là điểm nghẽn giới hạn thông lượng. Bằng cách thiết lập tính toán cơ sở và mô phỏng các yếu tố đóng cặn (fouling factors), Xfh® Ultra đã giúp xác định rằng việc tăng thông lượng thêm 20% là khả thi và an toàn, đồng thời đảm bảo các giới hạn nhiệt độ của vật liệu không bị vượt quá.

Giới thiệu

Lò đốt công nghiệp là thiết bị cốt lõi trong các nhà máy lọc dầu, chịu trách nhiệm cung cấp nhiệt lượng cần thiết cho các quá trình chưng cất và phản ứng. Hiệu suất và công suất của lò đốt có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất tổng thể của nhà máy. Tuy nhiên, theo thời gian vận hành hoặc do nhu cầu tăng công suất sản xuất, lò đốt có thể trở thành điểm nghẽn, giới hạn khả năng xử lý. Việc đánh giá và tối ưu hóa công suất của lò đốt đòi hỏi một công cụ mô phỏng chính xác và đáng tin cậy để đảm bảo an toàn vận hành, tuổi thọ thiết bị và hiệu quả kinh tế.

Vấn đề và Mục tiêu

Một nhà máy lọc dầu đã xác định lò đốt trong đơn vị chưng cất dầu thô (CDU) của mình là một điểm nghẽn nghiêm trọng, làm hạn chế thông lượng xử lý. Vấn đề đặt ra là liệu có thể tăng công suất của lò đốt một cách an toàn để đáp ứng nhu cầu sản xuất cao hơn.

Mục tiêu của nghiên cứu này là:

•    Đánh giá khả năng tăng công suất hoặc tải nhiệt tối đa mà lò đốt có thể đạt được một cách an toàn.

•    Xác định liệu việc tăng thông lượng có gây ra các vấn đề về nhiệt độ vật liệu, đặc biệt là nhiệt độ màng (film temperature) và nhiệt độ ống, có thể dẫn đến hình thành cốc (coking) hoặc hư hỏng thiết bị hay không.

Sơ đồ tương tác Xfh Ultra

Ứng dụng Xfh® Ultra

Để giải quyết vấn đề, các kỹ sư đã sử dụng HTRI Xfh® Ultra 1.0, công cụ mô phỏng và đánh giá lò đốt công nghiệp mới của HTRI. Xfh® Ultra được thiết kế để cung cấp khả năng phân tích chi tiết và chính xác hiệu suất nhiệt và thủy lực của lò đốt.

Các bước thực hiện bao gồm:

1.    Thiết lập Baseline: Một tính toán cơ sở (baseline calculation) đã được thiết lập trong Xfh® Ultra để khớp với dữ liệu vận hành thực tế của nhà máy. Điều này bao gồm việc mô phỏng các yếu tố đóng cặn (fouling factors) của ống để phản ánh chính xác hiệu suất hiện tại của lò đốt.

2.    Mô phỏng Kịch bản Tăng Tải: Sau khi mô hình baseline được hiệu chỉnh, các kỹ sư đã tiến hành mô phỏng kịch bản tăng tải. Thông lượng của dầu thô được tăng thêm 20%, tương đương với 168 kg/s.

3.    Tính toán và Phân tích: Phần mềm Xfh® Ultra sau đó đã tính toán lượng nhiên liệu cần thiết và nhiệt lượng đầu vào tương ứng để đạt được thông lượng mới trong khi vẫn duy trì các điều kiện đầu ra của quá trình. Quan trọng hơn, phần mềm đã phân tích các thông số nhiệt độ quan trọng như nhiệt độ màng đỉnh (peak film temperature) và nhiệt độ ống để đảm bảo rằng chúng vẫn nằm trong giới hạn an toàn vật liệu.

Kết quả 

Kết quả từ mô phỏng bằng Xfh® Ultra cho thấy nhà máy lọc dầu hoàn toàn có thể tăng thông lượng của lò đốt lên 20% một cách an toàn. Các phân tích về nhiệt độ màng đỉnh và nhiệt độ ống xác nhận rằng việc tăng tải này không vượt quá giới hạn nhiệt độ vật liệu cho phép, do đó giảm thiểu rủi ro hình thành cốc và hư hỏng ống.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tăng công suất vượt quá 20% trong điều kiện vận hành hiện tại không được khuyến nghị, vì điều đó có thể đẩy nhiệt độ vật liệu lên mức nguy hiểm. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc mô phỏng chính xác để xác định giới hạn vận hành an toàn.

Ý nghĩa thực tiễn từ giải pháp Xfh® Ultra

Nghiên cứu điển hình này chứng minh rằng Xfh® Ultra là một công cụ mạnh mẽ và hiệu quả để:

•    Xác định tiềm năng tăng công suất: Giúp các nhà máy lọc dầu nhanh chóng đánh giá và xác định khả năng tăng công suất của lò đốt mà không cần thử nghiệm thực tế tốn kém và rủi ro.

•    Đảm bảo an toàn vận hành: Cung cấp thông tin chi tiết về các thông số nhiệt độ quan trọng, cho phép các kỹ sư đảm bảo rằng việc tăng tải không vượt quá giới hạn an toàn của vật liệu và thiết bị.

•    Tối ưu hóa hiệu suất: Hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên dữ liệu để tối đa hóa thông lượng đồng thời duy trì hiệu suất và tuổi thọ của lò đốt.

Việc áp dụng Xfh® Ultra giúp các nhà máy lọc dầu có thể đưa ra các quyết định sáng suốt về việc nâng cấp hoặc thay đổi chế độ vận hành lò đốt, từ đó tối đa hóa năng suất và lợi nhuận mà vẫn duy trì độ tin cậy và an toàn của hệ thống.

Kết luận

Phần mềm Xfh® Ultra của HTRI là một công cụ không thể thiếu cho các kỹ sư trong ngành lọc hóa dầu. Nó cung cấp khả năng phân tích sâu rộng và chính xác, cho phép các nhà máy lọc dầu vượt qua các điểm nghẽn về công suất, cải thiện hiệu quả hoạt động và tăng cường khả năng cạnh tranh trong bối cảnh thị trường biến động. Trường hợp nghiên cứu này đã minh chứng rõ ràng về khả năng của Xfh® Ultra trong việc tăng cường công suất lò đốt một cách an toàn và hiệu quả.