Áp suất LPG cấp cho dây chuyền sản xuất phải được xác định từ yêu cầu của thiết bị tiêu thụ tại điểm sử dụng, sau đó tính ngược qua tổn thất đường ống và các cấp điều áp của hệ thống. Không nên chọn một mức áp suất chung cho toàn bộ nhà máy, bởi lò hơi, máy sấy, lò nung và các đầu đốt khác nhau có thể yêu cầu điều kiện cấp gas khác nhau. Mục tiêu của thiết kế là bảo đảm thiết bị cuối nhận đủ áp suất và lưu lượng trong cả điều kiện tải thấp lẫn tải cao.
Áp suất LPG tại dây chuyền được xác định từ đâu?
Thông số quan trọng nhất để xác định áp suất LPG cấp cho dây chuyền là yêu cầu của thiết bị tiêu thụ tại đầu vào của đầu đốt. Nhà máy cần kiểm tra tài liệu kỹ thuật của từng thiết bị để biết dải áp suất làm việc, lưu lượng gas và điều kiện cấp nhiên liệu mà nhà sản xuất quy định. Đây là điểm xuất phát của bài toán, thay vì lấy một mức áp suất cố định rồi phân phối cho toàn bộ dây chuyền.
Với nhà máy có nhiều thiết bị, có thể xuất hiện nhiều mức áp suất sử dụng khác nhau. Khi đó, hệ thống cần được phân vùng hoặc bố trí các cấp điều áp phù hợp để từng nhóm thiết bị nhận được điều kiện cấp gas theo yêu cầu. Một số thông tin cần xác định ngay từ đầu gồm:
- Áp suất yêu cầu tại đầu đốt: Phải lấy theo thông số kỹ thuật thực tế của thiết bị, bao gồm cả giới hạn tối thiểu và tối đa nếu nhà sản xuất có quy định.
- Lưu lượng LPG của thiết bị: Áp suất và lưu lượng luôn phải được xem xét cùng nhau, bởi đủ áp suất nhưng không đủ lưu lượng vẫn có thể khiến thiết bị không đạt công suất.
- Số lượng thiết bị hoạt động đồng thời: Khi nhiều đầu đốt cùng sử dụng gas, tổng lưu lượng tăng và ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn đường ống, van điều áp và cấu hình cấp gas.
- Điều kiện vận hành thực tế: Dây chuyền chạy liên tục, theo ca hay có tải cao điểm sẽ quyết định mức áp suất và lưu lượng cần duy trì trong từng giai đoạn.
Vì sao phải tính tổn thất áp suất trước khi chọn áp suất cấp?
Áp suất tại nguồn không thể được sử dụng trực tiếp làm áp suất tại thiết bị vì LPG sẽ bị giảm áp qua đường ống, van, bộ lọc và các thiết bị trên tuyến. Nếu không tính phần tổn thất này, áp suất tại cuối đường ống có thể thấp hơn mức thiết bị yêu cầu, đặc biệt khi nhiều thiết bị cùng hoạt động hoặc tuyến ống dài. Do đó, áp suất cấp phải được lựa chọn sau khi xác định cấu hình đường ống và mức sụt áp cho phép.
Ví dụ, nếu đầu đốt yêu cầu một mức áp suất nhất định tại điểm sử dụng, kỹ sư phải kiểm tra tổng tổn thất từ bộ điều áp đến đầu đốt xa nhất. Tuyến càng dài, nhiều co tê hoặc có đường kính không phù hợp thì tổn thất càng lớn. Khi đó, việc chỉ tăng áp suất nguồn mà không kiểm tra lại đường ống và thiết bị điều áp chưa chắc giải quyết được vấn đề.
Khi tính áp suất cấp, cần xem xét:
- Chiều dài và đường kính đường ống: Đây là hai yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tổn thất áp suất trên tuyến.
- Lưu lượng cực đại: Hệ thống phải được kiểm tra tại thời điểm nhiều thiết bị sử dụng gas đồng thời, không chỉ ở mức tiêu thụ trung bình.
- Phụ kiện và thiết bị trên tuyến: Van, bộ lọc, co, tê và các thiết bị điều áp đều tạo ra tổn thất áp suất cần đưa vào tính toán.
- Thiết bị xa nhất: Đây thường là vị trí cần kiểm tra kỹ vì phải bảo đảm vẫn nhận được áp suất và lưu lượng cần thiết sau toàn bộ tổn thất trên tuyến.
Hệ thống điều áp LPG nên được bố trí như thế nào?
Hệ thống điều áp có nhiệm vụ đưa LPG từ áp suất tại nguồn về mức phù hợp với từng khu vực và thiết bị tiêu thụ. Tùy quy mô nhà máy, khoảng cách đường ống và yêu cầu của thiết bị, hệ thống có thể sử dụng một hoặc nhiều cấp giảm áp. Việc chia cấp giúp kiểm soát áp suất tốt hơn và tránh đưa áp suất không phù hợp trực tiếp đến thiết bị đầu cuối.
Không nên áp dụng cứng một sơ đồ kiểu “cấp 1 luôn 10–12 bar, cấp 2 luôn 2 bar” cho mọi nhà máy. Áp suất trung gian và áp suất đầu cuối phải được xác định từ áp suất thiết kế của hệ thống, yêu cầu thiết bị, đặc tính đường ống và thiết bị điều áp được lựa chọn. Đặc biệt, áp suất làm việc của bồn, van, đường ống và các thiết bị liên quan phải đồng bộ với nhau.
Hệ thống có thể được tổ chức theo nguyên tắc:
Nguồn LPG → điều áp sơ cấp → đường ống phân phối → điều áp thứ cấp → đường ống nhánh → thiết bị tiêu thụ.
Với nhà máy có nhiều khu vực sản xuất, việc phân chia các vùng áp suất còn giúp dễ kiểm soát và bảo trì hơn. Mỗi vùng có thể được thiết kế theo nhu cầu của nhóm thiết bị thay vì buộc toàn bộ dây chuyền phải sử dụng cùng một mức áp suất.
Làm thế nào để kiểm tra áp suất LPG có phù hợp với dây chuyền?
Một mức áp suất được xem là phù hợp khi thiết bị nhận được đúng dải áp suất và đủ lưu lượng theo yêu cầu trong điều kiện vận hành thiết kế. Vì vậy, việc kiểm tra không nên dừng ở áp suất tại trạm LPG mà phải thực hiện tại các điểm tiêu thụ quan trọng, đặc biệt là thiết bị ở cuối tuyến và các khu vực có tải cao.
Quy trình xác định có thể đi theo trình tự:
Yêu cầu thiết bị → xác định lưu lượng cực đại → tính tổn thất đường ống → xác định áp suất cần tại nguồn → lựa chọn cấp điều áp → kiểm tra áp suất cuối tuyến.
Nếu nhà máy đang thiết kế mới, các thông số này nên được xác định trước khi chốt đường kính đường ống, van điều áp và máy hóa hơi. Với hệ thống đang vận hành, nếu áp suất cuối tuyến thường xuyên giảm khi dây chuyền chạy tải cao, cần kiểm tra đồng thời nguồn LPG, công suất hóa hơi, điều áp và tổn thất đường ống thay vì chỉ tăng áp suất tại đầu nguồn.
Xác định đúng áp suất LPG là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống gas vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành của thiết bị và độ ổn định của dây chuyền. Khi triển khai lắp đặt hệ thống gas, doanh nghiệp nên tính toán đồng bộ áp suất, lưu lượng, đường ống và thiết bị điều áp để hệ thống đáp ứng được cả nhu cầu hiện tại lẫn kế hoạch mở rộng sản xuất.
