City gas 13A, LNG, LPG: Chỉ số Wobbe và quy đổi đơn vị

Trên nhãn của lò hơi, đầu đốt lò hay máy nước nóng do Nhật sản xuất có ghi "都市ガス 13A" (toshi gasu 13A, tức city gas 13A) hoặc "LPG". Nhà máy của bạn tại Việt Nam có thể đang dùng gas LPG (chai hoặc bồn), CNG, LNG được hóa hơi, hoặc khí thiên nhiên cấp qua đường ống, tùy khu vực và nhà cung cấp. Trước khi mở van, cần biết "13A" có áp dụng cho loại khí của bạn hay không.

Câu trả lời ngắn: 13A không phải là một "công thức pha khí". Đây là một nhóm khí của Nhật, được xác định bằng khoảng chỉ số Wobbe và khoảng tốc độ cháy. Các số Wobbe này tính theo mét khối ở 0°C, trên cơ sở nhiệt trị cao (gross).

Số liệu khí tại địa phương thường được ghi ở nhiệt độ chuẩn khác, chẳng hạn 15°C hoặc 60°F, và đôi khi theo nhiệt trị thấp (net). Hãy kiểm tra cơ sở tính của nhà cung cấp khí rồi quy đổi trước khi so sánh.

Bài này giải thích LNG, LPG và city gas của Nhật thực chất là gì, 13A nghĩa là gì, cách tính và quy đổi chỉ số Wobbe, và cách ước tính lưu lượng khí từ nhu cầu nhiệt. Cuối bài có danh sách kiểm tra, danh sách câu hỏi gửi hãng Nhật và một mẫu email hỏi hàng.

Mục lục

1. LNG, LPG và city gas: ba tên gọi theo ba cách phân loại khác nhau
2. "13A" trên nhãn thiết bị Nhật nghĩa là gì
3. Chỉ số Wobbe: định nghĩa và cách tính
4. Nm³, Sm³ và scf: quy đổi số liệu khí của Nhật
5. Nhóm khí của Nhật so với các họ khí EN 437
6. Từ nhiệt lượng cần thiết đến lưu lượng khí
7. So sánh chi phí nhiên liệu trên cùng một cơ sở
8. Sau khi đổi nhiên liệu: cháy và khói thải
9. Lưu ý khi áp dụng tại Việt Nam
10. Danh sách kiểm tra: thiết bị Nhật này có chạy được bằng khí của bạn không?
11. Câu hỏi gửi hãng Nhật
12. Giới hạn của bài viết
13. FAQ
14. Nguồn tham khảo

LNG, LPG và city gas: ba tên gọi theo ba cách phân loại khác nhau

LNG là khí thiên nhiên được làm lạnh thành chất lỏng. LPG là khí dầu mỏ hóa lỏng, thành phần chính là propan và butan. City gas (khí đô thị, toshi gasu, 都市ガス) đơn giản là khí do công ty khí cấp qua đường ống; ở Nhật phần lớn được sản xuất bằng cách hóa hơi LNG.

Vì vậy ba thuật ngữ này không được phân loại theo cùng một tiêu chí. Hai cái nói về nhiên liệu và trạng thái vật lý, cái còn lại nói về hình thức cấp khí. Bảng dưới đây đặt ba loại cạnh nhau.

Hình 1: LNG và LPG là tên nhiên liệu, còn city gas là tên của một hình thức cấp khí

Cột city gas là kiểu cấp khí điển hình ở Nhật, có nguyên liệu chính là khí thiên nhiên.

Hạng mục	LNG	LPG	City gas (Nhật)
Thành phần chính	Khí thiên nhiên, chủ yếu là metan	Propan và butan	Thường giàu metan; kiểm tra thông số của nhà cung cấp
Tồn chứa và vận chuyển	Chất lỏng cực lạnh	Hóa lỏng, chủ yếu bằng áp suất	Thường cấp đến nơi dùng ở dạng khí qua đường ống
Trạng thái tại đầu đốt	Hóa hơi rồi mới cấp cho đầu đốt	Hóa hơi rồi mới cấp cho đầu đốt	Khí như khi nhận
Thiết bị cần kiểm tra	Bồn chứa, thiết bị hóa hơi, công suất cấp	Chai hoặc bồn, công suất hóa hơi, bộ điều áp	Nhóm khí, áp suất cấp, công suất hợp đồng
Cơ sở tính nhiệt trị	Theo khối lượng, hoặc theo thể tích chuẩn sau khi hóa hơi	Theo khối lượng, hoặc theo thể tích chuẩn sau khi hóa hơi	Thể tích ở nhiệt độ và áp suất xác định

Một mét khối chất lỏng, một mét khối khí ở điều kiện đường ống và một mét khối khí ở điều kiện chuẩn là ba lượng rất khác nhau. Hãy thống nhất trạng thái và đơn vị trước khi so sánh số liệu.

LNG: khí thiên nhiên được vận chuyển ở dạng lỏng

LNG (liquefied natural gas) là khí thiên nhiên được làm lạnh thành chất lỏng. Khí thiên nhiên chủ yếu là metan, kèm lượng etan, propan và các thành phần khác thay đổi theo nơi khai thác.

Ở áp suất gần khí quyển, khí thiên nhiên hóa lỏng ở khoảng −162°C và thể tích co lại còn khoảng 1/600 so với dạng khí ở nhiệt độ và áp suất thường. Ý tưởng của LNG là tồn chứa và vận chuyển ở dạng gọn như vậy, rồi chuyển lại thành khí tại nơi sử dụng.

Mốc −162°C chỉ là giá trị đại diện; nhiệt độ thực tế phụ thuộc vào thành phần và áp suất. Bồn chứa và thiết bị hóa hơi được chọn theo tính chất của LNG thực tế dùng và điều kiện vận hành.

LNG vận chuyển đường biển bằng tàu chở LNG có cấu trúc giữ lạnh. Trạm tiếp nhận tồn chứa LNG lỏng, hóa hơi theo nhu cầu rồi cấp cho city gas, phát điện và các mục đích khác. Khí thiên nhiên cũng được dẫn ở dạng khí qua đường ống; phương án nào được chọn tùy khoảng cách, có phải vượt biển hay không, sản lượng và mạng lưới sẵn có.

Bồn chứa LNG cần cấu tạo và cách vận hành khác với bồn chứa chất lỏng ở nhiệt độ thường. Nhiệt từ bên ngoài lọt vào làm một phần chất lỏng bay hơi, nên hệ bồn phải quản lý đồng thời lượng lỏng tồn và áp suất khí.

Một số nhà máy ở Nhật nằm ngoài tầm đường ống khí dùng cấp LNG kiểu vệ tinh (satellite). Xe bồn chở LNG đến một bồn cách nhiệt trong nhà máy, và thiết bị hóa hơi chuyển LNG thành khí theo nhu cầu của nhà máy.

Hình 2: LNG được giao ở dạng lỏng và thiết bị hóa hơi chuyển nó trở lại thành khí

Sơ đồ khái niệm về giao hàng bằng xe bồn và cấp khí vệ tinh tại nhà máy. Nguồn nhiệt của thiết bị hóa hơi phụ thuộc vào kiểu thiết bị.

Hóa hơi cần nhiệt, thường lấy từ không khí hoặc nước. Công suất phụ thuộc vào kiểu thiết bị hóa hơi và điều kiện môi trường, nên thông số kỹ thuật phải tính đến mùa lạnh nhất và chế độ chạy liên tục. Hệ vệ tinh còn phải đáp ứng tải đỉnh trong thời gian ngắn, chứ không chỉ sản lượng cả năm.

Sau khi hóa hơi, khí được điều áp về mức áp suất đầu đốt cần, kèm hiệu chỉnh nhiệt trị và thêm chất tạo mùi (odorization) khi cần. Thiết bị mà khách hàng sở hữu và quản lý cũng khác nhau giữa phương án có bồn lỏng tại nhà máy và phương án nhận khí qua đường ống. Khi so sánh các phương án, hãy so cả việc ai phụ trách tiếp nhận, tồn chứa, hóa hơi và bảo trì, chứ không chỉ giá nhiên liệu.

LPG: propan và butan được tồn chứa dưới áp suất

LPG (liquefied petroleum gas) có thành phần chính là propan và butan. Ở Nhật, LPG dùng trong gia đình thường gọi là "gas propan" (puropan gasu), và tỷ lệ các thành phần thay đổi theo mục đích sử dụng.

LPG không chỉ đến từ lọc dầu. Một phần được tách và thu hồi từ khí khai thác ở mỏ dầu và mỏ khí thiên nhiên, một phần có được từ quá trình lọc dầu thô.

Propan và butan là chất khí ở nhiệt độ phòng nhưng hóa lỏng dưới áp suất vừa phải. Ở dạng lỏng, LPG chiếm khoảng 1/250 thể tích so với dạng khí ở nhiệt độ và áp suất thường, nên chai và bồn nhỏ vẫn chứa được lượng đáng kể. Cách tồn chứa bằng áp suất ở gần nhiệt độ thường này rất khác với LNG cực lạnh và cần thiết bị khác.

Ở cùng nhiệt độ và áp suất, hơi propan và butan nặng hơn không khí, khác với city gas giàu metan. Tuy vậy, khi bị rò rỉ thì khí lan ra thế nào còn phụ thuộc vào nhiệt độ và môi trường xung quanh.

LPG được cấp bằng cách thay chai, hoặc cấp bằng xe bồn bơm vào bồn tại nhà máy (bulk). Hãy lập kế hoạch theo mức tiêu thụ, mặt bằng, lối vào cho xe giao hàng và cách quản lý tồn kho, chứ không chỉ theo việc gần đó có đường ống khí hay không.

Trong bình cấp pha hơi, chất lỏng nằm ở đáy và hơi chiếm phần phía trên. Khi hơi được lấy ra, một phần chất lỏng sôi lên để bù, và lấy nhiệt từ môi trường xung quanh.

Hình 3: Khi lấy pha hơi, khí được lấy từ phía trên mặt chất lỏng

Mặt cắt đơn giản hóa của kiểu lấy pha hơi (vapor withdrawal). Hệ lấy pha lỏng rồi dùng thiết bị hóa hơi bên ngoài vận hành khác.

Đây là lý do một bình còn chất lỏng vẫn có thể không cấp đủ lưu lượng khí bạn cần. Tốc độ hóa hơi tự nhiên (natural vaporization) thay đổi theo nhiệt độ ngoài trời, thành phần LPG, mức chất lỏng và lưu lượng lấy ra. Các hệ có nhu cầu cao có thể lấy pha lỏng và dùng thiết bị hóa hơi có thông số phù hợp, nên cần phân biệt rõ hai cách lấy khí và thiết bị đi kèm.

Khi lập kế hoạch đổi nhiên liệu, hãy so lưu lượng khí ở tải đỉnh với khả năng hóa hơi và điều áp của hệ cấp ở điều kiện đó. Nếu công suất thiếu, cách xử lý là một hệ cấp khí có thông số đúng, chứ không phải tự gia nhiệt hay chỉnh van.

City gas ở Nhật

City gas là khí được cấp qua các cơ sở và đường ống của công ty khí đến hộ gia đình, cơ sở thương mại và nhà máy. Ở Nhật, phần lớn được làm từ khí thiên nhiên, điển hình là hóa hơi LNG.

Tại trạm sản xuất, công ty khí hiệu chỉnh nhiệt trị của khí đã hóa hơi cho khớp với thông số cấp khí và thêm chất tạo mùi. Một số công ty pha thêm LPG để chỉnh nhiệt trị, nhưng thành phần và quy trình không giống nhau trên toàn quốc.

Dù metan chiếm ưu thế, tỷ lệ etan, propan và butan vẫn làm đổi nhiệt trị và tỷ trọng. Ví dụ, Tokyo Gas Network công bố thành phần đại diện của 13A là metan 89,60%, etan 5,62%, propan 3,43% và butan 1,35%, và ghi chú rằng thành phần có thể khác nhau giữa các nhà bán khí. Đó là ví dụ của một công ty, không phải định nghĩa của 13A.

"13A" trên nhãn thiết bị Nhật nghĩa là gì

Ở Nhật, các nhóm khí như 13A phân loại khí theo cách nó cháy trong thiết bị. Mỗi nhóm được xác định bằng tổ hợp chỉ số Wobbe (WI) và một chỉ số tốc độ cháy gọi là MCP (maximum combustion potential). Nhóm khí không phải là công thức cố định kiểu "X% metan".

Chữ cái là cấp tốc độ cháy: A (chậm), B (trung bình), C (nhanh). Con số bắt nguồn từ một đơn vị nhiệt cũ: xấp xỉ chỉ số Wobbe tính theo kcal/m³ chia cho 1.000. Vì vậy "13A" không có nghĩa là chỉ số Wobbe bằng 13 MJ/m³.

Các công ty khí Nhật công bố giới hạn thực tế trong điều khoản cấp khí. Các số liệu dưới đây lấy từ điều khoản công bố của một công ty, cho thấy một thông số 13A trông như thế nào.

Hình 4: Ví dụ thông số cấp khí 13A đã được công bố

Trích từ điều khoản cấp khí chung của Saibu Gas Kumamoto (tiếng Nhật). Nhiệt trị là nhiệt trị cao, trên mỗi m³ khí khô ở 0°C và 101,325 kPa.

Hạng mục	Giá trị	Ý nghĩa với bạn
Nhóm khí	13A	Thiết bị ghi 13A là loại thiết kế cho nguồn cấp này
Chỉ số Wobbe (WI)	52,7–57,8 (theo MJ/m³)	Khoảng dùng để đánh giá độ tương thích của thiết bị
Tốc độ cháy (MCP)	35–47	Chỉ số của Nhật, tính từ thành phần khí
Nhiệt trị tiêu chuẩn	46 MJ/m³ (tối thiểu 44 MJ/m³)	Khác nhau theo công ty khí; Tokyo Gas Network ghi 45 MJ/m³
Áp suất cấp tại cửa lấy khí	1,0–2,5 kPa (áp suất dư, khoảng 10–25 mbar)	Áp suất tĩnh tại van khí; sẽ giảm khi thiết bị chạy

Tokyo Gas Network cũng ghi khoảng 1,0–2,5 kPa cho 13A. Áp suất cấp cao hơn được thỏa thuận riêng với công ty khí, nên đầu đốt công nghiệp lớn ở Nhật có thể đã được cài đặt cho áp suất đầu vào khác. Trong mọi trường hợp, hãy kiểm tra áp suất tại cửa vào thiết bị vẫn nằm trong khoảng cho phép ở lưu lượng yêu cầu, có tính tổn thất áp suất của đường ống.

Trên thiết bị Nhật còn có hai ký hiệu khác. 12A là một nhóm khí thiên nhiên khác, có khoảng Wobbe thấp hơn 13A (số nhỏ hơn phản ánh điều đó). Hãy hỏi hãng trước khi cho rằng thiết bị 13A chạy được bằng khí 12A, hoặc ngược lại.

Thiết bị ghi "LPG" (LP gas) được chế tạo cho LP gas, không phải city gas. Theo tiêu chuẩn kỹ thuật về LP gas của Nhật, LP gas dùng trong sinh hoạt phải đến cửa vào đầu đốt ở mức 2,0–3,3 kPa (khoảng 20–33 mbar). Đầu đốt city gas và LPG có thể trông giống hệt nhau nhưng cần lưu lượng khí và cài đặt cháy khác nhau.

Chỉ số Wobbe: định nghĩa và cách tính

Chỉ số Wobbe là nhiệt trị cao trên một đơn vị thể tích chia cho căn bậc hai của tỷ trọng khí so với không khí. Nó quan trọng vì hai loại khí có cùng nhiệt trị vẫn có thể cấp nhiệt khác nhau qua cùng một vòi phun.

Với cùng lỗ phun, cùng chênh áp và các điều kiện khác như nhau, khí nặng hơn chảy với lưu lượng thể tích thấp hơn. Chỉ số Wobbe gộp cả nhiệt trên mỗi thể tích lẫn sự khác biệt về lưu lượng đó, nên phản ánh nhiệt lượng cấp vào mà một đầu đốt cố định thực sự nhận được.

Hình 5: Qua cùng một vòi phun, tỷ trọng ảnh hưởng đến lưu lượng

Sơ đồ khái niệm về dòng chảy với cùng chênh áp và cùng kích thước lỗ. Chỉ số Wobbe dùng cả nhiệt trị H lẫn tỷ trọng a.

Ví dụ, giả sử nhiệt trị cao H là 45 MJ/m³ và tỷ trọng so với không khí a là 0,64. Căn bậc hai của 0,64 là 0,8, nên chỉ số Wobbe là 45 ÷ 0,8 = 56,25 MJ/m³.

Hình 6: Chỉ số Wobbe = nhiệt trị cao ÷ căn bậc hai của tỷ trọng

Các giá trị giả định để minh họa phương pháp. Đây không phải thành phần hay giá trị bảo đảm của bất kỳ nguồn cấp khí thực tế nào.

Công thức chung

WI = H√a

Thay H = 45 và a = 0,64

WI = 45√0,64 = 450,8

WI = 56,25 MJ/m³

H: nhiệt trị cao trên một đơn vị thể tích ở điều kiện chuẩn đã nêu [MJ/m³]. a: tỷ trọng của khí so với không khí ở cùng nhiệt độ và áp suất [không thứ nguyên]. WI: chỉ số Wobbe, cùng đơn vị với H. Dùng H và a ở cùng điều kiện.

Chỉ số Wobbe chỉ là một thước đo về khả năng thay thế lẫn nhau của các loại khí. Tốc độ cháy và áp suất cấp cũng quyết định đầu đốt có làm việc an toàn hay không, nên hãy đối chiếu nhóm khí của nhà cung cấp với các loại khí mà đầu đốt được phê duyệt.

Trong bảng tính, hãy ghi lại đơn vị nhiệt trị, điều kiện chuẩn và định nghĩa tỷ trọng để sau này truy lại được các chênh lệch. Đừng trộn nhiệt trị cao với nhiệt trị thấp, và đừng thay vào số liệu nhiệt trị của một thể tích chuẩn khác.

Nm³, Sm³ và scf: quy đổi số liệu khí của Nhật

Điều kiện chuẩn rất dễ nhầm khi so sánh số liệu khí giữa các nước. Số liệu khí của Nhật dùng mét khối khí khô ở 0°C và 101,325 kPa, thường viết là Nm³ ("normal" cubic meter), và theo nhiệt trị cao (総発熱量, so-hatsunetsuryo). Các thị trường khác dùng cơ sở khác.

• Nhật (city gas): m³ ở 0°C và 101,325 kPa, khí khô, nhiệt trị cao.
• Châu Âu (các họ khí EN 437): m³ khí khô ở 15°C và 1013,25 mbar. Các tiêu chuẩn thiết bị châu Âu như EN 26 ghi công suất nhiệt đầu vào theo nhiệt trị thấp (Hi).
• Mỹ: foot khối tiêu chuẩn (scf). EIA (cơ quan thông tin năng lượng Mỹ) dùng 60°F và 14,73 psia, và công bố mức trung bình khoảng 1.037 Btu trên mỗi foot khối cho khí giao đến người dùng cuối năm 2025.
• Việt Nam: các hợp đồng và báo giá khí thường dùng m³ tiêu chuẩn (Sm³) hoặc MMBTU/scf. Điều kiện chuẩn (15°C, 60°F hay 0°C) khác nhau tùy hợp đồng, nên cần đọc đúng điều kiện ghi trong hợp đồng hoặc phiếu phân tích của nhà cung cấp.

Để tính nhanh, coi khí là khí lý tưởng và nhân nhiệt trị (và chỉ số Wobbe) với tỷ số nhiệt độ tuyệt đối và áp suất. Tỷ trọng không đổi theo điều kiện chuẩn, nên chỉ số Wobbe đổi theo cùng hệ số với nhiệt trị.

Áp dụng các hệ số trên vào số liệu 13A đã công bố cho ra các giá trị dưới đây. Hãy dùng chúng như bản quy đổi gần đúng, không phải thông số chính thức.

Hình 7: Số liệu 13A diễn đạt lại theo các cơ sở chuẩn khác (gần đúng)

Toàn bộ theo nhiệt trị cao. Quy đổi từ giá trị của Nhật bằng các hệ số khí lý tưởng ở trên.

Giá trị	Nhật: 0°C, 101,325 kPa	15°C, 101,325 kPa	60°F, 14,73 psia
Nhiệt trị tiêu chuẩn (Tokyo Gas Network)	45 MJ/m³	khoảng 42,7 MJ/m³	khoảng 1.145 Btu/scf
Chỉ số Wobbe 13A, tối thiểu	52,7 MJ/m³	khoảng 50,0 MJ/m³	khoảng 1.341 Btu/scf
Chỉ số Wobbe 13A, tối đa	57,8 MJ/m³	khoảng 54,8 MJ/m³	khoảng 1.471 Btu/scf

Để so sánh, mức trung bình khoảng 1.037 Btu/scf của Mỹ (EIA, 2025) quy về cơ sở 0°C của Nhật là khoảng 40,7 MJ/m³. Nhiệt trị trung bình một mình chưa cho biết chỉ số Wobbe; còn cần tỷ trọng.

Ví dụ tính: đối chiếu khí tại địa phương với 13A

Giả sử phiếu phân tích của nhà cung cấp khí (số liệu giả định) cho nhiệt trị cao 39,5 MJ/m³ ở 15°C và tỷ trọng 0,58. Chỉ số Wobbe theo cơ sở đó là 39,5 ÷ √0,58 = 39,5 ÷ 0,762 ≈ 51,9 MJ/m³.

So trực tiếp với khoảng 52,7–57,8 của 13A thì giá trị này nằm ngoài. Quy về cơ sở 0°C của Nhật, nó thành 51,9 × 288,15 / 273,15 ≈ 54,7 MJ/m³, nằm trong khoảng Wobbe của 13A.

Kết quả đó là lý do để hỏi hãng, chứ không phải đèn xanh. Vẫn phải kiểm tra chỉ số tốc độ cháy MCP của Nhật từ thành phần khí, cùng với áp suất cấp, chứng nhận của đầu đốt và các yêu cầu của quy định tại địa phương.

Nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp

Nhiệt trị cao (HHV, gross) tính cả nhiệt tỏa ra khi hơi nước trong khói thải ngưng tụ; nhiệt trị thấp (LHV, net) thì không. Với khí thiên nhiên, nhiệt trị thấp xấp xỉ 90% nhiệt trị cao; đây là con số dùng để lập kế hoạch và cũng có trong các bảng quy đổi của ngành công nghiệp Ấn Độ.

Số liệu cấp khí của Nhật là nhiệt trị cao. Công suất thiết bị ở châu Âu thường tính theo nhiệt trị thấp. Nếu tài liệu kỹ thuật của Nhật cho mức tiêu thụ khí theo kW, hãy hỏi cơ sở nào được dùng trước khi so với báo giá hoặc hồ sơ ở địa phương.

Nhóm khí của Nhật so với các họ khí EN 437

Không có bảng đối chiếu chính thức giữa nhóm khí của Nhật và các họ khí châu Âu trong EN 437. Bảng dưới đây chỉ cho thấy những gì có thể so sánh được sau khi đã thống nhất điều kiện chuẩn.

Hình 8: Nhóm khí của Nhật và các họ khí EN 437

Khoảng Wobbe chồng lên nhau không có nghĩa là các ký hiệu tương đương. Việc phê duyệt thiết bị ở mỗi khu vực dùng khí thử và tiêu chí riêng.

Nhật	Cơ sở của Nhật	Họ EN 437 gần nhất (khí khô, 15°C, 1013,25 mbar)	Ghi chú
13A	WI 52,7–57,8 MJ/m³ ở 0°C (khoảng 50,0–54,8 ở 15°C); MCP 35–47	Họ thứ hai (khí thiên nhiên), WI 39,1–54,7 MJ/m³; nhóm H khoảng 45,7–54,7 MJ/m³	13A nằm ở phần trên của khoảng nhóm H. Giá trị tối đa hơi vượt giới hạn trên của họ thứ hai, và MCP không có chỉ số tương đương trong EN.
12A	Khoảng Wobbe thấp hơn 13A	Họ thứ hai	Khoảng giá trị không được nêu ở đây; hãy hỏi nhà cung cấp về giới hạn.
LPG (LP gas)	LP gas (ở Nhật thường gọi là gas propan); áp suất vào đầu đốt sinh hoạt 2,0–3,3 kPa	Họ thứ ba (LPG), WI 72,9–87,3 MJ/m³; nhóm B/P, P, B	Khí thử EN: G31 (propan, WI khoảng 76,8 MJ/m³) và G30 (butan, khoảng 87,3 MJ/m³). Xác nhận tỷ lệ propan/butan mà thiết bị được cài đặt.

Giới hạn nhóm của EN 437 lấy từ các nguồn thứ cấp có sao chép tiêu chuẩn. Hãy kiểm tra ấn bản hiện hành của EN 437 trước khi dựa vào. Với thiết bị lắp ở Việt Nam, đối chiếu thêm nhãn thiết bị và chứng nhận/giấy phép hợp chuẩn mà cơ quan địa phương yêu cầu.

Để tham khảo, metan nguyên chất (khí thử EN G20) có chỉ số Wobbe khoảng 50,7 MJ/m³ ở 15°C. Quy về cơ sở 0°C của Nhật là khoảng 53,5 MJ/m³, nằm trong khoảng 13A, phù hợp với việc 13A là nhóm khí thiên nhiên.

Từ nhiệt lượng cần thiết đến lưu lượng khí

Để so sánh mức tiêu thụ nhiên liệu, hãy bắt đầu từ nhiệt hữu ích mà thiết bị phải cung cấp. Lấy ví dụ giáo khoa: công suất nhiệt hữu ích 1.000 kW và hiệu suất 90% theo cơ sở nhiệt trị cao.

Một giờ ở 1.000 kW là 3.600 MJ nhiệt hữu ích, nên nhiệt cấp vào từ nhiên liệu là 3.600 ÷ 0,90 = 4.000 MJ/h. Với khí có nhiệt trị cao 45 MJ/m³, lưu lượng là 4.000 ÷ 45 ≈ 88,9 m³/h ở điều kiện chuẩn của Nhật.

Nếu lấy nhiệt trị cao của LPG là 50 MJ/kg, cùng 4.000 MJ/h cần 80 kg/h. Một con số là thể tích khí, con số kia là khối lượng, nên 88,9 và 80 không cho biết nhiên liệu nào dùng "ít hơn".

Nếu khí tại địa phương có nhiệt trị thấp hơn thì thể tích cần nhiều hơn. Ví dụ, ở mức trung bình 1.037 Btu/scf của khí phân phối ở Mỹ (EIA), cùng đầu đốt cần khoảng 4.000 MJ/h × 947,8 ÷ 1.037 ≈ 3.660 scf/h, tức khoảng 98 m³/h theo cơ sở 0°C của Nhật, nhiều hơn khoảng 10% so với khí 45 MJ/m³ dù nhiệt cấp ra như nhau.

Cũng cần chú ý cơ sở của hiệu suất. Nếu con số 90% được ghi theo nhiệt trị thấp, nhiệt cấp vào theo cơ sở nhiệt trị cao là khoảng 4.000 ÷ 0,9 ≈ 4.440 MJ/h, nhiều hơn khoảng 11% khí. Hiệu suất còn thay đổi theo nhiên liệu và tải, nên hãy xác nhận có thể coi hai nhiên liệu chạy cùng một hiệu suất hay không.

Cuối cùng, đây là lưu lượng ở thể tích chuẩn. Đừng dùng trực tiếp làm thể tích thực chảy trong đường ống có áp. Khi chọn đường kính ống hoặc đồng hồ, hãy quy đổi theo áp suất và nhiệt độ thực tế, có hiệu chỉnh hệ số nén khi cần.

So sánh chi phí nhiên liệu trên cùng một cơ sở

Không có quy tắc chung nào nói city gas (hay khí thiên nhiên qua đường ống) rẻ hơn LPG. Giá phụ thuộc vào nhà cung cấp, hợp đồng, sản lượng và ai trả tiền cho thiết bị nào, nên hãy so chi phí cho cùng kỳ và cùng lượng nhiệt hữu ích.

• Chia giá theo thể tích hoặc theo khối lượng cho nhiệt trị tương ứng để ra giá trên mỗi MJ nhiên liệu, rồi áp dụng hiệu suất để ra giá trên mỗi MJ nhiệt hữu ích.
• Cộng thêm phí cố định, thiết bị tiếp nhận, nguồn nhiệt cho thiết bị hóa hơi, bảo trì và kiểm định theo quy định.
• So phương án nối đường ống với phương án bồn tại chỗ trong cùng phạm vi báo giá.
• Cung cấp cho nhà cung cấp nhu cầu đỉnh theo giờ và biên độ dao động tải, không chỉ sản lượng cả năm, và kiểm tra dải điều chỉnh tải (turndown) mà hệ điều khiển cháy cần, cùng với điều khiển tỷ lệ nhiên liệu – không khí.

Giá LPG trên mỗi m³ cao hơn không tự nó có nghĩa LPG đắt hơn, vì mỗi m³ hơi LPG mang nhiều nhiệt hơn nhiều.

Sau khi đổi nhiên liệu: cháy và khói thải

Khác với dầu, nhiên liệu khí không cần phun sương; chúng cháy sau khi trộn với không khí. Dù vậy, đổi nhiên liệu vẫn ảnh hưởng đến quá trình cháy và việc xử lý khói thải ở nhiều điểm.

• Không khí thừa: ít không khí hơn làm giảm tổn thất khói thải, nhưng quá ít thì cháy xấu đi. Hãy quản lý hệ số không khí thừa (air ratio) và O₂ trong khói thải trong khoảng phù hợp với nhiên liệu và đầu đốt.
• NOx và cháy không hoàn toàn: cả hai đều chịu ảnh hưởng của việc trộn và điều kiện tải. Khi so sánh số đo NOx trước và sau khi đổi, hãy hiệu chỉnh về cùng mức O₂ tham chiếu.
• CO₂: LNG, LPG và city gas đều chứa cacbon. Hãy so sánh mức giảm phát thải ở cùng nhiệt hữu ích và cùng phạm vi phát thải.
• Ngưng tụ: khí ít lưu huỳnh, nhưng không thể làm nguội khói thải vô hạn. Dưới điểm sương, nước ngưng tiếp xúc với vật liệu và cần được xả và xử lý, đồng thời cần kiểm tra chất lượng nhiên liệu. Thu hồi nhiệt có ngưng tụ có điều kiện thiết kế khác với thu hồi nhiệt hiện, nên hãy đánh giá bộ hâm nước (economizer) cùng với nhiệt độ khói thải, điều kiện nước cấp và biện pháp chống ăn mòn.
• Lưu lượng khói thải: việc có tính hơi nước hay không làm thay đổi con số. Hãy tách riêng lưu lượng khói khô và khói ướt.

Lưu ý khi áp dụng tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nhiều nhà máy dùng LPG, CNG hoặc LNG chứ không phải city gas cấp qua đường ống như ở Nhật. Vì vậy câu hỏi thực tế thường là: khí nào đang được giao đến nhà máy, thành phần và nhiệt trị ra sao, và áp suất tại cửa vào thiết bị là bao nhiêu.

Việt Nam có các tiêu chuẩn TCVN về tồn chứa và hệ thống cấp LPG; số hiệu, phiên bản hiện hành và mức tương đương với JIS hoặc quy định của Nhật cần được đơn vị thiết kế hoặc cơ quan quản lý xác nhận, vì bài này chưa kiểm chứng từng tiêu chuẩn. Về pháp luật, Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015 yêu cầu người sử dụng lao động bảo đảm an toàn cho máy, thiết bị; các thiết bị như bình chịu áp lực và lò hơi thuộc nhóm có yêu cầu nghiêm ngặt và phải kiểm định theo quy định.

Danh sách kiểm tra: thiết bị Nhật này có chạy được bằng khí của bạn không?

Hãy đi qua các mục sau trước khi yêu cầu báo giá, ký đơn đặt hàng hoặc lập kế hoạch chạy thử.

• Nhóm khí trên nhãn: 13A, 12A hay LPG, và thiết bị là loại một khí hay có tùy chọn xuất xưởng cho khí khác.
• Số liệu khí của bạn: nhiệt trị cao, tỷ trọng và thành phần từ nhà cung cấp khí, kèm nhiệt độ và áp suất chuẩn được nêu rõ.
• Cùng cơ sở: quy đổi chỉ số Wobbe và nhiệt trị về một điều kiện chuẩn, và về nhiệt trị cao hoặc thấp, trước khi so sánh.
• Tốc độ cháy: hãng đã đánh giá thành phần khí của bạn chưa, vì chỉ số MCP của Nhật không có chỉ số tương đương ở nước ngoài.
• Áp suất cấp: khoảng áp suất đầu vào trên nhãn (cấp khí gia đình cho 13A là 1,0–2,5 kPa) so với áp suất có được tại điểm đấu nối của bạn ở lưu lượng đỉnh.
• Nhiệt cấp vào và lưu lượng: mức tiêu thụ khí định mức, theo HHV hay LHV, và lưu lượng tương ứng theo đơn vị của bạn (scf/h, Sm³/h hoặc kg/h).
• Chứng nhận đầu đốt: các giấy phép hoặc chứng nhận hợp chuẩn cần có tại nơi lắp đặt, và thiết bị Nhật có chúng hay không.
• Ai quyết định: hãng và kỹ sư khí hoặc đơn vị lắp đặt có chuyên môn phê duyệt mọi thay đổi loại khí, vòi phun hay cài đặt. Đừng tự thay đổi tại hiện trường.

Câu hỏi gửi hãng Nhật

Hãy gửi sớm, cùng với phiếu phân tích của nhà cung cấp khí. Câu trả lời bằng văn bản cũng giúp ích cho thủ tục cấp phép tại địa phương.

• Model này được thiết kế và cài đặt cho nhóm khí hoặc loại khí nào? Có tùy chọn xuất xưởng cho loại khí khác không?
• Đầu đốt đã được đánh giá với khí của chúng tôi chưa (kèm thành phần)? Hãng xác nhận tính tương thích dựa trên chỉ số Wobbe, MCP hay chạy thử?
• Thiết bị cần khoảng áp suất đầu vào nào, và ở lưu lượng nào?
• Mức tiêu thụ khí định mức (kW) tính theo nhiệt trị cao hay thấp, và ở điều kiện chuẩn nào?
• Nếu cần chuyển đổi, bộ phận nào thay đổi (vòi phun, lỗ tiết lưu, van khí, bộ điều khiển), và ai được phép thực hiện và chỉnh lại quá trình cháy?
• Đầu đốt có chứng nhận hoặc báo cáo thử nghiệm nào, và có cái nào được công nhận ở nước chúng tôi không?
• Bảo hành còn hiệu lực không khi thiết bị chạy bằng khí của chúng tôi?

Mẫu email hỏi hàng

Hãy chỉnh theo dự án của bạn. Các câu hỏi ngắn, có đánh số sẽ dễ để bộ phận kinh doanh hoặc kỹ thuật Nhật dịch và trả lời hơn; mẫu dưới đây viết bằng tiếng Anh để gửi thẳng cho hãng.

Mẫu: hỏi về khả năng tương thích khí

Subject: Gas compatibility check for [model number], [project name] Dear [Name], We are considering your [boiler / burner / water heater], model [model number], for our plant in Vietnam. The nameplate and catalog list the gas type as 13A. Our site is supplied with [LPG / CNG / regasified LNG / pipeline natural gas]. The supplier's analysis sheet is attached. Gross heating value: [value] [MJ/m³ or Btu/scf] at [reference temperature and pressure] Specific gravity (air = 1): [value] Available supply pressure at the equipment inlet: [value] kPa Could you please confirm the following? 1. Can this model operate on our gas as delivered, or does it require a different specification? 2. If changes are needed, which parts and settings change, and who should carry out the work? 3. The required inlet pressure range at full load. 4. Whether the rated gas consumption is on a gross or net heating value basis. 5. The certifications or test reports available for this burner. Best regards, [Your name] [Company]

Giới hạn của bài viết

• Số liệu 13A lấy từ điều khoản cấp khí đã công bố của một công ty. Giới hạn Wobbe và MCP được đặt theo từng nhóm khí, nhưng nhiệt trị và áp suất của mỗi công ty khí có thể khác nhau.
• Các phép quy đổi dùng gần đúng khí lý tưởng. Giá trị trong hợp đồng và giao nhận thương mại theo ISO 6976 hoặc phương pháp riêng của nhà cung cấp.
• Khoảng giá trị của EN 437 được trích từ nguồn thứ cấp. Bài này không đi sâu vào các hạng mục khí quốc gia theo EN 437 hay quy định chứng nhận thiết bị của Mỹ và Ấn Độ.
• Khoảng Wobbe chồng nhau chỉ là bước sàng lọc đầu tiên. Việc phê duyệt đầu đốt cho một loại khí khác là quyết định của hãng, và việc lắp đặt phải tuân theo quy định tại địa phương.
• Áp suất cấp nêu trong bài là mức cấp cho sinh hoạt. Đầu đốt công nghiệp ở Nhật thường dùng áp suất khác được thỏa thuận với công ty khí.
• Các tiêu chuẩn TCVN và văn bản pháp luật của Việt Nam chỉ được nhắc ở mức chung; số hiệu và nội dung cụ thể cần được xác nhận riêng.

FAQ

Khí 13A là gì?

13A là một nhóm city gas của Nhật, dành cho nguồn cấp có gốc khí thiên nhiên và được các công ty lớn như Tokyo Gas sử dụng. Nó được xác định bằng chỉ số Wobbe 52,7–57,8 MJ/m³ (nhiệt trị cao, 0°C và 101,325 kPa) và chỉ số tốc độ cháy (MCP) 35–47, chứ không phải bằng một thành phần cố định.

13A có giống khí thiên nhiên không?

13A có gốc khí thiên nhiên, nhưng là một khoảng thông số kỹ thuật chứ không phải bản thân loại khí. Khí thiên nhiên tại địa phương có thể nằm trong hoặc ngoài khoảng đó, sau khi quy chỉ số Wobbe về cơ sở của Nhật và kiểm tra tốc độ cháy và áp suất.

Cách tính chỉ số Wobbe?

Chia nhiệt trị cao trên một đơn vị thể tích cho căn bậc hai của tỷ trọng khí so với không khí. Ví dụ, 45 MJ/m³ ÷ √0,64 = 56,25 MJ/m³. Giữ nhiệt trị và tỷ trọng ở cùng điều kiện chuẩn.

LNG và city gas có phải là một không?

Không. LNG là khí thiên nhiên ở dạng lỏng, còn city gas là tên gọi của khí được cấp qua đường ống. Ở Nhật, các công ty khí hóa hơi LNG, hiệu chỉnh nhiệt trị và thêm chất tạo mùi để thành city gas.

Nếu chỉ số Wobbe giống nhau thì có thể đổi nhiên liệu không?

Không thể chỉ dựa vào chỉ số Wobbe. Tốc độ cháy, áp suất cấp, loại khí và thông số riêng của thiết bị đều ảnh hưởng đến việc cháy an toàn. Mọi thay đổi nhiên liệu cần được hãng xác nhận và do người có chuyên môn thực hiện.

Nguồn tham khảo

• Giới hạn nhóm khí 13A (WI 52,7–57,8, MCP 35–47), công thức chỉ số Wobbe, cơ sở nhiệt trị và áp suất cấp: Saibu Gas Kumamoto, điều khoản cấp khí chung (tiếng Nhật)
• Nhiệt trị tiêu chuẩn 13A, điều kiện chuẩn, thành phần ví dụ và áp suất cấp: Tokyo Gas Network, loại khí, nhiệt trị, áp suất và thành phần của city gas (tiếng Nhật)
• Cơ sở nhiệt trị tiêu chuẩn (nhiệt trị cao, 0°C, 101,325 kPa): Tokyo Gas FAQ (tiếng Nhật)
• Ý nghĩa con số và chữ cái trong tên nhóm khí: Tokai Gas FAQ (tiếng Nhật)
• City gas và LP gas: Hiệp hội Khí Nhật Bản (tiếng Nhật)
• Sản xuất city gas từ LNG: Hiệp hội Khí Nhật Bản (tiếng Nhật)
• Nguồn LPG: Hiệp hội LP Gas Nhật Bản (tiếng Nhật)
• Tính chất LPG và hóa hơi tự nhiên: Hiệp hội LP Gas Nhật Bản (tiếng Nhật)
• Tính chất và việc cấp LPG: Hỏi đáp của Ủy ban An toàn LP Gas (tiếng Nhật)
• Áp suất LP gas tại cửa vào đầu đốt (2,0–3,3 kPa cho sinh hoạt): Tỉnh Saitama, mẫu biểu về tiêu chuẩn kỹ thuật LP gas (tiếng Nhật)
• Cấp LNG kiểu vệ tinh: Daigas G&P Solution (tiếng Nhật); Daigas Energy (tiếng Nhật)
• Khoảng Wobbe của các họ khí EN 437 và điều kiện chuẩn: Certifico, phân loại khí và chỉ số Wobbe (tiếng Ý)
• Khoảng của nhóm H (bản sao bảng EN 437): Đại học Hàng không Quốc gia, Ukraina (tài liệu sao chép bảng phân loại)
• Chỉ số Wobbe và nhiệt trị của G20, G30, G31 ở 15°C: Kiwa, Useful Gas Information Leaflet
• Nhiệt cấp vào tính theo nhiệt trị thấp trong EN 26: GlobalSpec, tóm tắt NEN-EN 26
• Nhiệt trị trung bình của Mỹ và cơ sở áp suất: Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ, FAQ
• Cơ sở quy đổi SCM và tỷ lệ NCV/GCV: Bharat Petroleum, quy đổi khí thiên nhiên
• Thu hồi nhiệt ẩn và ăn mòn ở lò hơi ngưng tụ: Bộ Môi trường Nhật Bản, SHIFT (tiếng Nhật)
• Hệ số không khí thừa theo nhiên liệu và thiết bị đốt: Bộ Môi trường Nhật Bản (tiếng Nhật)