Cách tính công suất hệ thống gas công nghiệp theo nhu cầu tiêu thụ LPG

Cách tính công suất hệ thống gas công nghiệp LPG cần dựa trên nhu cầu tiêu thụ, khả năng hóa hơi tự nhiên, công suất và áp suất đường ống. Cùng Thị Vải Petrol tìm hiểu công thức và cách lựa chọn công suất phù hợp.

I. Công suất hệ thống gas công nghiệp được xác định bởi những yếu tố nào?

Bồn chứa LPG

• Quyết định khả năng hóa hơi tự nhiên thông qua diện tích bề mặt tiếp xúc giữa gas lỏng và thành bồn.
• Bồn không chỉ là nơi “chứa” mà còn là bộ phận trao đổi nhiệt để gas lỏng chuyển thành khí – đây là điểm nhiều người thiết kế bỏ qua.

Hệ thống hóa hơi cưỡng bức

• Được lắp bổ sung khi khả năng hóa hơi tự nhiên của bồn không đáp ứng đủ nhu cầu.
• Công suất vaporizer là một biến số có thể chủ động lựa chọn, khác với hóa hơi tự nhiên vốn bị giới hạn bởi vật lý.

Van điều áp

• Mỗi van điều áp có dải công suất tối đa theo thiết kế của nhà sản xuất.
• Chọn van có công suất thấp hơn nhu cầu thực tế sẽ tạo ra nút thắt cổ chai dù bồn và vaporizer đủ khả năng cung cấp.

>> Xem thêm: Van điều áp công nghiệp

Hệ thống đường ống phân phối

• Đường kính ống, chiều dài tuyến ống và số lượng co nối quyết định tổn thất áp suất.
• Một hệ thống có tổng công suất nguồn đủ lớn vẫn có thể khiến thiết bị ở cuối tuyến ống thiếu áp nếu đường ống tính toán sai.

Ngoài ra, công suất hệ thống còn biến động theo điều kiện vận hành thực tế:

• Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ càng thấp, tốc độ hóa hơi tự nhiên của bồn càng giảm, sự cố sụt áp thường xảy ra vào ban đêm hoặc mùa lạnh dù ban ngày hệ thống vận hành bình thường
• Mức gas còn lại trong bồn: Diện tích bề mặt hóa hơi giảm khi lượng gas lỏng trong bồn giảm, khiến khả năng hóa hơi tự nhiên giảm theo dù dung tích bồn không đổi
• Loại LPG sử dụng: Propane và Butane có đặc tính bay hơi khác nhau; hỗn hợp Propane/Butane với tỷ lệ khác nhau sẽ cho khả năng hóa hơi khác nhau ở cùng một nhiệt độ
• Hệ số đồng thời của thiết bị

II. Cách tính công suất hệ thống gas

1. Xác định tổng nhu cầu tiêu thụ LPG thực tế của nhà máy, doanh nghiệp

Đây là bước đầu tiên để xác định công suất thiết kế của hệ thống gas công nghiệp. Thay vì chỉ dựa vào công suất danh định của thiết bị, cần xác định lượng LPG mà nhà máy thực sự tiêu thụ trong điều kiện vận hành bình thường và cao tải.

Lập danh sách toàn bộ thiết bị sử dụng LPG như lò hơi, lò nung, máy sấy, burner, oven, bếp công nghiệp… và thu thập các thông số từ datasheet hoặc nameplate, bao gồm công suất nhiệt, mức tiêu thụ LPG, áp suất đầu vào và thời gian vận hành.

Nếu doanh nghiệp đã có hệ thống đo lường, nên ưu tiên sử dụng dữ liệu tiêu thụ thực tế theo giờ, ngày, ca hoặc tháng. Dữ liệu này giúp xác định được sự khác biệt giữa mức tiêu thụ trung bình và mức tiêu thụ cao nhất.

Có thể xác định tổng nhu cầu LPG theo công thức: TỔNG LPG TIÊU THỤ = LPG TIÊU THỤ CỦA THIẾT BỊ 1 + THIẾT BỊ 2 + … + THIẾT BỊ N

2. Khả năng hóa hơi tự nhiên của bồn chứa

Khi LPG được lấy ra khỏi bồn ở dạng hơi, áp suất trong bồn có xu hướng giảm. Nhiệt từ môi trường truyền qua thành bồn vào LPG lỏng, cung cấp năng lượng để tiếp tục hóa hơi và duy trì áp suất. Vì vậy, tốc độ hóa hơi không cố định mà thay đổi theo nhiều điều kiện vận hành.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng hóa hơi tự nhiên gồm:

• Diện tích bề mặt bồn tiếp xúc với LPG lỏng: bồn càng lớn và mức LPG càng phù hợp, diện tích truyền nhiệt hiệu dụng có thể càng cao.
• Mức LPG trong bồn: khi mức chất lỏng giảm, diện tích bề mặt truyền nhiệt hiệu dụng thường giảm, khiến khả năng hóa hơi có thể suy giảm.
• Nhiệt độ môi trường: nhiệt độ càng thấp, quá trình nhận nhiệt từ môi trường càng hạn chế.
• Nhiệt độ và thành phần LPG: tỷ lệ Propane/Butane ảnh hưởng đến áp suất hơi và đặc tính hóa hơi của LPG.
• Vật liệu và điều kiện bề mặt bồn: ảnh hưởng đến khả năng truyền nhiệt giữa môi trường và LPG.
• Tốc độ tiêu thụ LPG: khi rút LPG với lưu lượng cao liên tục, lượng nhiệt cần thiết để hóa hơi tăng lên.

Sơ đồ quá trình: Nhiệt từ môi trường → Thành bồn → LPG lỏng → Hóa hơi → LPG pha hơi → Thiết bị tiêu thụ

3. Công suất vaporizer bổ sung khi hóa hơi tự nhiên không đáp ứng đủ

Khi khả năng hóa hơi tự nhiên của bồn chứa thấp hơn Peak Gas Demand, hệ thống LPG có thể không cung cấp đủ lượng gas cho thiết bị tiêu thụ. Biểu hiện thường gặp là áp suất gas giảm khi phụ tải tăng, ngọn lửa không ổn định hoặc thiết bị không đạt công suất yêu cầu. Trong trường hợp này, cần tính toán công suất LPG Vaporizer để bổ sung phần thiếu hụt.

Công suất Vaporizer có thể xác định theo: Qᵥ = Qₚₑₐₖ − Qₙₐₜᵤᵣₐₗ

Trong đó:

Qᵥ: Công suất hóa hơi cần bổ sung của Vaporizer (kg/h).

Qₚₑₐₖ: Nhu cầu LPG cực đại của hệ thống (kg/h).

Qₙₐₜᵤᵣₐₗ: Khả năng hóa hơi tự nhiên của bồn trong điều kiện thiết kế (kg/h).

Tuy nhiên, không nên chọn Vaporizer đúng bằng phần thiếu hụt lý thuyết. Khi lựa chọn thiết bị thực tế cần xem xét thêm điều kiện vận hành, nhiệt độ môi trường, thành phần LPG, mức tải liên tục, khả năng dự phòng và yêu cầu của nhà sản xuất. Do đó, công suất thiết kế thường cần có một mức dự phòng kỹ thuật phù hợp thay vì vận hành Vaporizer liên tục ở 100% công suất danh định.

>> Xem thêm: Áp Suất Gas Công Nghiệp Bao Nhiêu Là Đạt Chuẩn An Toàn?

4. Dung tích bồn chứa và tần suất tiếp nhiên liệu phù hợp

Dung tích bồn chứa LPG cần được xác định dựa trên nhu cầu tiêu thụ thực tế, thời gian vận hành, tần suất tiếp nhiên liệu và mức tồn chứa cần duy trì. Mục tiêu không chỉ là lựa chọn bồn đủ lớn để chứa LPG mà còn phải đảm bảo nguồn cung liên tục, tối ưu chi phí tồn kho và hạn chế nguy cơ gián đoạn sản xuất.

Dung tích bồn LPG không nên được lựa chọn chỉ dựa trên mức tiêu thụ trung bình. Một phương án tốt cần đồng thời xem xét Peak Demand, mức tồn tối thiểu, Lead Time, Safety Stock, giới hạn nạp bồn và năng lực cung ứng LPG.

>> Xem thêm: Hướng dẫn chọn bình Gas công nghiệp phù hợp

III. Các sai lầm thường gặp khi tính công suất hệ thống gas công nghiệp

1. Chỉ cộng công suất danh định của tất cả thiết bị

Đây là sai lầm phổ biến khi tính toán hệ thống LPG. Doanh nghiệp lấy công suất tiêu thụ tối đa của từng thiết bị rồi cộng lại để xác định công suất hệ thống.

Tuy nhiên, trong thực tế, các thiết bị có thể không hoạt động đồng thời hoặc không cùng chạy ở 100% tải. Vì vậy, tổng công suất danh định chỉ phản ánh Connected Load, chưa phản ánh nhu cầu LPG thực tế.

2. Sử dụng mức tiêu thụ trung bình thay cho nhu cầu tiêu thụ gas cực đại

Nếu hệ thống chỉ được thiết kế theo mức Average Consumption, khả năng xảy ra thiếu gas hoặc tụt áp sẽ tăng khi nhiều thiết bị hoạt động đồng thời.

Do đó, cần phân tích dữ liệu tiêu thụ theo giờ hoặc theo từng giai đoạn sản xuất để xác định Peak Gas Demand – nhu cầu LPG cực đại mà hệ thống phải đáp ứng.

3. Áp dụng hệ số đồng thời một cách máy móc

Diversity Factor giúp tránh việc thiết kế hệ thống dựa trên giả định tất cả thiết bị đều hoạt động đồng thời ở tải tối đa. Tuy nhiên, không nên lấy một hệ số cố định áp dụng cho mọi nhà máy.

Một hệ số không có cơ sở thực tế có thể khiến hệ thống thiếu công suất hoặc dư công suất.

4. Chỉ tính nhu cầu LPG

Hệ thống có thể đáp ứng đủ kg/h nhưng vẫn hoạt động không ổn định nếu áp suất tại thiết bị không đạt yêu cầu.

Trong quá trình thiết kế cần kiểm tra: Áp suất đầu vào → Regulator → Đường ống → Van/Fittings → Thiết bị tiêu thụ

Khi lưu lượng LPG tăng, tổn thất áp suất trên đường ống và các thiết bị cũng cần được đánh giá. Nếu đường ống quá nhỏ hoặc tuyến ống quá dài, áp suất cuối tuyến có thể giảm đáng kể.

5. Bỏ qua khả năng hóa hơi tự nhiên của bồn

Không phải toàn bộ LPG cung cấp cho thiết bị đều nhất thiết phải đi qua Vaporizer. Một phần LPG có thể được hóa hơi tự nhiên nhờ nhiệt truyền từ môi trường vào bồn.

Ngược lại, khả năng hóa hơi tự nhiên cũng không phải một giá trị cố định. Nó phụ thuộc vào:

• Nhiệt độ môi trường.
• Mức LPG trong bồn.
• Diện tích bề mặt truyền nhiệt.
• Thành phần LPG.
• Tốc độ tiêu thụ.

Nếu đánh giá quá cao khả năng hóa hơi tự nhiên, hệ thống có thể gặp tụt áp khi mức LPG giảm hoặc khi phụ tải tăng cao.

>> Xem thêm: Gas công nghiệp LPG có an toàn không? 7 lưu ý quan trọng

VI. Thi công hệ thống gas công nghiệp LPG ở đâu uy tín?

Thị Vải Petrol là đơn vị cung cấp hệ thống gas công nghiệp LPG chuyên nghiệp, uy tín với chất lượng sản phẩm và dịch vụ hàng đầu thị trường. Với đội ngũ kỹ thuật có 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực năng lượng, Thị Vải Petrol triển khai hệ thống từ khâu khảo sát, tính toán công suất, thiết kế đường ống và thiết bị, thi công lắp đặt đến kiểm định, chạy thử, nghiệm thu và bàn giao vận hành.

• Tư vấn và thiết kế theo nhu cầu thực tế: Khảo sát hiện trạng, xác định nhu cầu tiêu thụ và tính toán các hạng mục như bồn chứa, đường ống, máy hóa hơi, thiết bị điều áp.
• Thi công chuyên nghiệp: Cung cấp và lắp đặt hệ thống LPG từ khu vực chứa gas đến đường ống và thiết bị sử dụng.
• Quy trình 9 bước: Từ khảo sát, lên phương án, thiết kế, thi công, kiểm định, chạy thử đến nghiệm thu, bàn giao và bảo trì hệ thống.
• Giải pháp trọn gói: Kết hợp cung cấp LPG, thiết bị ngành gas, vận chuyển, thi công và bảo trì, giúp doanh nghiệp thuận tiện trong quá trình quản lý và vận hành hệ thống.
• Hỗ trợ sau lắp đặt: Đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ vận hành, bảo trì và bảo dưỡng định kỳ nhằm duy trì hệ thống hoạt động ổn định, an toàn.

Liên hệ ngay Thị Vải Petrol để được tư vấn và báo giá phù hợp với hệ thống vận hành của doanh nghiệp