Thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho ô tô và xe máy

Khoa học ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày càng được cải thiện hơn nhưng cũng nảy sinh những vấn đề cần được giải quyết, trong đó sự cạn kiệt nguồn tài nguyên và ô nhiễm môi trường là hai vấn đề cấp bách hiện nay, mà khí thải động cơ là một trong những yếu tố gây ra sự ô nhiễm không khí trầm trọng. Để góp phần giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường, khoa học thế giới đã có những nghiên cứu tìm kiếm, ứng dụng các nguồn năng lượng mới, nhiên liệu mới thay thế cho những nhiên liệu lỏng truyền thống. Tuy nhiên ở nước ta, việc ứng dụng nhiên liệu mới còn nhiều hạn chế.Sau quá trình học tập ở trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, em được trang bị những kiến thức cơ bản về động cơ đốt trong và hiểu được sự cần thiết của việc thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống bằng các nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường hơn. Dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng, em đã làm đề tài “ Thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho ô tô và xe máy ”, thiết kế một hệ thống cung cấp LPG với quy mô nhỏ nhằm phổ biến sử dụng khí hóa lỏng LPG làm nhiên liệu cho ô tô và xe máy cho người dân.Dù cố gắng nhưng vì kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót, khiếm khuyết. Kính mong các Thầy đóng góp ý kiến để cho đồ án được hoàn thiện hơn.Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy PGS. TS Trần Thanh Hải Tùng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.Đà Nẵng, ngày 04 tháng 06 năm 2015Sinh viên thực hiện1. Giới thiệu đề tài nghiên cứu1.1. Những vấn đề về môi trường và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống của Việt Nam và toàn cầu hiện nay1.1.1. Những vấn đề về môi trườngChất lượng không khí hiện nay bị ô nhiễm nặng đến mức phải báo động trên toàn địa cầu; mà trong đó khí thải của động cơ đốt trong là tác nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí. Cùng với sự tăng trưởng về số lượng ô tô, một mâu thuẫn nảy sinh trong sự phát triển của xã hội là vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải độc hại từ động cơ xe ô tô, xe máy thải ra vào không khí. Nguồn ô nhiễm này trở thành mối đe dọa chính cho cuộc sống của con người, đặc biệt là ở các thành phố có mật độ xe cơ giới cao, mối nguy hiểm này càng lớn. Ở Anh ước tính có khoảng 24.000 cái chết sớm có liên hệ đến ô nhiễm không khí mà chủ yếu do khí thải của các phương tiện vận tải. Phần lớn trong số họ bị mắc các bệnh như: hen, viêm phế quản, các bệnh về hô hấp. Ở Đức, nghiên cứu trên 632 trẻ em từ 711 tuổi phát hiện bệnh hô hấp ngày càng trầm trọng khi ô nhiễm không khí gia tăng. Các hóa chất độc hại có trong khí thải của các phương tiện vận tải rất nhiều, trong đó carbon monoxide (CO) gây ra chứng nghẹt thở; chì ảnh hưởng đến hệ thần kinh, làm suy giảm trí nhớ; benzene và nitrogen và nitrogen dioxide tác động xấu đến hệ miễn dịch; polycyclic hydrocarbons: tác động xấu đến da. Ngoài ra, benzen và polycyclic hydrocarbons có thể là tác nhân gây ung thư. Ngoài ra khí thải của động cơ còn làm thay đổi nhiệt độ khí quyển, gây ra hiện tượng “Hiệu ứng nhà kính”, tạo ra các cơn mưa axít làm huỷ diệt các khu rừng và các cánh đồng, …Ở TP Hồ Chí Minh, các nhà khoa học đã báo động về tình trạng ô nhiễm không khí, đặc biệt là sự gia tăng nồng độ các chất độc hại trong không khí như: benzene, nitơ oxit,… Nồng độ bụi đặc trưng PM10 có nơi đạt tới 80 microgam m3 trong khi nồng độ cho phép nhỏ hơn con số này nhiều lần. Nồng độ SO2 lên đến 30 microgamm3, nồng độ benzene có nơi đạt 35 ÷ 40 microgamm3. Và hàng năm, Việt Nam các phương tiện giao thông đã thải ra sáu triệu tấn CO2, sáu mươi mốt nghìn tấn CO, ba mươi lăm nghìn tấn NO2, mười hai nghìn tấn SO2 và hơn hai mươi hai nghìn tấn CmHn. nồng độ các chất có hại trong không khí ở các đô thị lớn vượt quá mức cho phép nhiều lần, riêng SO2 cao gấp 23 lần, …1.1.2. Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thốngCác nhà khoa học đã lên tiếng cảnh báo cộng đồng quốc tế rằng thời điểm khủng hoảng năng lượng thế giới đang đến gần khi mà các nguồn cung cấp dầu mỏ và khí đốt trên thế giới đang cạn kiệt nhanh với tốc độ 4 ÷ 5% hàng năm, Bộ năng lượng Mỹ dự báo đến năm 2037, nhu cầu dầu mỏ và khí đốt trên thế giới sẽ lớn hơn khả năng cung cấp. Nhà kinh tế năng lượng Mỹ Philip cho biết Mỹ là nước tiêu dùng dầu lửa lãng phí nhất thế giới: nhập khẩu 11 triệu thùng dầungày, tiêu thụ 17 sản lượng dầu mỏ toàn cầu. Theo ông Philip, sản lượng tiêu thụ dầu

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày càng được cải thiệnhơn nhưng cũng nảy sinh những vấn đề cần được giải quyết, trong đó sự cạn kiệtnguồn tài nguyên và ô nhiễm môi trường là hai vấn đề cấp bách hiện nay, mà khíthải động cơ là một trong những yếu tố gây ra sự ô nhiễm không khí trầm trọng Đểgóp phần giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường, khoa học thế giới đã có nhữngnghiên cứu tìm kiếm, ứng dụng các nguồn năng lượng mới, nhiên liệu mới thay thếcho những nhiên liệu lỏng truyền thống Tuy nhiên ở nước ta, việc ứng dụng nhiênliệu mới còn nhiều hạn chế

Sau quá trình học tập ở trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, em được trang bịnhững kiến thức cơ bản về động cơ đốt trong và hiểu được sự cần thiết của việcthay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống bằng các nguồn năng lượng sạch, thânthiện với môi trường hơn Dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS Trần Thanh Hải

Tùng, em đã làm đề tài “ Thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho ô tô và xe máy ”,

thiết kế một hệ thống cung cấp LPG với quy mô nhỏ nhằm phổ biến sử dụng khíhóa lỏng LPG làm nhiên liệu cho ô tô và xe máy cho người dân

Dù cố gắng nhưng vì kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, nên không tránh khỏinhững thiếu sót, khiếm khuyết Kính mong các Thầy đóng góp ý kiến để cho đồ ánđược hoàn thiện hơn

Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy PGS TS Trần Thanh Hải Tùng đã

tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày 04 tháng 06 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thìn

1. Giới thiệu đề tài nghiên cứu

1.1. Những vấn đề về môi trường và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống của Việt Nam và toàn cầu hiện nay

1.1.1. Những vấn đề về môi trường

Chất lượng không khí hiện nay bị ô nhiễm nặng đến mức phải báo động trên toànđịa cầu; mà trong đó khí thải của động cơ đốt trong là tác nhân chủ yếu gây nên ônhiễm không khí Cùng với sự tăng trưởng về số lượng ô tô, một mâu thuẫn nảysinh trong sự phát triển của xã hội là vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải độc hại

từ động cơ xe ô tô, xe máy thải ra vào không khí Nguồn ô nhiễm này trở thành mối

đe dọa chính cho cuộc sống của con người, đặc biệt là ở các thành phố có mật độ xe

cơ giới cao, mối nguy hiểm này càng lớn Ở Anh ước tính có khoảng 24.000 cáichết sớm có liên hệ đến ô nhiễm không khí mà chủ yếu do khí thải của các phươngtiện vận tải Phần lớn trong số họ bị mắc các bệnh như: hen, viêm phế quản, cácbệnh về hô hấp Ở Đức, nghiên cứu trên 632 trẻ em từ 7-11 tuổi phát hiện bệnh hôhấp ngày càng trầm trọng khi ô nhiễm không khí gia tăng Các hóa chất độc hại cótrong khí thải của các phương tiện vận tải rất nhiều, trong đó carbon monoxide (CO)gây ra chứng nghẹt thở; chì ảnh hưởng đến hệ thần kinh, làm suy giảm trí nhớ;benzene và nitrogen và nitrogen dioxide tác động xấu đến hệ miễn dịch; polycyclichydrocarbons: tác động xấu đến da Ngoài ra, benzen và polycyclic hydrocarbons cóthể là tác nhân gây ung thư Ngoài ra khí thải của động cơ còn làm thay đổi nhiệt độkhí quyển, gây ra hiện tượng “Hiệu ứng nhà kính”, tạo ra các cơn mưa axít làm huỷdiệt các khu rừng và các cánh đồng, …

Ở TP Hồ Chí Minh, các nhà khoa học đã báo động về tình trạng ô nhiễm khôngkhí, đặc biệt là sự gia tăng nồng độ các chất độc hại trong không khí như: benzene,nitơ oxit,… Nồng độ bụi đặc trưng PM10 có nơi đạt tới 80 microgam /m3 trong khinồng độ cho phép nhỏ hơn con số này nhiều lần Nồng độ SO2 lên đến 30microgam/m3, nồng độ benzene có nơi đạt 35 ÷ 40 microgam/m3 Và hàng năm,Việt Nam các phương tiện giao thông đã thải ra sáu triệu tấn CO2, sáu mươi mốtnghìn tấn CO, ba mươi lăm nghìn tấn NO2, mười hai nghìn tấn SO2 và hơn hai mươihai nghìn tấn CmHn nồng độ các chất có hại trong không khí ở các đô thị lớn vượtquá mức cho phép nhiều lần, riêng SO2 cao gấp 2-3 lần, …

1.1.2. Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống

Các nhà khoa học đã lên tiếng cảnh báo cộng đồng quốc tế rằng thời điểm khủnghoảng năng lượng thế giới đang đến gần khi mà các nguồn cung cấp dầu mỏ và khíđốt trên thế giới đang cạn kiệt nhanh với tốc độ 4 ÷ 5% hàng năm, Bộ năng lượng

Mỹ dự báo đến năm 2037, nhu cầu dầu mỏ và khí đốt trên thế giới sẽ lớn hơn khảnăng cung cấp Nhà kinh tế năng lượng Mỹ Philip cho biết Mỹ là nước tiêu dùngdầu lửa lãng phí nhất thế giới: nhập khẩu 11 triệu thùng dầu/ngày, tiêu thụ 1/7 sảnlượng dầu mỏ toàn cầu Theo ông Philip, sản lượng tiêu thụ dầu mỏ của Mỹ có thểgiảm 50% nếu Mỹ thực hiện chính sách tiết kiệm năng lượng Năm 2003, Trungquốc đã vượt qua Nhật Bản trở thành nước tiêu dùng dầu mỏ và khí đốt lớn thứ 2thế giới sau Mỹ Các nhà khoa học Mỹ và Anh nhận định thế giới sẽ khủng hoảngdầu khí vào năm 2010 hoặc chậm lắm cũng chỉ vài năm sau đó Thế giới hiện đangsản xuất và tiêu dùng 75 triệu thùng dầu/ngày Với tốc độ tiêu dùng như năm 2004,đến năm 2015, nhu cầu dầu mỏ và khí đốt của thế giới sẽ tăng thêm 2/3, tức cầnthêm tới 60 triệu thùng/ngày Nhà khoa học Canada Richard Gun cho rằng cho dùcác giếng dầu ở Iraq được khai thác hết công suất, các mỏ dầu ở Trung Á hoặcSiberi được khai thác với những công nghệ tiên tiến nhất thì sản lượng khai tháctăng thêm cũng chỉ đáp ứng được 1/10 nhu cầu tăng thêm của thế giới

Hình 1 – 1 Tiêu thụ năng lương thế giới theo nguồn năng lượng 1970- 2025

(đơn vị nghìn triệu triệu btu )

Dầu mỏ vẫn được coi là nguồn năng lượng chính cho toàn thế giới tới năm 2025.Hình 1.1 thống kê nhu cầu tiêu thụ các loại năng lượng của thế giới Thống kê củaIEO2004 cho thấy, với nhu cầu đòi hỏi về dầu mỏ tăng lên 1,9% mỗi năm thì trongvòng 24 năm tới, mức tiêu thụ 77 triệu thùng/ngày năm 2001 sẽ tăng lên tới 121triệu thùng/ngày vào năm 2025, mà nhu cầu lớn nhất sẽ là từ Mỹ và các nước đangphát triển ở châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc… Các quốc gia này có thể sẽ chiếm tới60% nhu cầu của thế giới

Nhu cầu về dầu mỏ ngày càng cao trong khi đó lượng dầu mỏ chưa khai thácngày một cạn kiệt làm cho giá của loại “vàng đen” có xu hướng tăng

Hình 1 - 2 Nguồn dầu mỏ ngày càng cạn kiệt khiến giácủa loại “vàng đen” này không ngừng tăng.

Thế giới đang bước vào một kỷ nguyên giá năng lượng cao do không thể khuyếnkhích việc tiết kiệm năng lượng và phát triển các nguồn nhiên liệu thải ít khí cácbonnếu giá các loại nhiên liệu hóa thạch không tiếp tục tăng cao hơn nữa Ngoài ra, thờigian trước khi có các giải pháp thay thế thường rất dài, do vậy việc tạm thời thiếucác loại nhiên liệu hóa thạch sẽ kéo dài và khi giá dầu trở nên quá nhạy cảm cả với

sự mất cân bằng nhỏ giữa cung - cầu năng lượng

1.2 Sự cần thiết có nguồn nhiên liệu mới thay thế nguồn nhiên liệu lỏng truyền thống

Tuy dầu mỏ hiện chiếm khoảng 60-80% cán cân năng lượng thế giới nhưng vớitốc độ tiêu thụ như hiện nay và trữ lượng dầu mỏ hiện có, nguồn năng lượng này sẽnhanh chóng bị cạn kiệt, cộng với diễn biến phức tạp của giá xăng dầu gần đây vàvấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên cấp thiết thì việc tìm ra các nguồn nhiênliệu thay thế nhằm giải quyết những vấn đề mà nhiên liệu lỏng truyền thống đem lạicho môi trường là mối quan tâm hàng đầu của nền khoa học thế giới

Các loại nhiên liệu thay thế này có các nguồn gốc và được phân loại như sau:+ Nguồn hóa thạch: Khí thiên nhiên nén CNG, khí thiên nhiên hóa lỏng LNG(liquefied natural gas), khí dầu mỏ hóa lỏng LPG (liquefied petroleum gas), khí lòga…

+ Nguồn gốc sinh học: Các loại nhiên liệu được chiết suất từ dầu hoặc tinh bộtcủa các loại cây (cọ, dừa, hướng dương, jatropha, tảo, mía, sắn, ngô…), mỡ độngvật hay khí biogas sản xuất từ phế thải (rác thải, chất thải từ động vật,…)

Trong các dạng nhiên liệu thay thế đó thì biodiesel dùng để thay thế cho diesel,còn bioethanol, biomethanol dùng để thay thế cho nhiên liệu xăng, năng lượng sinhhọc đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩunhiên liệu, do các lợi ích của nó như: công nghệ sản xuất không quá phức tạp, tận

dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp, không cần thayđổi cấu trúc động cơ cũng như cơ sở hạ tầng hiện có và giá thành cạnh tranh so vớixăng dầu.

Sử dụng nhiên liệu thay thế, ngoài việc giải quyết vấn đề cạn kiệt nhiên liệu hóathạch, tận dụng triệt để các nguồn năng lượng sẵn có trong thiên nhiên, nó còn tạocông ăn việc làm cho người dân, giải quyết phần nào vấn đề ô nhiễm môi trường.Ngoài ra, nếu có sự quy hoạch tốt về sử dụng đất thì việc sử dụng nhiên liệu thaythế, đặc biệt là nhiên liệu sinh học còn tạo động lực cho sự phát triển, giảm triệt đểphát thải gây hiệu ứng nhà kính nhờ vòng khép kín CO2(cây hấp thụ khí CO2 từđộng cơ - trồng cây để sản xuất nhiên liệu sinh học cho động cơ)

Đối với động cơ diesel sử dụng trên tàu du lịch ven biển, việc nghiên cứu sửdụng nhiên liệu thay thế nói chung và nhiên liệu sinh học bio-diesel hay nhiên liệukhí hóa lỏng LPG nói riêng là hết sức cần thiết nhằm cắt giảm tiêu thụ nhiên liệuhóa thạch, giảm phát thải chất độc hại và khí gây hiệu ứng nhà kính Điều đó hòanhập với xu thế thế giới cũng như đi đúng lộ trình phát triển bền vững mà Việt Namđang hướng tới

1.3 Mục đích, ý nghĩa của đề tài

 Mục đích

Thiết kế hệ thống sử dụng các bình chứa gas 48 kg rút lỏng có sẵn trên thị trường

đề cấp nhiên liệu cho ô tô và xe máy mà không cần phải xây dựng trạm nạp chi phílớn, hướng tới phổ biến sử dụng khí LPG làm nhiên liệu để thay thế một phầnnguồn nhiên liệu truyền thống (xăng, dầu) cho phương tiện giao thông vận tải nhằmgóp phần giải quyết hai vấn đề lớn là ô nhiễm môi trường và cạn kiệt nguồn nhiênliệu hiện nay

 Ý nghĩa

Đối với đất nước ta hiện nay cơ sở hạ tầng của trạm cấp khí LPG là rất mỏng,trong nước cũng đã có thế mạnh là sản xuất được nhiên liệu khí LPG và việc xâydựng một trạm nạp LPG cố định chi phí lớn, yêu cầu khoảng không gian rộng vàđiều này rất khó để xây dựng phổ biến trong tình hình kinh tế nước ta hiện nay.Chính vì vậy việc nghiên cứu, tìm hiểu để xây dựng một hệ thống cấp nhiên liệuLPG với chi phí thấp hơn, yêu cầu khoảng không gian nhỏ và dễ lắp đặt là rất thiếtthực và cần thiết

2. Giới thiệu về khí LPG, Các tiêu chuẩn về lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho các phương tiện giao thông đường bộ - yêu cầu thiết kế, lắp đặt, vận hành

2.1 Giới thiệu về khí LPG

2.1.1 Nguồn gốc, quá trình khai thác và xử lý khí hóa lỏng LPG

Khí hoá lỏng LPG là sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất dầu và tinh luyệnkhí thiên nhiên Nguyên liệu ban đầu dùng để sản xuất LPG là dòng khí thiên nhiênkhai thác từ các mỏ dầu hoặc qua quá trình xử lý dầu thô để thu được LPG Về cơbản quy trình sản xuất LPG gồm các bước sau:

+ Làm sạch khí: loại bỏ các tạp chất bằng phương pháp lắng, lọc Sau khi loại

bỏ các tạp chất, khí nguyên liệu còn lại chủ yếu là các hydrocarbon như etan,propan,butan…

+ Tách khí: hỗn hợp khí nguyên liệu cần được tách riêng từng khí để sử dụng và

pha trộn cho từng mục đích sử dụng khác nhau Có thể dùng các phương pháp táchkhí như phương pháp nén, hấp thụ, làm lạnh từng bậc, làm lạnh bằng giãn nở khí…Qua hệ thống các dây chuyền tách khí có thể thu được propan và butan tương đốitinh khiết với nồng độ từ 96÷ 98 %

+ Pha trộn: các khí thu được riêng biệt lại được pha trộn theo các tỷ lệ thể tích

khác nhau tùy theo yêu cầu Hiện nay trên thị trường Việt Nam có khá nhiều loạiLPG khác nhau do các hãng cung cấp với các tỷ lệ propan: butan là 30:70, 40:60,50:50… Đối với LPG có tỷ lệ là 30:70, 40:60 thường được sử dụng trong sinh hoạt.Còn tỷ lệ pha trộn 50:50 thường được sử dụng làm nguyên liệu trong các ngànhcông nghiệp như nấu thủy tinh, sản xuất ắc quy, cơ khí đóng tàu, …

 Một số phương pháp sản xuất LPG:

+ Phương pháp nén

Hình 2 – 1 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp nén.

Nguyên tắc của phương pháp là nguyên liệu được đưa vào tháp chưng sẽ tách racác khí hydrocacbon chủ yếu từ C2 tới C4 Các khí này được đưa vào máy nén tới

áp suất p = 1,2 – 1,5 MPa, hóa lỏng, rồi được đưa sang tháp tách etan và tháp táchpropan Sản phẩm của quá trình là etan, propan, butan

+ Phương pháp làm lạnh theo bậc:

Hình 2 – 2 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp làm lạnh theo bậc

Nguyên tắc chung của phương pháp là dòng khí nguyên liệu được làm lạnh theohai bậc (bậc thứ nhất tác nhân lạnh là propan, bậc thứ hai tác nhân lạnh là etan).Bằng các quá trình làm lạnh này, khí được hóa lỏng đi vào các tháp tách metan,tháp tách etan, tháp tách propan và tháp tách butan Sản phẩm thu được sau mỗitháp tách là metan, etan, propan, butan và xăng nhẹ

+ Phương pháp làm lạnh bằng giãn nở khí:

Hình 2 – 3 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp làm lạnh bằng giãn nở

khí

Nguyên tắc chung của phương pháp là sử dụng chu trình làm lạnh trong bằngphương pháp giãn nở, khí nguyên liệu sẽ được làm lạnh và hóa lỏng Sau đó đi vàotháp tách metan, khí metan sẽ được tách ra và đưa đi làm khí đốt Sản phẩm của quátrình là LPG và xăng tự nhiên

+ Phương pháp hấp thụ:

Hình 2 – 4 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp hấp thụ

Nguyên liệu được đưa vào tháp chưng cất phân đoạn để thu các khí phục vụ quátrình chế biến Khí được đưa qua máy nén rồi đi vào tháp tách etan; sản phẩm đáytháp là LPG Phân đoạn naphta của quá trình chưng cất được sử dụng làm tác nhânhấp thụ Đi ra khỏi tháp hấp thụ là etan, naphta được tuần hoàn liên tục trong quátrình

+ Thu hồi từ nhà máy LNG:

Nguyên liệu là khí tự nhiên được đưa vào tháp tách metan, sản phẩm đỉnh tháp làmetan đưa tới để hóa lỏng sản xuất LNG, sản phẩm đi ra từ đáy tháp được đưa vàotháp tách etan Etan sẽ được tách ra trên đỉnh tháp tách etan, sản phẩm đi ra ở đáytháp là LPG

Hình 2 – 5 Sơ đồ sản xuất LPG theo phương pháp thu hồi từ nhà máy LPG

2.1.2 Thành phần hoá học, tính chất lý hoá khí hóa lỏng LPG

+ Propan thương mại: sản phẩm này chứa chủ yếu là Propan còn lại là Butanhoặc Buten với tỷ lệ thấp và cũng có thể xuất hiện etan hoặc etylen

+ Butan thương mại: chủ yếu gồm hydrocacbon C4, thông thường thành phần lớnnhất là n-Butan hoặc Butylen-1, cũng có thể xuất hiện Propan hoặc Propylen vớinồng độ không đáng kể cùng với Pentan

+ Hỗn hợp Propan – Butan: hỗn hợp này được đưa ra trong một số khu vực nhấtđịnh Các thành phần đều do nhà sản xuất và kinh doanh địa phương quyết định vàphụ thuộc vào một số yêu tố khác, tỷ lệ Propan/Butan có thể thay đổi từ 30/70 đến50/50 về thể tích tuỳ theo mục đích sử dụng và điều kiện khí hậu

Trong hành phần khí hoá lỏng LPG chứa rất ít lưu huỳnh( 40÷ 60) ppm, thấp hơnnhiều so với tiêu chuẩn cho phép của cộng đồng châu Âu (200 ppm), một tiêu chuẩnkhắc khe nhất về các chất phụ gia có trong nhiên liệu Do đó động cơ dùng LPG

phát ra rất ít chất ô nhiễm gốc lưu huỳnh và hiệu quả của bộ lọc xúc tác được cảithiện.

Cấu tạo phân tử:

Hình 2 – 6 Cấu tạo phân tử các hydro cacbon

2.1.2.2. Tính chất lý hoá

Do thành phần chủ yếu của LPG là Propan và Butan nên tính chất của LPG làtính chất của Propan và Butan

LPG có những tính chất sau:

+ Là chất lỏng không màu ( trong suốt)

+ Là chất lỏng không mùi, không vị, tuy nhiên trong thực tế trong quá trình chếbiến được pha thêm Ethyl Mecaptan có mùi đặc trưng để dễ phát hiện rò rỉ Nồng

độ mùi phải đủ để nhận ra trước khi chúng tạo thành hỗn hợp nổ

+ LPG không độc, không gây ô nhiễm môi trường, không ảnh hưởng đến thựcphẩm và sức khoẻ con người, tuy nhiên không nên hít vào số lượng lớn vì có thểgây ngạt thở hay say do thiếu ôxy

+ LPG nặng hơn không khí (1,5 ÷ 2) lần, nhẹ hơn nước 0,5 lần vì thế nếu thoát rangoài hơi LPG sẽ lan truyền ở mặt đất và tập trung ở những phần thấp nhất, nhưrãnh, hố ga,… tuy nhiên nó sẽ tản mất khi có gió

+ LPG được tồn chứa trong các bể chịu áp lực khác nhau, chúng tồn tại ở trạngthái bảo hoà Gas lỏng ở dưới, hơi gas ở phía trên, theo quy định an toàn thì các loại

bể chứa LPG chỉ được phép nhập tối đa (80 ÷ 85)% thể tích, phần còn lại đảm bảocho sự giãn nở nhiệt của LPG.

+ Đặc trưng lớn của LPG khác với các loại khí khác là chúng tồn tại ở dạng bãohoà nên với thành phần không đổi (70% Butan – 30% Propan) Áp suất bão hoàtrong bể chứa cũng như trong hệ thống không phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài.Thông thường gas Petrolimex có áp suất 4,5 kg/cm2 ÷ 7,8 kg/cm2 ở nhiệt độ (15 ÷30) °C

+ LPG có tỷ lệ giãn nở lớn: một thể tích gas lỏng bay hơi tạo ra 250 thể tích hơi,

do vậy LPG chỉ thuận tiện và kinh tế khi vận chuyển và tồn chứa ở dạng lỏng.+ LPG là nhiên liệu sạch : hàm lượng lưu huỳnh rất thấp (< 0,02%), khi cháy chỉtạo ra CO2 và hơi nước, không tạo muội, không tạo khói, đặc biệt không sinh ra khí

SO2, H2S, CO

+ Giới hạn cháy nổ của hơi gas trong hỗn hợp không khí- gas là phần trăm củahơi gas để tự bắt cháy nổ Giới hạn cháy nổ của hơi LPG trong không khí rất hẹp, từ(1,5 ÷ 10) %

+ Tốc độ hóa hơi mãnh liệt, do vậy LPG gây bỏng lạnh trên da khi tiếp xúc trựctiếp, nhất là với dòng LPG rò rỉ trực tiếp vào da nếu không có trạng bị bảo hộ laođộng…

+ Nhiệt độ sôi: Nhiệt độ sôi của khí đốt hóa lỏng thấp Ở áp suất khí quyển,Propan sôi ở -42°C và Butan ở -0,5°C

+ Áp suất hơi của khí LPG thay đổi theo nhiệt độ, không phụ thuộc vào lượngLPG trong dụng cụ chứa:

Hình 2 – 7 Sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ của khí LPG.

+ Chỉ số Octan: Nhiên liệu khí hoá lỏng được đặc trưng bởi chỉ số Octan nghiêncứu (RON) cao, có thể đạt tới 98 Bảng 2 - 1 giới thiệu RON của các loại khí khácnhau Chỉ số Octan động cơ (MON) của LPG cũng cao hơn xăng

Bảng 2 – 1 Chỉ số Octan của một số chất [7]

Propan Propen n- Butan Iso- butan But- 1-en But- 2- en

>100 102 95

>100 (98) 100

100 85 92 99 80 83

Chỉ số Octan của LPG từ 110 ÷ 120

+ LPG hoá lỏng có nhiệt trị theo khối lượng cao, cao hơn cả xăng hay diesel.Tuy nhiên do khối lượng riêng của nó thấp, nhiệt trị riêng thấp hơn nhiên liệulỏng khác

Bảng 2 - 2: So sánh LPG và các loại nhiên liệu cổ điển [7]

Thông số đặc

Propan thương mại

Butan thương mại

LPG

Khối lượng

riêng (kg/dm 3 ) 0,725 ÷ 0,78 0,82 ÷ 0,86 0,51 0,58 0,51 ÷ 0,58Nhiệt trị thấp:

42,6 35,8

46 23,5

45,6 26,4

45,8 25

2.1.3 Những đặc điểm của động cơ sử dụng nhiên liệu LPG

2.1.3.1. Mô men, công suất động cơ

Mô men và công suất động cơ sử dụng LPG thấp hơn khoảng 10% so với động

cơ xăng cùng cỡ do:

+ Nhiệt trị thể tích của hỗn hợp không khí- xăng lớn hơn nhiệt trị thể tích củahỗn hợp không khí – LPG khoảng 3% ÷ 5 %

+ Đặc tính của hệ thống cấp nhiên liệu LPG: khi phun LPG dạng khí vào đườngnạp qua họng Ventury làm giảm hệ số nạp và gây xáo trộn động lực học trên đườngnạp làm giảm mô men và công suất động cơ Khi phun LPG dạng lỏng sẽ bốc hơitrên đường nạp làm giảm nhiệt độ khí nạp và làm tăng khối lượng riêng của hỗnhợp giúp cải thiện hệ số nạp, khắc phục phần nào sự giảm mô men và công suấtđộng cơ

2.1.3.2. Suất tiêu hao nhiên liệu

Suất tiêu hao nhiên liệu tính theo thể tích và theo khối lượng nhiên liệu của động

cơ LPG so với động cơ xăng như sau: thực tế nếu so sánh năng lượng tiêu hao trên100km hành trình thì nhiên liệu LPG thấp hơn xăng khoảng vài phần trăm Mặtkhác, nếu LPG giàu Propan (C3H8) với chỉ số Octan của nó rất cao do đó có thể tăng

tỷ số nén động cơ nên cải thiện suất tiêu hao nhiên liệu

2.1.3.3. Mức độ phát ô nhiễm

Động cơ sử dụng LPG ít phát thải ô nhiễm, giảm đi rất đáng kể so với động cơxăng

Bảng 2 – 3 Mức độ phát thải ô nhiễm của ô tô chạy nhiên liệu LPG so với tiêu

chuẩn ô nhiễm hiện nay [7]

Chu trình Euro (g/km)

Chu trình FTP75 (g/mile)

HC 0,04 0,031 0,031 0,032

Đồng thời nồng độ NOx giảm, đặc biệt khi động cơ hoạt động ở khu vực gần đầytải, điều này do nhiệt độ màng lửa nhiên liệu LPG thấp hơn màng lửa của xăng Cònmức độ phát sinh HC thấp chủ yếu do LPG bay hơi rất dễ dàng, lượng nhiên liệubám trên thành buồng cháy thấp và lượng nhiên liệu hấp thụ bởi dầu bôi trơn thấp,

HC trong khí xả động cơ LPG chủ yếu là hydrocacbua nhẹ (C3, C4) ít độc hơnhydrocacbua nặng trong khí xả động cơ xăng và diesel

2.1.3.4. Tính an toàn và tuổi thọ động cơ

Vấn đề an toàn: Trong hệ thống nhiên liệu LPG có rất nhiều thiết bị an toàn cả vềmặt cơ khí lẫn điện tử, đảm bảo an toàn khi động cơ hoạt động lẫn không hoạt động

và khi xảy ra tai nạn

Các van an toàn tự động đóng, ngắt hệ thống nhiên liệu, và hệ thống này hoàntoàn khoá kín với môi tường không khí bên ngoài

Vấn đề tuổi thọ động cơ: Do LPG có tính chống kích nổ cao, không có chì (Pb),sản phẩm cháy không có muội than, không có hiện tượng đóng màng nên động cơdùng LPG ít gây kích nổ hơn động cơ xăng Do không có các hạt chì hoặc các hạtmuội than đọng lại trong thành vách xy lanh, cửa xupap nạp, thải nên ít gây màimòn xy lanh, piston, secmăng, xupap, đế xupap Một vấn đề nữa ở động cơ xănghay có hiện tượng hơi xăng hình thành trong buống cháy rửa sạch các màng dầu bôitrơn và có khuynh hướng lọt xuống cacte làm giảm khả năng bôi trơn

Nhìn chung, động cơ LPG có tuổi thọ cao hơn động cơ xăng ở cùng một chế độhoạt động

2.1.4 Khả năng ứng dụng LPG ở Việt Nam

LPG được ứng dụng khá rộng rãi ở nhiều lĩnh vực:

+ Dân dụng và thương nghiệp: Nấu ăn, nấu nước nóng, sưởi ấm, đèn gas… trongcác hộ dân, các cửa hàng ăn uống, các khách sạn …

+ Công nghiệp và nông nghiệp: Sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt,thanh trùng dụng cụ y tế, …

+ Ô tô: LPG được biết như là loại nhiên liệu thay thế cho diesel và xăng Vì thế,hiện nay trên thế giới đã có nhiều xe sử dụng LPG như là nguồn nhiên liệu cung cấpnăng lượng cho động cơ Trong thực tế việc sử dụng LPG thường mang lại cảm giácchạy xe êm hơn, tiếng ồn thấp, đặc biệt trên các xe tải nặng Tuy nhiên các xethương mại dùng LPG như một nguồn nhiên liệu hiện nay vẫn chưa được sản xuất

+ Phát điện: Chạy máy phát điện.

+ Hoá dầu: Sản xuất ethetylen, propylen, butadiene cho ngành nhựa và đặc biệt

là sản xuất MTBE là chất làm tăng chỉ số Octane

Chi phí sản xuất nhiên liệu LPG thấp hơn xăng và diesel, do đó giá thành rẻ

2.1.4.2. Hạn chế

Cơ sở hạ tầng, vấn đề vận chuyển, phân phối LPG còn chưa phổ biến Việc chiphí xây dựng một trạm cấp LPG mới cũng rất tốn kém, yêu cầu độ an toàn cao.Khi cải tạo, chuyển đổi các hệ thống trên xe thì dù ít hay nhiều cũng làm thay đổi

về bố trí chung, các tính năng động lực học cũng như độ ổn định của xe

Thói quen sử dụng nguồn nhiên liệu mới và ý thức bảo vệ môi trường của ngườiViệt Nam còn dè dặt, hạn chế

2.2 Tiêu chuẩn về lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG cho các phương tiện giao thông đường bộ - yêu cầu thiết kế, lắp đặt, vận hành

Trích theo tiêu chuẩn TCN 88:2005 “Trạm nạp nhiên liệu LPG cho các phươngtiện giao thông đường bộ - Yêu cầu thiết kế, lắp đặt và vận hành” Và các tài liệuliên quan

2.2.1 Yêu cầu thiết kế trạm nạp

2.2.1.1. Yêu cầu chung ( Trích TCN 88:2005)

Thiết kế trạm nạp LPG cho các phương tiện giao thông đường bộ phải được các

cơ quan có thẩm quyền thẩm duyệt về phòng cháy chữa cháy và vệ sinh môi trường.Khi thiết kế và lắp đặt trạm nạp nhiên liệu LPG cho các phương tiện giao thôngđường bộ ngoài việc áp dụng đúng quy định của tiêu chuẩn này còn phải tuân thủcác quy định hiện hành có liên quan của Nhà nước

Vị trí lắp đặt trạm nạp phải đảm bảo yêu cầu thông thoáng gió và không bị chechắn xung quanh

Vị trí mà tại đó các yếu tố có thể gây nguy hiểm cho thiết bị lắp đặt tại khu tồnchứa và các phương tiện giao thông thì phải có các phương án phòng ngừa Cácphương án này phải đảm bảo tránh các va chạm cơ khí đối với tất cả các hạng mụccủa hệ thống tồn chứa, đường ống như sử dụng các rào chắn va chạm hay các cọctiêu, hàng rào an toàn hoặc hạn chế tốc độ bằng cách xây các gờ mấp mô trên đườnghay dựng bảng thông báo…

Thiết bị và công nghệ của trạm nạp phải là loại chuyên dùng cho LPG, đảm bảocác yêu cầu an toàn về phòng cháy nổ và có chứng chỉ chất lượng và xuất xứ củanhà sản xuất

Trạm nạp phải có biển chỉ dẫn, nội quy, hướng dẫn sử dụng rõ ràng, đặt ở nơi dễthấy, dễ nhận biết

Tại các khu vực nguy hiểm phải đảm bảo:

+ Không có các nguồn phát sinh các tia lửa cố định

+ Nghiêm cấm sử dụng lửa và hút thuốc lá

+ Các nguồn phát sinh tia lửa tiềm ẩn phải được kiểm soát

+ Chỉ các phương tiện vận tải để vận chuyển và xuất nhập LPG mới được phép

đi vào

+ Chỉ sử dụng các thiết bị chuyên dùng cho LPG và phòng nổ thích hợp trongcác khu vực này và phải lắp đặt theo tiêu chuẩn

2.2.1.2. Công nghệ, vị trí và mặt bằng trạm nạp LPG

a) Yêu cầu về kho chứa (Trích TCVN 7441: 2004; TCVN 6304:1997)

 Yêu cầu chung

Đảm bảo thông thoáng, thuận tiên cho việc thay thế chai và dễ tiếp cận trongtrường hợp khẩn cấp Mặt tiền của kho chứa phải bằng phẳng, không phát ra tia lửakhi va chạm

Sức tối đa cho phép của kho chứa chai là 1000 kg, các chai chứa được xem như

là đựng đầy LPG, bất kể lượng LPG thực tế trong chai

Trong phạm vi 3m không được đặt các rãnh thoát nước trên nền kho hoặc trongkhu vực liền kề với kho Nếu không thì phải đậy kín hoặc bịt kín

Kho chứa chia phải được đặt trên mặt đất ngoài nhà dân dụng, công nghiệp nếusức chứa của kho lớn hơn 700 kg, nếu sức chứa nhỏ hơn 700 kg thì được phép đặtnhưng phải đảm bảo thông thoáng, an toàn cháy nổ

Nền kho phải vững chắc, bằng phẳng, không trơn trượt, ngang bằng hoặc caohơn mặt bằng xung quanh, làm bằng vật liệu không cháy

Bảng 2 – 4 Khoảng cách an toàn đến các công trình (Khoảng cách tính bằng

Kho phải có ít nhất hai lối ra vào, cửa mở ra phía ngoài

Không được bảo quản các chất ôxy hóa cùng với chai chứa khí đốt hóa lỏng.Trong khoảng cách an toàn không được có cỏ rác và vật liệu dễ cháy Phải tháo

bỏ bao gói (bọc ngoài vỏ chai hoặc nệm bọc) khi không cần thiết

Không được hút thuốc và sử dụng các nguồn gây cháy trong kho hoặc trongkhoảng cách an toàn

Chai chứa chỉ được sử dụng để chứa LPG và phải để cách xa chai chứa các chấtnguy hiểm khác một khoảng cách không nhỏ hơn như sau:

+ Chai chứa khí nén (trừ các bình cứu hoả) 3m

Xe có động cơ (trừ xe nâng và bốc dỡ hàng) không được vào khu vực kho Các

xe của kho có thể đỗ trong khoảng cách an toàn, nhưng phải cách kho ít nhất 3m.Kho chứa chai chứa khí đốt hóa lỏng phải có hệ thống bảo vệ chống sét

Kho chứa chai chứa khí đốt hóa lỏng phải được trang bị đủ phương tiện và dụng

cụ chữa cháy theo quy định của các tiêu chuẩn hiện hành Kho phải có nguồn nướcchữa cháy

Thiết bị điện chiếu sáng phải phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành có liên quan.Nguồn điện cấp cho các thiết bị điện trong kho phải được khống chế bằng thiết bị

đóng ngắt chung (cầu dao, aptomat ).

 Yêu cầu đối với kho ngoài trời

Kho phải sạch, thoáng, tiếp cận dễ dàng

Kho chứa chai rỗng phải cách:

+ Kho chứa chai đầy ít nhất 3m

+ Hàng rào bảo vệ, nhà hoặc nguồn gây cháy cố định ít nhất 1m;

+ Các bình chứa ôxy, vật liệu dễ cháy, chất độc ít nhất 2m

Nếu kho sử dụng mái che và có tổng lượng khí đốt hóa lỏng tốn chứa tối đa là

400 kg thì:

Mái che phải:

+ Làm bằng kết cấu chịu lửa, tốt nhất là vật liệu xốp, nhẹ

+ Cao hơn đỉnh của chồng chất cao nhất chứa bên trong ít nhất 1m

Cột chống phải chắc chắn, có giới hạn chịu lửa ít nhất 30 phút

Kho phải được trang bị hệ thống phun nước chữa cháy cố định với vận tốc phun12,5 lít/m2/phút nếu diện tích mái kho lớn hơn 10m x 10m

 Yêu cầu đối với kho trong nhà

Kho phải là tòa nhà một tầng Kho phải xây bằng vật liệu có giới hạn chịu lửa ítnhất 60 phút

Tấm che và mái che trong kho được phép làm bằng vật liệu thường nhưng cộtchống và tường ngăn phải làm bằng vật liệu có giới hạn chịu lửa ít nhất 30 phút.Kho phải có lỗ thông hơi bố trí trên tường và trên mái Diện tích lỗ thông hơiphải đạt ít nhất 2,5% diện tích tường

Đối với kho có tổng lượng khí đốt hóa lỏng tồn chứa nhiều nhất là 1.000 kg chophép bố trí trong tầng một của nhà hai tầng, khi đó:

+ Cửa, trần và sàn kho phải có giới hạn chịu lửa ít nhất 30 phút

+ Cửa ra vào kho phải bố trí ở tường ngoài cùng

+ Cửa phải có chiều cao ít nhất 2,5m

Không được đục lỗ trên tường mặt trước của toà nhà Lỗ thông hơi phải được bốtrí ở tường ngoài và phải đảm bảo yêu cầu

Nếu toà nhà dùng để ở, tường phân cách phải có giới hạn chịu lửa ít nhất 60 phút.Phải trang bị hệ thống báo cháy tự động

Cho phép bảo quản chai chứa khí đốt hoá lỏng trong buồng nhỏ với điều kiệntổng lượng tồn chứa không quá:

+ 400 kg trong nhà một tầng;

+ 300 kg trong nhà nhiều tầng không có người ở

+ 70 kg trong nhà có người ở.

Buồng chứa phải bảo đảm thoáng gió, có giới hạn chịu lửa ít nhất 30 phút

Xung quanh cửa ra vào buồng chứa, cấm để vật liệu dễ cháy Cửa luôn khóa khikhông sử dụng

Buồng chứa phải có thiết bị báo cháy tự động

b) Tường ngăn cháy

Khi sử dụng tường ngăn cháy cho phép giảm khoảng phân cách tối đa 30% sovới khoảng phân cách yêu cầu khi không có tường ngăn cháy

Tường ngăn cháy phải không có lỗ thủng, được xây dựng vững chắc bằng gạch,

bê tông hoặc các vật liệu khác, phải đảm bảo giới hạn chịu lửa ít nhất 150 phút.Chiều cao tường ngăn cháy ít nhất phải ngang bằng với chồng chai chứa caonhất Tường ngăn cháy phải có chiều dài sao cho khoảng cách từ kho chứa chai (đo

từ điểm cuối của tường ngăn cháy) đến hàng rào ranh giới, đến toà nhà, hoặc đếnnguồn phát lửa cố định không được nhỏ hơn khoảng phân cách trong Bảng 2 - 4.Chiều cao tường ngăn cháy của kho chứa phải cao hơn tối thiểu 0,5 m so vớichiều cao bồn chứa và có chiều dài mỗi bên lớn hơn tối thiểu 0,75 m

Đối với kho chứa chai không có mái che và tường ngăn cháy chính là tường củatoà nhà thì phải có thêm các yêu cầu sau đây:

+ Trong khoảng cách 2 m theo chiều cao từ mép hàng rào, cao 9 m từ đỉnh chaichứa của tường chắn không được có lỗ hổng

+ Phía trên chai chứa, không cho phép có bất kỳ mái hiên hoặc cấu trúc nhô ralàm bằng vật liệu dễ cháy Không được đặt cầu thang hoặc thang thoát hiểm của toànhà bên trên hoặc xung quanh khu vực chai chứa

sử dụng Cho phép xếp làm nhiều chồng với điều kiện cách 2 chồng phải có ván

đệm

d) Máy bơm LPG

Phải sử dụng máy bơm chuyên dùng cho LPG Loại máy bơm này có chức năngphù hợp với đặc tính của LPG, có khả năng cung cấp áp suất cao hơn 6 kg/cm2 sovới áp suất làm việc thông thường của bồn chứa.

Trên đường nối ống công nghệ giữa bơm và bồn chứa phải đặt một van cầu đóng

mở bằng tay hoặc có van ngắt khẩn cấp sử dụng trong trường hợp đứt gãy đườngống

Động cơ của bơm LPG và đầu nối dây điện của động cơ phải đảm bảo các yêucầu quy định

 Vị trí của máy bơm:

Lắp đặt bơm càng gần van đường xuất LPG lỏng càng tốt

Xung quanh bơm phải đảm bảo thông thoáng để tránh tích tụ hơi LPG

e) Cột bơm và điểm nối ống mềm LPG

Tất cả các thiết bị của hệ thống nạp LPG phải có tính năng làm việc phù hợp vớiđiều kiện của LPG thương mại, tức là ở nhiệt độ từ -20°C đến +50°C và áp suất thửbền lớn hơn 25 kg/cm2

Cột bơm phải có tính năng ngắt bơm khi bình chứa của phương tiện đầy hoặc khi

áp suất ở đầu ra cột bơm cao quá mức cho phép

Thuận tiện cho phương tiện vào nạp nhiên liệu

Phương tiện đang nạp nhiên liệu không được cản trở sự di chuyển của cácphương tiện khác

Ống mềm không được xoắn hoặc kéo căng

Cột bơm và ống mềm dẫn LPG và đường ống cố định phải được đặt tại vị trí hạnchế tối thiểu các va chạm và phải được bảo vệ bằng cách: sử dụng các cọc ngăn, ràochắn, bờ đá và bê tông

Đối với trạm nạp tự phục vụ, đồng hồ đo tính và ống mềm phải được đặt tại vị trí

dễ nhìn, dễ quan sát phòng điều khiển

Cột bơm phải được nối đất an toàn điện và chống tĩnh điện

Vị trí của cột bơm và điểm nối ống mềm: Đối với các hệ thống là cụm thiết bịđược ghép nối trên một khung thép thì cột bơm, bồn chứa, máy bơm và các thiết bịkhác không yêu cầu khoảng cách phân chia nhưng dung tích của bồn chứa phải nhỏhơn 10000 lít

Phải đặt cột bơm và điểm nối ống dẫn LPG nạp cho phương tiện ngoài trời và tạinơi thông thoáng

f) Ống mềm

Ống mềm sử dụng để nối từ cột bơm đến họng nạp của cột bơm để lắp vào đầunạp của phương tiện Ống mềm kết nối giữa chai chứa và ống góp không được đểánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp và không được để ống mềm trong tình trạng khôngkết nối với van chai chứa.

Khớp nối của ống mềm phải đi kèm với một van tự đóng để ngăn rò rỉ LPG từống mềm ngoài ra khi bị tháo rời khỏi van chai chứa LPG

Ống mềm này phải là loại ống chịu lực kéo và chịu được áp lực cao, có thể làmviệc bình thường ở áp suất 30 kg/cm2 và có áp suất thử không dưới 50 kg/cm2 vàphải có chứng chỉ của nhà sản xuất

Chiều dài của ống mềm được sử dụng nhỏ nhất là 2m

Phần nối giữa ống mềm và cột bơm phải có khớp nối tách rời để ngắt ống mềm

ra khỏi cột bơm và ngăn không cho dòng LPG ra ngoài trong trường hợp phươngtiện chạy khi chưa tháo họng nạp

g) Đồng hồ đo tính lượng LPG

Đồng hồ đo tính lượng LPG phải được kiểm tra và cấp chứng chỉ, đảm bảo chínhxác khi đo tính và được các cơ quan có chức năng trong hoặc ngoài nước cấp chứngnhận trước khi đưa vào sử dụng

Đồng hồ đo tính phải đảm bảo không rò rỉ LPG

Đồng hồ đo tính LPG có các mạch điện và điện tử không phải là mạch an toàn tialửa thì phải được đặt trong tủ- phòng nổ để đảm bảo an toàn

Cột bơm phải có ít nhất 3 thông số hiển thị: hiển thị tổng khối lượng tiền đã bơm,hiển thị tổng số lít hoặc khối lượng bơm và hiển thị đơn giá Ngoài ra cần có thêmđồng hồ tính tổng số lít LPG đã bơm của cột bơm

Phía sau thiết bị đo đếm phải có thiết bị theo dõi dòng LPG lỏng trong quá trìnhnạp cho phương tiện

h) Họng nạp của cột bơm

Bộ phận đầu họng nạp tiếp xúc với đầu nạp LPG của bình chứa trên phương tiệnphải được chế tạo bằng đồng để tránh phát sinh tia lửa điện trong quá trình tháo lắp.Họng nạp phải phù hợp với tiêu chuẩn chung, dễ dàng thao tác khi nối với đầunạp của phương tiện và phải có gioăng làm kín đảm bảo không rò rỉ LPG trong quátrình nạp

Họng nạp phải có van một chiều không cho LPG lỏng phun ra khi tháo họng khỏiđầu nạp phương tiện sau khi bơm xong

i) Đường ống và thiết bị đường ống

 Yêu cầu chung

Cách bố trí đường ống và các giá đỡ cho đường ống phải tính toán đến sự giản

nở hay co ngót của đường ống bởi tác động của nhiệt độ Khoảng cách giữa các giá

đỡ của các đường ống theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang phải tuântheo bảng sau:

Bảng 2 – 5 Khoảng cách giữa các giá đỡ cho đường ống lắp đặt trên mặt đất

Kích thước danh định của

Hơi LPG ở áp suất lớn hơn 1,4 kG/cm, LPG lỏng không được dẫn bằng đườngống vào bên trong bất kỳ toà nhà nào

Trên đường ống, tại các vị trí cần thiết như đầu ra của máy bơm, trước van hồilưu,… phải có đồng hồ đo áp suất để kiểm tra quá trình hoạt động của các thiết bị

và xử lý sự cố

Độ dài ống công nghệ đặt nổi từ bơm LPG đến cột bơm LPG sao cho ngắn nhất.Ống dẫn LPG có đường kính danh định lớn hơn 50 mm, không được ghép nốiren, phải nối bích hoặc hàn giáp mép hai đầu Đường ống được nối ren phải có độdày hơn 4 mm và phải tiện ren dạng hình côn

cho LPG có chứng chỉ của nhà sản xuất và khi sử dụng phải tuân theo chỉ dẫn củanhà sản xuất.

Gioăng sử dụng tại các điểm nối bích trên đường ống phải có khả năng chống ănmòn và chống lão hoá Nếu gioăng được làm bằng kim loại hoặc vật liệu có kimloại thì có điểm nóng chảy dưới 816°C phải được bảo vệ chống lại tác động củangọn lửa

Các liên kết ống phải tuân theo các quy định sau:

Bảng 2 – 6 Quy định các mối liên kết ống

Áp suất LPG Chiều dày ống 4mm Chiều dày ống 8mm

Áp suất ≤ 125 Psi = 9 Kg/cm 2

Áp suất > 125 Psi = 9

 Van an toàn cho đường ống

Trên đường ống dẫn LPG phải lắp van an toàn ở vị trí chất lỏng cô lập lại nhưđầu ra của máy bơm, tại đoạn ống giữa của hai van chặn

Đầu ống xả van an toàn phải hướng ra nơi thoáng gió, không hướng trực tiếp vàobồn chứa, thiết bị và nơi công cộng hoặc nguồn gây cháy

Van an toàn cho đường ống phải có áp suất làm việc trong khoảng từ 18 kg/cm2

đến 27 kg/cm2 và phải có van chặn ở phía trước để đóng lại khi kiểm tra, sửa chữa

 Các van khác của đường ống

Vị trí lắp các van này phải thuận tiện cho vận hành, bảo dưỡng hoặc sửa chữa.Van hồi lưu tự động đặt ở đầu ra của máy bơm, van này làm việc khi áp suất phíađường ra của bơm cao hơn áp suất làm việc của van

Với mỗi van hồi lưu, có thể lắp một đường ống có van khóa bằng tay ở vị trísong song với đường ống lắp van hồi lưu để sử dụng trong trường hợp van hồi lưuhỏng Van khóa phải có nhãn hiệu Trên van phải có ký hiệu chiều đóng mở trên tayquay và chiều chuyển động của môi chất trên thân van Nhãn hiệu của van phải ghi: + Đường kính trong qui ước, mm

+ Áp suất quy ước, kG/cm2

j) Thiết bị điện

Thiết kế và lắp đặt hệ thống điện cho trạm nạp tuân theo tiêu chuẩn TCVN7441:2004

Tuân thủ đúng khuyến cáo của nhà sản xuất để lắp đặt thiết bị điện phù hợp vớivùng nguy hiểm cháy nổ.

Việc tính toán, lựa chọn thiết bị điện cho hệ thống phải tuân thủ các yêu cầunghiêm ngặt về an toàn phòng chống cháy nổ

+ Dạng an toàn tia lửa

+ Dạng tăng cường an toàn chống nổ: dạng bảo vệ được áp dụng bổ sung chothiết bị điện nhằm tăng tính an toàn (không bị quá nhiệt, không tạo ra hồ quang điệnhoặc không phát sinh tia lửa) trong điều kiện làm việc bình thường

Trong khu vực nguy hiểm cháy nổ, các thiết bị điện có mạch điện, điện tử khôngphải là mạch an toàn tia lửa thì phải đặt trong tủ điện phòng nổ, đảm bảo an toàn khi

có sự cố về điện xảy ra

Việc lựa chọn aptomat, contacto và cáp điện phải đáp ứng yêu cầu công suất củatrạm nạp, không để các thiết bị hoạt động trong tình trạng quá tải và tính đến khảnăng mở rộng trạm nạp

Để đảm bảo an toàn, các đường dây nối và cáp điện nên đặt ngầm dưới đất vàđược đặt trong ống thép hoặc sử dụng loại có vỏ thép bảo vệ

Trong đường nối từ nguồn cung cấp từ tủ điện tổng đến tủ điện trạm nạp phải cóaptomat chính để đảm bảo an toàn và thao tác khi sửa chữa sự cố

Vị trí đặt aptomat phải thuận tiện, dễ dàng thao tác khi có sự cố về điện xảy ra và

+ Ống công nghệ đặt trên mặt đất phải được tiếp đất thông qua các cọc tiếp địa

để bảo vệ chống tĩnh điện

+ Điện trở đo trên mỗi mét chiều dài ống phải nhỏ hơn 0,75 Ω và các ống phải cótính liên tục về dẫn điện, giữa hai mặt bích phải có cầu nối bằng đồng liên kết đểcân bằng điện thế

+ Cọc tiếp địa của hệ thống ống công nghệ phải có đường dẫn ra ngoài khu vựcxuất nhập của xe bồn kết nối với xe bồn phải đảm bảo bồn chứa, hệ thống ống và xebồn có cùng điện thế

+ Đường ống nổi và các thiết bị của trạm nạp phải nối đất khi đặt sau các mặtbích cách điện

k) Khoảng cách giữa các bộ phận trạm nạp

Bảng 2 – 7 Khoảng cách phân chia nhỏ nhất.[8]

Bơm Đồng hồ đo đếm LPG hoặc điểm nốidây dẫn LPG nạp cho phương tiện

Phương tiện đang được nạp

8.Cột bơm xăng cho

12.Kho chứa bình

13.Khu nhà ở, nơi tập

Ghi chú: *: Hoặc theo yêu cầu của cơ quan chức năng

Hình 2 – 8 Mặt bằng trạm nạp LPG.

2.2.2 Lắp đặt

2.2.2.1. Chai chứa LPG (LPG cylinder)

Các chai chứa được cố định tại vị trí gần nhất với cổ nối với đường rút LPG lỏng

để hạn chế sự dịch chuyển đường ống giãn nở nhiệt khác biệt giữa bơm và chaichứa

Đường By-pass (Đường hối lưu) của bơm phải được chỉnh và cài đặt áp suất hệthống cần thiết và kiểm tra vận hành thử trước khi hoạt động.

Khi gia công lắp ráp phải đảm bảo bên trong đường ống sạch sẽ

Hạn chế sử dụng các thiết bị không cần thiết, tránh ảnh hưởng đến dòng chảytrong ống như các điểm nối, cút nối, ống cong, ống thoát…

Trong quá trình lắp đặt đường ống, phải chú ý tới vị rí thuận lợi việc thổi rửa,van xả áp và điểm kiểm tra van áp suất trong khi chạy thử và bảo trì

2.2.3 Vận hành

Xây dựng các quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị, máy móc

Ban hành các nội quy:

+ Nội quy an toàn lao động cho công nhân vận hành trạm

+ Nội quy cho các phương tiện ra vào trạm nạp

+ Nội quy ra vào trạm nạp và các quy định đảm bảo an toàn cho trạm nạp

+ Nội quy phòng cháy chữa cháy

+ Quy định về đảm bảo hàng hoá của trạm

+ Quy định trách nhiệm khi xảy ra sự cố

Phân công nhiệm vụ: Phân công nhiệm vụ cho cán bộ công nhân viên của trạmtrong quá trình vận hành trạm

Đào tạo người lao động:

+ Hiểu biết về công nghệ kỹ thuật hệ thống nạp

+ Các quy trình vận hành, phát hiện và kiểm tra sự cố

+ Trách nhiệm khi xảy ra sự cố

+ Phương pháp vận hành và sử dụng các thiết bị phòng chống cháy nổ.

Vận hành xuất LPG cho phương tiện:

+ Kiểm tra hiện trạng hệ thống nạp.Nếu có bất thường, khả năng gây mất an toàncho trạm nạp thì kiểm tra kỹ và sửa chữa

+ Cấp điện cho hệ thống nạp

+ Kiểm tra hiển thị của cột bơm

+ Chỉ dẫn phương tiện vào vị trí nạp LPG

+ Yêu cầu chủ phương tiện tắt máy

+ Mở nắp đậy bình nhiên liệu

+ Nối đầu nạp của cột bơm với bình nhiên liệu

+ Bật công tắt bơm

+ Dừng bơm khi đạt yêu cầu

+ Tháo đầu nạp

+ Đóng nắp đậy

+ Hướng dẫn phương tiện ra khỏi nơi bán hàng

Vận hành dừng hệ thống: Khi dừng hoạt động của hệ thống cấp LPG phải:

+ Ngắt toàn bộ điện cung cấp cho bơm và cột bơm

+ Đóng các van dẫn LPG từ bồn chứa tới máy bơm, cột bơm

Xử lý khi xảy ra cháy nổ:

+ Ngắt nguồn điện cung cấp cho hệ thống

+ Cô lập đám cháy khỏi các tác nhân gây cháy

+ Thông báo với các địa điểm lân cận nhất là các nơi có hầm chứa hoặc nềntrũng mà hơi LPG có thể tích tụ được

+ Hướng dẫn thoát hiểm cho người, nhân viên xung quanh

+ Trong trường hợp bị rò rỉ hay phun LPG ra ngoài phải thực hiện các bước sauđây:

 Gọi cơ quan cảnh sát PCCC

 Đưa nhân viên, công nhân và người xung quanh ra khỏi vùng có LPG

 Thông báo với các địa điểm lân cận nhất là những nơi có hầm chứa, vùngtrũng mà hơi LPG có thể tích tụ được.

 Thông báo với cơ quan chức năng, chủ quản về sự cố

2.2.4 Kiểm tra và bảo trì

2.2.4.1. Yêu cầu chung:

Kiểm tra phải được thực hiện theo định kỳ Người sử dụng phải đảm bảo hệthống được bảo trì theo thời hạn để tránh nguy hiểm

Các thiết bị điện phải được kiểm tra định kỳ để đảm bảo hoạt động tốt

Khi được sử dụng tại trạm nạp, đồng hồ đo tính phải được bảo trì để đảm bảo cấpchính xác

2.2.4.2. Kiểm tra hằng ngày

Hàng ngày khi hệ thống trạm nạp vận hành, người có trách nhiệm phải kiểm tra

để đảm bảo:

+ Biển hiệu, tín hiệu cảnh báo cần phải rõ ràng và chính xác

+ Không có các nguy hiểm quan sát được bằng mắt đối với bơm, bồn chứa,đường ống, cột bơm

+ Không có các nguy hiểm quan sát được bằng mắt đối với ống mềm, khớp nối

và các nút bấm

+ Không có rò rỉ (mùi LPG)

+ Các van ở đúng vị trí

+ Tình trạng các yếu tố an toàn vật lý như: hàng rào, nhà che,…

+ Bình chữa cháy đặt đúng vị trí quy định và ở tình trạng sẵn sàng sử dụng.+ Các rào chắn đặt đúng chỗ

+ Các van điều khiển từ xa vận hành tốt

2.2.4.3. Kiểm tra và bảo trì

Thời gian kiểm tra và bảo trì theo bảng 2 - 8 Ngoài ra phải tuân thủ các quy địnhcủa Pháp lệnh đo lường và các quy định của Nhà nước có liên quan

Bảng 2 – 8 Thời gian kiểm tra và bảo trì

Bộ lọc.

T T

V: kiểm tra bằng mắt thường

T: kiểm tra hoạt động chức năng

+ Các bình chữa cháy: theo chỉ dẫn của nhà cung cấp

2.2.5 An toàn cháy nổ và bảo vệ môi trường

2.2.5.1. Yêu cầu chung

Các biện pháp cơ bản ngăn ngừa cháy nổ và các tai nạn như:

+ Các biện pháp làm phát tán hơi LPG trong trường hợp có rò rỉ LPG (bao gồmviệc cung cấp các thiết bị cân thiết và các phương tiện an toàn)

+ Kiểm soát được điện thế nguồn sinh ra tia lửa điện

+ Đào tạo có hiệu quả đội ngũ cán bộ, nhân viên về kỹ thuật an toàn phòng cháychữa cháy.

2.2.5.2. Trang thiết bị phòng cháy chữa cháy:

Phải có nội quy phòng cháy chữa cháy, tiêu lệnh, biển cấm lửa

Trang bị phương tiện chữa cháy ban đầu để dập tắt các đám cháy khi mới phátsinh và tham gia chữa cháy khi đám cháy phát triển

Bố trí phương tiện, dụng cụ chữa cháy phải đảm bảo: Dễ thấy, dễ lấy để sử dụng,không cản trở lối thoát nạn, lối đi và các hoạt động khác, tránh mưa nắng và sự pháhuỷ của môi trường

Các bình chữa cháy được treo lên tường, cột hoặc đặt trên nền nhà, sàn nhà…Trường hợp các bình chữa cháy được treo lên tường, cột thì khoảng cách từ mặtnền, sàn đến tay cầm của bình không lớn hơn 1,25 m Trường hợp đặt trên nền, sànnhà, các bình chữa cháy phải được đặt ở nơi khô ráo, có giá đỡ, chiều cao của giá

đỡ không lớn hơn 2/3 chiều cao của bình Trường hợp bình chữa cháy đặt gần cửa

ra vào thì bình phải được treo cách mép cửa 1m

Phải có ít nhất hai bình bột dập lửa xách tay, mỗi bình có khối lượng không nhỏhơn 9kg được đặt tại nơi có nguy cơ cháy cao (ví dụ: gần khu vực đỗ xe để nạpnhiên liệu, hoặc gần hệ thống cột bơm,…) để có thể chữa cháy kịp thời

Chỉ được phép bố trí các phương tiện, dụng cụ chữa cháy đảm bảo chất lượng,còn hạn sử dụng

2.2.5.3. An toàn khu vực trạm nạp

Ngăn chặn nguy cơ xâm nhập từ bên ngoài và các phá hoại khác

Nếu không có hàng rào bảo vệ xung quanh, các thiết bị nạp của trạm nạp phảiđược bảo vệ bằng các biện pháp sau:

+ Phải có cầu dao tổng cho các nguồn diện riêng lẻ

+ Phải khoá họng nạp vào trong bao chứa của nó, hoặc vào cột bơm, hoặc trongmột khung cứng

+ Phải có khoá cần gạt ngắt điện của bơm vào cây bơm

Tại trạm nạp phải có biển cảnh báo và chỉ dẫn bằng tiếng Việt Các biển cảnhbáo và chỉ dẫn có thể được minh hoạ bằng hình ảnh, phải treo biển báo ghi số điệnthoại báo cháy khẩn cấp, đặt ở vị trí dễ nhìn có nhiều người qua lại

Tại vị trí điều khiển bơm phải có biển báo chỉ dẫn bằng tiếng Việt như sau: “Bơm LPG – Đóng ngắt tại đây”

Số lượng phương tiện, dụng cụ chữa cháy theo bảng 2 - 9:

Bảng 2 – 9 Số lượng phương tiện, dụng cụ chữa cháy.

5172 1316

Hình 3 – 1 Sơ đồ nguyên lý trạm cấp LPG cố định

1- Bồn chứa LPG chôn ngầm; 2- Lỗ kết nối nạp LPG vào bồn; 3- Van khóa;

4-Co bảo vệ ống cong; 5- Đường nạp LPG vào bồn; 6- Van một chiều; 7- Khớp nối;

8- Đồng hồ đo áp suất; 9- Bộ lọc; 10- Van giảm áp; 11- Đường hồi LPG từ bơm;12- Đường hồi LPG từ cột bơm; 13- Cột bơm; 14- Đường cấp LPG từ bơm cho cộtbơm; 15- Van xả nhiệt; 16- Bơm LPG; 17- Động cơ điện dẫn động bơm.

3.1.2 Nguyên lý làm việc

Khí hóa lỏng LPG được các xe chuyên dụng vận chuyển từ nơi sản xuất đến nạpvào bồn chứa (1) của trạm cố định LPG được chứa trong bồn dưới (1) một áp suấtnhất định theo đường ống dẫn, qua các van an toàn và được bộ lọc làm sạch trướckhi dẫn vào bơm (16) Bơm được dẫn động bởi động cơ bơm (17) thông qua tủ điệnđiều khiển, dẫn khí hóa lỏng LPG đi đến thiết bị đo (13) Trên thiết bị đo có kết nốivới họng nạp LPG nạp cho bình chứa của xe nhờ ống dẫn mềm Trong quá trìnhhoạt động cấp gas lượng gas thừa hay quá áp sẽ theo đường ống hồi lưu trở về bồnchứa

3.1.3 Trang thiết bị của trạm cấp cố định

3.1.3.1 Bồn chứa

 Loại bồn:

Trong trạm cấp cố định sử dụng nhiều loại bồn có dung tích lớn như bồn hìnhống (đầu đạn), bồn hình cầu, … Các bồn chứa trong trạm cấp có thể đặt nổi trên cácchân đế hoặc trên các ụ được thiết kế

Hình 3 – 2 Bồn chứa LPG hình đầu đạn đặt nổi

1 - Đường cấp; 2- Nối với bồn trên xe tải; 3- Ống dẫn hơi; 4- Ống dẫn LPG lỏng;5- Thiết bị đo mức nhiên liệu

Trên bồn chưa LPG trang bị các vạn ngắt khẩn cấp, van an toàn, thiết bị đo, hệthống van, đường ống để nạp nhiên liệu LPG vào bồn cũng như cấp LPG từ bồn chocác phương tiện vận tải hay các chai chứa dân dụng và công nghiệp

Dưới đây là hình ảnh thực tế của bồn chứa LPG hình đầu đạn đặt nổi trên mặtđất:

Hình 3 – 3 Hình ảnh thực tế của bồn LPG đầu đạn đặt nổi

Bồn chứa LPG hình cầu:

Hình 3 – 4 Bồn chứa LPG hình cầu đặt nổi

1- Miệng nạp; 2- Miệng lấy nhiên liệu; 3- Van giảm áp; 4- Lỗ thoát khí ; Miệng xả; 6- Cửa kiểm tra phía trên; 7- Cửa kiểm tra phía dưới; 8- Kết nối với thiết

5-bị đo áp suất phía trên; 9- Kết nối với dụng cụ đo mức nhiên liệu phía trên; 10- Kết

nối kim chỉ mức nhiên liệu phía dưới; 11- Kết nối kim chỉ nhiệt độ trên và dưới; Kết nối thiết bị đo mức nhiên liệu

12-Dưới đây là hình ảnh thực tế của bồn chưa LPG hình cầu:

Hình ảnh bồn chưa đầu đạn đặt ngầm trong ụ chứa

Hình 3 – 7 Hình ảnh ụ chứa bồn LPG hình đầu đạn.

 Các thông số kỹ thuật của bồn nổi tại trạm tham khảo

Nhà sản xuất: COPRIM

Tiêu chuẩn chế tạo: ALTAVILLA_VICENZA_ITALY

Loại: SKID CAR

Dung tích bồn: 5000 lít

Số seri: 198

Áp suất kiểm tra: 27 bar

Giới hạn áp suất nén lớn nhất trong bồn: 18 bar

Nhiệt độ giới hạn: -250C ÷ 500C

 Bố trí các loại bồn chứa trong trạm cấp cố định

Việc bố trí các bồn chứa của trạm phải đảm bảo các quy định an toàn, ngăn ngừaxảy ra các yếu tố tác động dẫn đến các tai nạn không mong muốn, thuận tiên choviệc nạp, lưu trữ cũng như việc cấp nhiên liệu của trạm Sau đây là sơ đồ bố trícác loại bồn chứa trong trạm cấp:

18

16 16

13

11 12

10

8

7 6

4 5

3 2 1

Hình 3 – 8 Sơ đồ bố trí bồn chứa trong trạm cấp LPG cố định

1- Cổng vào; 2- Đường một chiều; 3- Bồn hình trụ rỗng; 4- Cột bơm; 5- Bồnhình trụ đã nạp đầy; 6- Văn phòng; 7- Khoảng cách tới bồn hình cầu ít nhất 30m; 8-Khoảng cách tới bệ đặt bồn; 9- Bơm nước cứu hỏa; 10- Bồn chứa nước cứu hỏa;11- Điểm nạp nhiên liệu butan; 12- Điểm nạp nhiên liệu Propan; 13- Tường chắn;14- Bồn chứa hình đầu đạn; 15- Bồn chứa hình cầu; 16- Bệ chứa bồn; 17- Giới hạncách điện; 18- Bồn chứa riêng

Bơm và máy nén nên đặt ở ngoài vùng mà chất lỏng có thể tràn ra và cách bồn

mà chúng vận chuyển 3m, cách các bồn khác 5m

3.1.3.2 Bơm

 Các loại bơm thường sử dụng:

Có hai loại bơm thường được sử dụng trong hệ thống cấp LPG Hai loại bơm này

là bơm thể tích và bơm cánh dẫn Có thể chia bơm thể tích thành các loại: bơmpistông, bơm bánh răng, bơm cánh gạt; còn bơm cánh dẫn bao gồm: Bơm ly tâm,bơm hướng trục và bơm hướng chéo

+ Bơm bánh răng: Bơm bánh răng là loại rôto quay, trong đó môi chất được bơmchuyển dịch trong mặt phẳng thẳng góc với tâm quay của thiết bị