Giải pháp giúp tiết kiệm năng lượng, hướng đến phát triển xanh tại BSR

Tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất (do Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn-BSR quản lý, vận hành) có 14 phân xưởng chính và phân xưởng cracking xúc tác tầng sôi cặn dầu (RFCC) được xem là phân xưởng quan trọng nhất, có nhiệm vụ chuyển hóa phân đoạn dầu cặn (Residue) từ phân xưởng chưng cất dầu thô khí quyển CDU. Phân xưởng RFCC có cấu tạo gồm 3 cụm chính là cụm phản ứng, cụm phân tách và cụm thu hồi. Trong đó, cụm phản ứng được thiết kế với quạt cấp khí có nhiệm vụ cung cấp đủ lượng không khí cho quá trình đốt hoàn toàn cốc (coke) ở các thiết bị tái sinh và duy trì tuần hoàn xúc tác liên tục trong hệ thống.

Quạt cấp khí tại phân xưởng RFCC được thiết kế với 2 chế độ vận hành gồm điều chỉnh lưu lượng khí bằng thay đổi độ mở van đầu vào (IGV - Inlet Guide Vanes) và điều chỉnh lưu lượng khí bằng thay đổi tốc độ quạt (SCM - Speed Control Mode). Tuy có 2 chế độ vận hành, nhưng kể từ khi nhà máy được đưa vào vận hành (2009), quạt chỉ được nhà sản xuất thiết bị gốc/nhà bản quyền công nghệ tư vấn, hướng dẫn và khuyến cáo chỉ vận hành quạt liên tục trong vận hành bình thường theo chế độ thay đổi độ mở van đầu vào (IGV) để điều chỉnh lưu lượng khí cấp, còn chế độ vận hành thay đổi tốc độ quạt “SCM” chỉ được lựa chọn để thực hiện quá trình sấy khô (dry out) vật liệu chịu lửa của cụm phản ứng-tái sinh trong lần khởi động đầu tiên sau khi hoàn thành xây dựng (initial startup). Do đó, chế độ điều chỉnh lưu lượng khí bằng thay đổi tốc độ quạt (SCM) này chưa được nghiên cứu, đánh giá và chạy thử nghiệm cho quạt để sử dụng chạy liên tục trong vận hành bình thường.

Qua quá trình vận hành hoạt động của quạt tại phân xưởng RFCC và đánh giá hiệu suất quạt/tuốc bin hơi, nhóm tác giả nhận thấy việc thay đổi chế độ vận hành quạt theo chế độ điều chỉnh tốc độ quạt sẽ tiết kiệm đáng kể lượng hơi cao áp (HP steam) tiêu thụ cho tuabin dẫn động quạt, điều này sẽ tiết kiệm lớn về kinh tế và giảm chỉ số tiêu thụ năng lượng EII của nhà máy. Tuy nhiên, việc chế độ điều chỉnh lưu lượng khí bằng thay đổi tốc độ quạt cấp khí chưa được kiểm tra, đánh giá, phân tích và chạy thử nghiệm đưa vào sử dụng nên vẫn tiềm ẩn nhiều rủi ro và có nguy cơ có thể ảnh hưởng đến hoạt động của cả nhà máy, mức độ thiệt hại có thể lên đến hàng triệu USD.

Anh Bùi Huy Phong (thứ 3 từ trái sang) cùng các cộng sự họp bàn về giải pháp.

Bắt đầu từ năm 2015, nhóm tác giả Bùi Huy Phong đã có ý tưởng thay đổi chế độ vận hành của quạt cấp khí trong vận hành bình thường, nhưng việc phản hồi về tính khả thi của phía nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) chưa rõ ràng do liên quan đến vấn đề kiểm tra tình trạng phần cứng thiết bị và tính tương thích của bộ điều khiển khi thay đổi chế độ vận hành SCM, cũng như thiết bị đang vận hành liên tục không thể dừng để kiểm tra nên giải pháp tạm thời chưa được triển khai.

Qua 2 năm nghiên cứu, tìm hiểu, khảo sát kỹ lưỡng, trước khi bảo dưỡng tổng thể Nhà máy lọc dầu Dung Quất lần thứ 3 năm 2017 (TA3), giải pháp được đưa ra nghiên cứu, phân tích, đánh giá và trao đổi cùng nhà sản xuất thiết bị gốc và được phản hồi có thể thực hiện, đáp ứng các yêu cầu về hoạt động. Bắt đầu từ đây, việc thay đổi chế độ của quạt cấp khí từ điều chỉnh lưu lượng khí bằng thay đổi độ mở van đầu vào sang thay đổi tốc độ quạt được thực hiện.

“Sau khi nhóm chúng tôi nghiên cứu, phân tích, đánh giá, so sánh các điểm vận hành thực tế với đặc tính thiết bị và đề xuất thay đổi chế độ vận hành từ sau TA3, tổ chuyên môn BSR cùng với chuyên gia Man Turbo tiến hành kiểm tra điều kiện quạt, tính tương thích khi chạy chế độ SCM và tiến hành chạy thử nghiệm chế độ vận hành thay đổi tốc độ quạt trong vận hành bình thường tại phân xưởng RFCC. Chúng tôi đã thay thế cho chế độ vận hành “IGV control mode” trước đây sang chế độ “Speed control mode” và vận hành liên tục cho đến hiện nay. Việc thay đổi chế độ của quạt cấp khí đã tiết kiệm lượng hơi tiêu thụ cao áp (HP steam) đáng kể khoảng 8.3 tấn hơi/giờ”, anh Bùi Huy Phong, Trưởng nhóm giải pháp cho biết.

Sau khi được chuyển đổi chế độ của quạt cấp khí trong vận hành bình thường, giải pháp do nhóm tác giả Bùi Huy Phong nghiên cứu, thực hiện đã mang lại nhiều hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. Giải pháp đã tiết kiệm được khoảng 8.3 tấn hơi HP/giờ, hiệu quả kinh tế mang lại trung bình hơn 67 tỷ đồng/năm, riêng năm 2022, giải pháp đã giúp tiết kiệm hơn 101 tỷ đồng. Ngoài ra, giải pháp còn giúp tiết giảm chi phí bảo dưỡng khi chuyển sang chế độ thay đổi tốc độ của quạt cấp khí và không tốn chi phí đầu tư ban đầu. Trong hoạt động vận hành, giải pháp bảo đảm và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về thông số vận hành an toàn, ổn định và giới hạn thiết kế cho phép đối với hệ thống quạt cấp khí ở các chế độ vận hành. Giải pháp của nhóm tác giả Bùi Huy Phong cũng đã giúp mở ra hướng mới về việc vận hành thiết bị linh hoạt hơn.

Giải pháp “Thay đổi chế độ vận hành cho quạt cấp khí main air blower C-1501 tại phân xưởng RFCC để tiết kiệm năng lượng” đã góp phần tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất. Đây là một trong những giải pháp được nghiên cứu và thực hiện song hành cùng nhiều giải pháp tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất để hướng đến mục tiêu phát triển xanh và bền vững, phù hợp với xu thế chuyển dịch năng lượng của BSR. Giải pháp cũng hướng đến việc vận hành Nhà máy lọc dầu Dung Quất an toàn, ổn định và hiệu quả với chỉ số tiêu thụ năng lượng EII bằng hoặc thấp hơn so với các nhà máy khác trong khu vực và thế giới.

“Để có thể thực hiện được giải pháp này, nhóm tác giả đã dành nhiều thời gian nghiên cứu, thu thập dữ liệu, phân tích, đánh giá và hơn hết là nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, chỉ đạo và khuyến khích thực hiện kịp thời của ban lãnh đạo BSR. Khi được vinh danh trong chương trình “1 triệu sáng kiến”, chúng tôi cảm thấy rất vinh dự và tự hào. Ngoài ra, còn vinh dự khi được đại diện tiêu biểu cho người lao động BSR trong phong trào thi đua, lao động sáng tạo để phát triển doanh nghiệp hiệu quả, xanh và bền vững”, anh Bùi Huy Phong chia sẻ.

Với những hiệu quả mang lại, giải pháp “Thay đổi chế độ vận hành cho quạt cấp khí main air blower C-1501 tại phân xưởng RFCC để tiết kiệm năng lượng” đã được vinh danh là một trong những sáng kiến tiêu biểu trong chương trình “1 triệu sáng kiến - nỗ lực vượt khó, sáng tạo, quyết tâm chiến thắng đại dịch Covid-19” do Công đoàn Dầu khí Việt Nam tổ chức. Ngoài ra, giải pháp của nhóm tác giả Bùi Huy Phong là 1 trong 1.417 sáng kiến do BSR hưởng ứng tại chương trình 1 triệu sáng kiến. Tất cả các sáng kiến, giải pháp của BSR ước tính đã tiết kiệm được khoảng 700 tỷ đồng và trở thành đơn vị đi đầu trong chương trình do Công đoàn Dầu khí Việt Nam tổ chức.