Ứng dụng hệ thống SNG và LPG trong hoạt động sản xuất

1. Khủng hoảng khí thiên nhiên toàn cầu – Nhu cầu cấp thiết chuyển đổi sang năng lượng thay thế

Hiện nay, tình trạng khan hiếm khí thiên nhiên (Natural gas – NG) và sự tăng giá khí LNG đang là một vấn đề đáng lo ngại trên toàn cầu. Khí thiên nhiên là một nguồn năng lượng quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất điện, làm nhiên liệu cho các ngành công nghiệp và sử dụng trong gia đình.

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng khan hiếm và tăng giá khí LNG có thể bao gồm:

  • Tăng nhu cầu: Nhu cầu sử dụng khí thiên nhiên đang gia tăng, đặc biệt là ở các nền kinh tế phát triển nhanh như Trung Quốc và Ấn Độ, cũng như ở các nước tiêu thụ năng lượng lớn như Mỹ và châu Âu.
  • Giảm cung cấp: Việc giảm sản xuất và xuất khẩu khí thiên nhiên từ các quốc gia lớn như Nga và Qatar, cũng như sự gián đoạn trong chuỗi cung ứng do các vấn đề liên quan đến hạ tầng vận chuyển và phân phối.
  • Thay đổi khí hậu: Các điều kiện thời tiết cực đoan như mùa đông lạnh và mùa hè nóng kéo dài có thể làm tăng nhu cầu sử dụng khí để sưởi ấm và làm mát.
  • Giá dầu tăng: Do khí thiên nhiên và dầu mỏ thường có mối liên hệ mạnh mẽ, giá dầu tăng cao cũng có thể làm tăng giá khí thiên nhiên.

Hiệu ứng của tình trạng này là sự gia tăng chi phí năng lượng cho các công ty và người tiêu dùng, đặc biệt là ở các khu vực phụ thuộc nhiều vào khí thiên nhiên nhập khẩu như châu Âu, và những nơi có trữ lượng khí thiên nhiên khai thác đang dần cạn kiệt như Việt Nam. Việc giá khí LNG tăng có thể dẫn đến sự phụ thuộc quá mức vào một số nguồn cung cấp và tăng rủi ro về an ninh năng lượng.

Để giải quyết vấn đề này, ngoài giải pháp lâu dài là nỗ lực cần được đẩy mạnh như đầu tư vào các nguồn năng lượng tái tạo và nâng cao năng suất sản xuất trong lĩnh vực năng lượng để giảm thiểu phụ thuộc vào khí thiên nhiên thì giải pháp trước mắt đang được cân nhắc đến là việc chuyển đổi sang sử dụng khí LPG hoặc là khí SNG (khí LPG trộn).

2. Mục tiêu phát triển bền vững và quá trình chuyển đổi nhiên liệu hướng tới nguồn năng lượng thân thiện với môi trường hơn

Lịch sử sử dụng nhiên liệu của nhân loại bắt đầu từ củi lửa, sau đó là than đá, dầu nặng và dầu nhẹ.

Hành trình chuyển đổi nhiên liệu
Hành trình chuyển đổi nhiên liệu

Khi vấn đề ô nhiễm môi trường trở nên đáng lo ngại, các nhiên liệu như NG/LPG nổi lên như một nguồn năng lượng sạch với lượng khí CO2 thải ra thấp.

Trong những năm gần đây, các quốc gia đã đặt ra mục tiêu giảm phát thải carbon và đang nỗ lực thúc đẩy các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs), nhưng việc chuyển đổi nhiên liệu không phải là điều dễ dàng. Các nguồn năng lượng thế hệ mới không phát thải carbon như hydro và amoniac vẫn đang được phát triển.

Vì vậy, trong thời gian chờ đợi, giải pháp tối ưu nhất là sử dụng các loại nhiên liệu có thể duy trì lượng khí CO2 thải ra ở mức thấp nhất có thể để hướng tới một xã hội ít carbon (Ví dụ: Sản xuất điện bằng nhiệt điện NG).

Nhiều quốc gia đặt kỳ vọng cao vào NG và LPG như là các nhiên liệu ít carbon.

Về cơ bản, NG được ưa chuộng vì nhìn chung rẻ hơn LPG – đó là lý do chính (Các lý do khác bao gồm hàm lượng carbon thấp hơn và nhẹ hơn không khí nên dễ thông gió hơn).

Giá khí đốt tăng cao dẫn thẳng đến việc chi phí sản xuất tăng lên, do đó giá thành sản phẩm cũng tăng theo.

Khi giá khí NG tiếp tục leo thang, việc đảm bảo nguồn cung cấp nhiên liệu thay thế sẵn có trở nên cấp thiết nhằm tránh khủng hoảng đình trệ công nghiệp và kinh tế.

Tuy nhiên, trong khi cả thế giới đang ủng hộ năng lượng phi carbon để hạn chế hiệu ứng nhà kính, thì việc quay trở lại với dầu diesel và than đá – những loại nhiên liệu thải ra nhiều CO2 lại khiến các quốc gia do dự.

Do đó, LPG, được biết đến là một loại nhiên liệu ít carbon giống như NG, hiện đang thu hút sự chú ý trở lại. NG/LPG với lượng khí CO2 thải ra thấp sẽ tiếp tục được sử dụng rộng rãi như một nguồn năng lượng sạch quan trọng trong giai đoạn chuyển đổi!

Phúc Sang Minh Gas đề xuất chuyển đổi và đưa vào sử dụng khí tổng hợp SNG như một loại nhiên liệu thay thế cho NG đang có giá tăng cao.

3. Sự khác biệt giữa LPG và NG

Bảng1: So sánh tính chất của khí hóa lỏng (LPG) và khí hóa lỏng tự nhiên (LNG)

LPG LNG
Thành phần Propane (C3H8) Butane (C4H10) Methane (CH4) Ethane (C2H6)
Trọng lượng phân tử 44 58 16 30
Trọng lượng riêng khí 1.52 2.00 0.55 1.05
Mật độ khí 1.97 kg/ m³ 2.59 kg/ m³ 0.71 kg/ m³ 1.34 kg/ m³
Tỷ trọng khí Nặng hơn không khí Nhẹ hơn không khí
Điểm sôi -42ºC -0.5ºC -162ºC -89ºC
Dễ hóa lỏng Khó hóa lỏng
Nhiệt trị 28.000 kcal/ m³ 8.000 ~ 9.000 kcal/ m³
Tỷ lệ thể tích chất lỏng 1/250 1/600

LPG (Khí dầu mỏ hóa lỏng):

  • Dễ dàng hóa lỏng ở nhiệt độ tương đối cao và áp suất thấp, thuận tiện cho việc lưu trữ và vận chuyển.
  • Có thể lưu trữ ở trạng thái lỏng trong các bể chứa hoặc bình chứa đặt tại nhà máy. 
  • Tại trạm LPG, nhà máy có thể đặt trên 2 bồn LPG nhằm đảm bảo sự độc lập trong hoạt động đốt. Trong một số tình huống khẩn cấp, nhà máy có thể sử dụng bồn LPG còn lại (dự phòng) để hoạt động sản xuất được diễn ra liên tục.

NG (Khí thiên nhiên):

  • Chỉ hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp (xem bảng so sánh) và áp suất cao nên việc lưu trữ và vận chuyển riêng lẻ không hề dễ dàng, cần hệ thống phân phối chuyên biệt, khả năng lưu trữ hạn chế, không phù hợp cho các vùng xa trung tâm.
  • Do đó, NG thường được cung cấp cho nhà máy sử dụng thông qua đường ống.
  • Tuy nhiên, chi phí xây dựng đường ống NG là rất lớn nên khó cung cấp NG cho các nhà máy ở xa khu vực trung tâm. Tại Việt Nam, Phúc Sang Minh cung cấp khí CNG (Khí thiên nhiên dạng nén) và LNG (Khí thiên nhiên hóa lỏng) hoặc LPG cho các nhà máy ở xa mà NG chưa thể tiếp cận
  • Không phải là bể chứa riêng lẻ, gần như không thể cung cấp các bản sao lưu riêng lẻ trong trường hợp nguồn cung không ổn định do thiếu NG, sự cố đường ống, v.v.

Mặt khác, khí LPG với nguồn cung dồi dào trên thị trường, tận dụng lợi thế từ khả năng dễ dàng lưu trữ và vận chuyển của mình, LPG có thể dễ dàng cung cấp tới khách hàng riêng lẻ ở trạng thái lỏng. Thêm nữa, trạm cấp khí LPG có chi phí đầu tư ban đầu thấp và dễ dàng tiếp cận, vì thế, rủi ro về việc gián đoạn sản xuất do các yếu tố về nguồn cung, thiên tai hay chính trị là cực kỳ thấp.

Với những ưu điểm được nêu ra ở trên, khí LPG là loại nhiên liệu phù hợp cho mục đích dự phòng cho các hệ thống sử dụng khí NG trong điều kiện bị gián đoạn về nguồn cung, giá NG tăng cao và phù hợp cho các khu vực xa trung tâm hoặc nơi không có hạ tầng khí tự nhiên phát triển, hoặc là những khách hàng có nhu cầu sử dụng ít, nhỏ lẻ.

4. Điểm tương đồng giữa LPG và NG

Mặc dù LPG và NG là các khí có tính chất khác nhau: LPG chủ yếu được cấu tạo từ Propane và Butane, trong khi NG chủ yếu được cấu tạo từ Methane và Ethane.

LPG có tỷ trọng khí cao hơn và giá trị nhiệt lượng cao hơn, phù hợp cho các nhà máy yêu cầu nhiệt trị cao, ổn định trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, LPG dễ dàng ngưng tụ ở nhiệt độ tương đối cao và áp suất thấp, thuận tiện cho việc lưu trữ và phân phối, đồng thời dễ dàng phục hồi các cơ sở trong trường hợp khẩn cấp.

Ngược lại, NG đòi hỏi nhiệt độ cực thấp và áp suất cao để ngưng tụ, cần các cơ sở hạ tầng quy mô lớn để lưu trữ và vận chuyển ở trạng thái lỏng, do đó NG được cung cấp ở trạng thái khí thông qua đường ống. NG có giá trị nhiệt thấp hơn LPG và nhẹ hơn không khí trong khi LPG nặng hơn không khí.

Do những khác biệt về tính chất này, thiết bị đốt NG về cơ bản không thể sử dụng với LPG do đặc tính cháy khác nhau.

Thành phần chính của LPG Thành phần chính của NG
Propane (C3H8) và Butane (C4H10) Methane (CH4) và Ethane (C2H6)
Tuy nhiên, nếu nhìn vào các công thức hóa học như đã trình bày ở trên, Propane, Butane, Methane và Ethane đều cho thấy các nguyên tử cấu tạo nên chúng đều là Carbon và Hydro. Do đó, chúng có cấu trúc tương tự nhau.
Tuy nhiên, nếu nhìn vào các công thức hóa học như đã trình bày ở trên, Propane, Butane, Methane và Ethane đều cho thấy các nguyên tử cấu tạo nên chúng đều là Carbon và Hydro. Do đó, chúng có cấu trúc tương tự nhau.

Vì vậy, có một phương pháp dự phòng là sản xuất khí tổng hợp (SNG), có đặc tính cháy tương tự như NG, bằng cách pha loãng LPG với không khí và điều chỉnh nó thành khí thay thế cho NG.

Hệ thống khí SNG (LPG Air Mixer) do Phúc Sang Minh tư vấn, thiết kế, thi công & lắp đặt cho khách hàng
Hệ thống khí SNG (LPG Air Mixer) do Phúc Sang Minh tư vấn, thiết kế, thi công & lắp đặt cho khách hàng

Do LPG có thể dễ dàng được hóa lỏng và lưu trữ trong các bình chứa, việc lắp đặt bồn chứa LPG và các thiết bị liên quan để tạo ra SNG thay thế cho NG hoặc làm chính khí thay thế là phương pháp thường được áp dụng cho việc dự phòng nguồn cung NG.

5. SNG và LPG: Ưu nhược điểm khi được xem là phương án dự phòng cho NG

Khi nguồn cung NG không ổn định, việc sử dụng SNG (khí tổng hợp) làm khí thay thế thường được coi là phù hợp vì có thể sử dụng đường ống và thiết bị đốt NG mà không cần sửa đổi. (tùy thuộc vào mỗi trường hợp khác nhau, đội ngũ kỹ sư Phúc Sang Minh sẽ đưa ra phương án tối ưu nhất cho khách hàng)

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG LPG, SNG TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT
ỨNG DỤNG HỆ THỐNG LPG, SNG TRONG HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT

Trong một số trường hợp, việc chuyển đổi nhiên liệu sang LPG bằng cách lắp đặt đường ống mới, v.v. có thể mang lại lợi thế lâu dài hơn.

Bảng 2: So sánh các ưu nhược điểm của việc sử dụng SNG và LPG làm khí thay thế cho NG.

SNG (KHÍ TỔNG HỢP)
Ưu điểm Nhược điểm
Có thể sử dụng đường ống và thiết bị đốt NG hiện có mà không cần sửa đổi Giảm phát thải ít hơn NG
Có thể sử dụng như một phương án dự phòng cho NG Chi phí ban đầu cao
Thường xuyên kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng

SNG là lựa chọn phù hợp cho các cơ sở vật chất đáp ứng đủ một số hoặc tất cả các điều kiện sau:

  • Nguồn thay thế NG: SNG có thể đưa vào hoạt động thay thế NG khi nguồn cung của NG không ổn định
  • Sẵn có đường ống và thiết bị đốt NG: Ưu điểm lớn nhất của SNG là khả năng sử dụng cơ sở hạ tầng NG hiện có. Điều này giúp tiết kiệm chi phí đáng kể so với việc lắp đặt hệ thống LPG hoàn toàn mới.
  • Diện tích lưu trữ vừa đủ: Quá trình sản xuất SNG thường yêu cầu lắp đặt thêm các thiết bị, vì vậy diện tích lưu trữ cần đủ để chứa cả hệ thống sản xuất và bình chứa LPG cung cấp nguyên liệu.
LPG (Khí dầu mỏ hóa lỏng)
Ưu điểm Nhược điểm
Chi phí ban đầu không cao Nếu sử dụng LPG như một phương án thay thế NG, nhà máy có thể bị phát sinh các chi phí liên quan đến đường ống, thiết bị, v.v để phù hợp cho khí LPG
Dễ dàng lắp đặt và bảo trì do cấu trúc đơn giản của hệ thống  
Tận dụng được tối đa không gian

LPG là lựa chọn phù hợp cho các cơ sở vật chất đáp ứng đủ một số hoặc tất cả các điều kiện sau:

  • Khả năng phục hồi nguồn cung cấp NG không rõ ràng: Nếu thời gian khôi phục nguồn cung cấp NG chính không chắc chắn, thì LPG là giải pháp thay thế linh hoạt và sẵn sàng sử dụng ngay lập tức.
  • Ít đường ống và thiết bị đốt NG: LPG không yêu cầu cơ sở hạ tầng phức tạp như SNG. Việc lắp đặt hệ thống lưu trữ và sử dụng LPG tương đối đơn giản, tận dụng được ưu điểm dễ dàng lưu trữ và vận chuyển của nó.
  • Cần nhiên liệu thay thế ngay lập tức: Trong trường hợp mất nguồn cung cấp NG đột ngột, LPG có thể được đưa vào sử dụng nhanh chóng để duy trì hoạt động. Quá trình chuyển đổi giữa NG và LPG diễn ra tương đối dễ dàng.
  • Diện tích lắp đặt hạn chế: Hệ thống lưu trữ LPG thường nhỏ gọn hơn so với các thiết bị sản xuất SNG. Điều này phù hợp với những cơ sở có không gian hạn chế

6. Sự phù hợp của SNG và LPG khi làm nhiên liệu dự phòng cho NG trong các tình huống khác nhau.

(1) Giới thiệu hệ thống SNG

Đối với các cơ sở muốn chuyển đổi và có đủ diện tích lắp đặt, thì việc cân nhắc hệ thống SNG là phù hợp.

Bên cạnh các cơ sở cung cấp LPG (bồn chứa, v.v.), việc lắp đặt các bể chứa trung gian có kích thước phù hợp với lượng khí tiêu thụ là cần thiết để đảm bảo nguồn cung cấp SNG ổn định. Do đó, mặc dù là cơ sở dự phòng nhưng nó vẫn đòi hỏi diện tích lắp đặt và chi phí tương đối lớn.

Thời gian sản xuất hệ thống SNG tương đối lâu so với các thiết bị LPG. Do đó, điểm này cũng cần được cân nhắc khi đưa ra quyết định.

(2) Chuyển đổi sang nhiên liệu LPG

Nếu cơ sở muốn chuyển đổi và có không gian lắp đặt hạn chế hoặc nếu cần nhiên liệu thay thế ngay lập tức, chúng tôi khuyên bạn nên chuyển đổi hoàn toàn sang hệ thống LPG.

Hầu hết các cơ sở NG sử dụng đường ống áp suất cao, đường kính lớn không phù hợp để sử dụng với LPG. Vì vậy, trong nhiều trường hợp, cần xây dựng đường ống phù hợp với việc sử dụng LPG khi chuyển đổi sang LPG. Ngoài ra, nếu thiết bị đốt không thể điều chỉnh cho cả NG và LPG, thì có thể cần phải thay đổi sang thiết bị đốt cho LPG.

Tuy nhiên, những ưu điểm của việc chuyển đổi sang LPG bao gồm chi phí thiết bị thấp hơn và tiết kiệm diện tích do cấu hình đơn giản, cũng như cảm giác an toàn hơn do LPG được vận hành trực tiếp với thiết bị chuyên dụng.

Nếu nguồn cung cấp NG không ổn định, dùng than củi, than đá, dầu sẽ tăng phát thải CO2, thì việc chuyển đổi hoàn toàn sang hệ thống LPG/ SNG sẽ có lợi thế. Đặc biệt nếu nhu cầu về nhiên liệu thay thế cấp thiết, thì các thiết bị LPG/SNG được sản xuất hàng loạt theo tiêu chuẩn và vận chuyển nhanh chóng sẽ phù hợp hơn.

Nguồn: Kagla.

________

PHÚC SANG MINH

Specializing in Consulting, Designing and Installing gas systems, industrial gas pipelines, gas, storage tanks, distribution stations, gas metering skid, pressure-reducing stations, filling stations, gas equipment from EU/G7

Investment and supply of LPG, CNG, and LNG for factories in industrial parks and export processing zones nationwide.

  • Head Office: No. 3, Street 43, An Phu – My My, KP 5, An Phu Ward, Thu Duc City, Ho Chi Minh City, Vietnam.
  • Branch: Group 5, Tap Phuoc Hamlet, Long Phuoc Commune, Long Thanh District, Dong Nai Province, Vietnam.
  • Representative Office: Team 9, Như Quynh Village, Như Huynh Town, Van Lam District, Hung Yen Province, Vietnam.
  • Hotline: (84)94 880 8839.
  • Website: https://jpsgas.com.vn/ – https://lngvietnam.com/
  • Zalo OA: https://zalo.me/phucsangminhgas
  • Linkedin: https://www.linkedin.com/company/phuc-sang-minh-company
  • Youtube: https://www.youtube.com/@GasPhucSangMinh

#LPG#LPGAirMixer#sng#syntheticnatural#Gas#CNG#LNG#LPG#PRU

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *