Nguyen van cuong nghien cuu su dung hon hop nhien lieu 4343 7656

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
-------- oOo --------

NGUYỄN VĂN CƯƠNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỖN HỢP
NHIÊN LIỆU BIO-OILS/BIODIESEL
TRÊN ĐỘNG CƠ TÀU THỦY CỠ NHỎ
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
MÃ SỐ: 62.84.01.06
CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ TÀU THỦY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HOÀNG ANH TUẤN

TP. HCM 12 - 2017


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến q Thầy cơ giáo Khoa Máy tàu thủy,
Khoa Cơ khí, Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP. HCM. Cảm ơn Phịng thí
nghiệm động cơ đốt trong, Viện cơ khí động lực, Trường đại học Bách khoa Hà nội
đã tạo điều kiện cho tơi hồn thành các số liệu thực nghiệm và đặc biệt trân trọng
cảm ơn Thầy TS. Hoàng Anh Tuấn đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian thực
hiện đề tài.
Xin cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã chia sẻ, giúp đỡ động viên trong suốt

quá trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã cố gắng hết sức thực hiện đề tài trong phạm vi và khả năng cho
phép để đạt kết quả tốt nhất nhưng chắc chắn rằng khơng tránh khỏi những thiếu
sót. Tác giả rất mong sự thơng cảm và đóng góp ý kiến quý báu của quý Thầy cô và
bạn bè.

Tác giả

Ks. Nguyễn Văn Cương


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn này là cơng trình khoa học do tơi thực hiện
dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Hoàng Anh Tuấn. Ngoài các nội dung
tham khảo trong tài liệu đã được liệt kê trong phần tài liệu tham khảo, Luận văn này
không hề sao chép nội dung của bất kỳ cơng trình khoa học nào tương tự.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật về những lời cam đoan
của mình.

Tác giả

Ks. Nguyễn Văn Cương


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ...........................................................................2

2.1. Mục đích.......................................................................................................2
2.2. Yêu cầu của đề tài ........................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiến ................................................................3
3.1. Ý nghĩa khoa học .........................................................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..........................................................................................3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................3
4.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................3
4.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUA VỀ ĐỀ TÀI .....................................................................4
1.1. Quá trình phát triển và sử dụng động cơ diesel trên Thế giới và việt Nam .....4
1.2. Tổng quan về nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel tàu thủy ........................6
1.2.1. Những đặc tính riêng của động cơ diesel tàu thủy ....................................6
1.2.2. Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel tàu thủy ............................................9
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu thay thế trên Thế giới và Việt
Nam .......................................................................................................................11
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới ........................................................11
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ..........................................................15
1.4. Kết luận chương 1 ..........................................................................................19
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .........................................................................21
2.1. Tính chất của nhiên liệu .................................................................................21
2.1.1. Tính chất của nhiên liệu diesel (DO) ......................................................21
2.1.2. Tính chất của nhiên liệu thay thế Bio-oils/Biodiesel ..............................25


2.2. Cơ sở lý thuyết sử dụng hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel thay thế nhiên
liệu diesel...............................................................................................................32
2.2.1. Tính chất của nhiên liệu lựa chọn ...........................................................32
2.2.1.1. Tính chất Jatropha Methy Este (JOME) ..........................................32
2.2.1.2. Tính chất dầu Jatropha (JO) nguyên chất.........................................34
2.2.2. Hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel .....................................................36

2.2.2.1. Xây dựng thuộc tính và thơng số nhiệt động của hỗn hợp theo nhiệt
độ ...................................................................................................................36
2.2.2.2. Tính toán pha chế hỗn hợp nhiên liệu ..............................................39
2.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn, thiết kế thiết bị hâm nóng đối với hỗn hợp nhiên
liệu bio-oils/biodiesel ............................................................................................41
2.3.1. Cơ sở tính tốn hệ thống hâm nóng nhiên liệu kiểu điện-khí xả ............41
2.3.1.1. Tổng quan về thiết bị tận dụng nhiệt khí xả.....................................41
2.3.1.2. Tính tốn thiết bị tận dụng nhiệt khí xả ...........................................42
2.3.1.3. Tính tốn các thiết bị phụ .................................................................49
2.4. Tính tốn, thiết kế hệ thống hâm nhiên liệu kiểu khí xả cho động cơ D243 .50
2.4.1. Xác định các thông số khí xả của động cơ D243 ....................................50
2.4.2. Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị .....................................53
2.4.3. Tính tốn két nhiên liệu và tính chọn bơm .............................................56
2.4.4. Tính tổn hao áp suất của dịng khí xả qua thiết bị tận dụng nhiệt...........58
2.4.5. Tính bền bộ tận dụng nhiệt khí xả...........................................................59
2.4.5.1. Phương pháp tính độ bền .................................................................59
2.4.5.2. Kết quả tính độ bền ..........................................................................60
2.5. Kết luận chương 2 ..........................................................................................62
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................63
3.1. Xây dựng mơ hình thực nghiệm.....................................................................63
3.1.1. Mục đích và phạm vi thử nghiệm ...........................................................63
3.1.1.1. Mục đích thử nghiệm .......................................................................63
3.1.1.2. Phạm vi thử nghiệm .........................................................................63


3.1.2. Sơ đồ bố trí và thiết bị thử nghiệm .........................................................63
3.1.2.1. Sơ đồ bố trí thử nghiệm....................................................................63
3.1.2.2. Thiết bị thử nghiệm ..........................................................................64
3.1.3. Đối tượng thử nghiệm .............................................................................74
3.1.4. Điều kiện và quy trình thử nghiệm .........................................................75

3.1.4.1. Điều kiện thử nghiệm .......................................................................75
3.1.4.2. Quy trình thử nghiệm .......................................................................75
3.2. Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm ..........................................................76
3.2.1. Công suất của động cơ, Ne (kW) ............................................................76
3.2.2. Mômen của động cơ, Me (N.m) ..............................................................77
3.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu, ge (g/kW.h)......................................................78
3.2.4. Hàm lượng phát thải ................................................................................79
3.2.4.1. Phát thải COx ...................................................................................79
3.2.4.2. Phát thải NOx ...................................................................................82
3.2.4.3. Phát thải HC .....................................................................................83
3.2.4.4. Phát thải khói (BN) ..........................................................................85
3.3. Kết luận chương 3 ..........................................................................................86
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN .................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................91


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Diễn giải

IMO

Tổ chức hàng hải Quốc tế

ISO

Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế

DO

Nhiên liệu nhẹ

FO

Nhiên liệu nặng

HFO

Heavy fuel oil

MGO

Marine gas oil

CNG

Khí thiên nhiên nén

LPG

Khí dầu mỏ hóa lỏng

LNG

Khí thiên nhiên hóa lỏng

ASTM

Tiêu chuẩn Hoa kỳ về vật liệu và thử nghiệm

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

V/P

Vòng / phút

CN

Chỉ số cetan

CP

Điểm vẩn đục

PP

Điểm đơng đặc

JO

Dầu Jatropha

JOME

Jatropho Methyl Este

GQTK

Góc quay trục khuỷu

HC

Hydrocacbon

BN

Bosch number

SuO

Dầu hạt hướng dương

SoO

Dầu đậu tương

CO

Dầu dừa

Ghi chú

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại động cơ diesel tàu thủy ...............................................................6
Bảng 1.2. Thời gian cấp nhiên liệu phụ thuộc vào tốc độ làm việc ............................7
Bảng 1.3. Thông số đặc trưng của dầu diesel số 2 (DO) ............................................9
Bảng 1.4. Đánh giá sử dụng diesel sinh học .............................................................12
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn đối với nhiên liệu diesel hóa thạch ........................................24
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn đối với diesel sinh học gốc B100 ...........................................28
Bảng 2.3. Thành phần hóa học của dầu sinh học gốc, diesel sinh học gốc và nhiên
liệu diesel D2 .............................................................................................................29
Bảng 2.4. Độ nhớt, khối lượng riêng, sức căng bề mặt, điểm chớp cháy của diesel
sinh học gốc, dầu sinh học gốc và diesel D2 ở nhiệt độ 400C ..................................30
Bảng 2.5. Nhiệt trị, số cetane, điểm vẩn đục và điểm đông đặc của dầu sinh học gốc,
diesel sinh học gốc và nhiên liệu diesel D2 ..............................................................30
Bảng 2.6. So sánh tính chất của Jatropha methyl este (JOME) và diesel .................34
Bảng 2.7. Kết quả phân tích mẫu nhiên liệu Jatropha...............................................34
Bảng 2.8. So sánh một số tính chất của nhiên liệu Jatropha và Diesel .....................35
Bảng 2.9. Kết quả tính diện tích bề mặt truyền nhiệtcủa thiết bị ..............................53
Bảng 2.10 Kết quả tính tốn két nhiên liệu ...............................................................56
Bảng 2.11. Kết quả tính chọn bơm ...........................................................................57
Bảng 2.12. Kết quả tính sức cản tác dụng lên dịng khí lưu động ............................58
Bảng 2.13. Kết quả tính bền bộ tận dụng nhiệt khí thải ............................................60
Bảng 3.1. Các thơng số cơ bản của động cơ diesel D243 .........................................74
Bảng 3.2. Giá trị công suất của động cơ ...................................................................76
Bảng 3.3. Giá trị mô men của động cơ .....................................................................77
Bảng 3.4. Suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngồi .............................................78
Bảng 3.5. Hàm lượng phát thải CO, ppm..................................................................79
Bảng 3.6. Hàm lượng phát thải CO2, ppm ................................................................81
Bảng 3.7. Hàm lượng phát thải NOx, ppm ................................................................82
Bảng 3.8. Hàm lượng phát thải HC, ppm..................................................................84

Bảng 3.9. Chỉ số phát thải khói .................................................................................85


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1.Các nhà máy và dự án sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam ..............18
Hình 2-1. Cấu trúc phân tử của dầu sinh học gốc .....................................................25
Hình 2-2. Cấu trúc phân tử của diesel sinh học gốc .................................................26
Hình 2-3. Sơ đồ biểu diễn tính chất của diesel sinh học gốc và dầu sinh học gốc ...31
Hình 2-4. Quá trình sản xuất dầu diesel sinh học .....................................................33
Hình 2-5. Đồ thị khối lượng riêng – nhiệt độ ρ =ρ(T) ..............................................36
Hình 2-6. Đồ thị độ nhớt – nhiệt độ µ =µ(T) ............................................................38
Hình 2-7. Đồ thị sức căng bề mặt – nhiệt độ σ =σ(T) ...............................................39
Hình 2-8. Đồ thị mối liên hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ .............................................40
Hình 2-9. Tỉ lệ năng lượng nhiệt của động cơ diesel ................................................42
Hình 3-1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên băng thử động lực cao ETB .........................64
Hình 3-2. Hệ thống hâm nóng bằng điện-khí xả thử nghiệm ...................................65
Hình 3-3. Phịng thử nghiệm động cơ D243 .............................................................65
Hình 3-4. Sơ đồ nguyên lý làm mát nước AVL 553 .................................................66
Hình 3-5. Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát dầu AVL 554 .......................................67
Hình 3-6. Bộ điều khiển tay ga THA100 ..................................................................68
Hình 3-7. Sơ đồ xác định lượng hỗn hợp nhiên liệu tiêu thụ cho động cơ D243 .....69
Hình 3-8. Mơ hình tủ CEB–II ...................................................................................70
Hình 3-9. Sơ đồ cấu tạo của bộ phận phân tích khí CO ............................................71
Hình 3-10. Sơ đồ cấu tạo của bộ phân tích NO và NOx............................................72
Hình 3-11. Sơ đồ ngun lý hệ thống đo HC ............................................................73
Hình 3-12. Cấu hình thiết bị SPC 472 ......................................................................74
Hình 3-13. Đồ thị cơng suất – vịng quay Ne = f (n) ................................................76
Hình 3-14. Đồ thị mơ men – vịng quay M = f (n)....................................................77
Hình 3-15. Đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngồi ................................78

Hình 3-16. Đồ thị phát thải CO .................................................................................80
Hình 3-17. Đồ thị phát thải CO2................................................................................81
Hình 3-18. Đồ thị phát thải NOx ...............................................................................82


Hình 3-19. Đồ thị phát thải HC .................................................................................84
Hình 3-20. Đồ thị phát thải khói ...............................................................................86


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong điều kiện nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt như hiện nay, giá
nhiên liệu tăng cao thì việc hợp tác nghiên cứu tìm ra nguồn năng lượng mới, năng
lượng tái tạo thay thế nguồn năng lượng truyền thống như hiện nay là một giải pháp
cấp thiết, mang ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an toàn năng lượng trên Thế
giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Nắm bắt được xu hướng chung của Thế giới
và thực hiện sự chỉ đạo của Chính phủ, Việt Nam đã tích cực triển khai nghiên cứu,
sản xuất, thử nghiệm các loại nhiên liệu mới. Kết quả là năm 2010, Việt Nam đã sử
dụng một phần nhiên liệu xăng ethanol E5 và dầu diesel sinh học B5 trong giao
thông vận tải.
Theo các chuyên gia năng lượng, nguồn nhiên liệu sinh học rất đa dạng và
phong phú, giúp con người khơng cịn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như hiện
nay. Theo chương trình năng lượng của Chính phủ đã ký quyết định phê duyệt “Đề
án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” tính cấp
thiết của loại nhiện liệu mới có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với loại nhiên liệu
truyền thống (dầu, than, đá ..). Bởi tính thân thiện với mơi trường, ít hàm lượng khí
gây hiệu ứng nhà kính, ơ nhiễm mơi trường là một trong những ưu điểm của loại
nhiên liệu mới. Trong tương lai, khi nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên

liệu sinh học chính là nguồn thay thế.
Chính vì thế việc tìm kiếm một nguồn nhiên liệu mới dồi dào hơn, bền vững
hơn, ít gây ơ nhiễm mơi trường, hiệu ứng nhà kính và thân thiện với mơi trường
cũng là nhiệm vụ, cũng là cơ hội để làm chủ nguồn nhiên liệu mới. Theo chỉ đạo
của Chính phủ về chương trình nhiên liệu sinh học, mục tiêu phát triển nhiên liệu
sinh học, một dạng năng lượng mới, tái tạo được để thay thế một phần nhiên liệu
hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ mơi
trường là định hướng mang tính chiến lược.
Trong ngành hàng hải, phần lớn các con tàu đang khai thác hiện nay đều sử
dụng động cơ diesel làm thiết bị động lực để quay chân vịt, lai máy phát điện hoặc


2

các thiết bị khác. Đây là hộ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch rất lớn và có mức phát thải
cao ra môi trường khiến chúng ta đều đang rất quan tâm.
Một trong những loại nhiên liệu thay thế có khả năng tái tạo và được đánh
giá thân thiện với môi trường hiện nay là nhiên liệu sinh học. Dạng nhiên liệu này
đã và đang được nghiên cứu, sử dụng rất rộng rãi cho động cơ đốt trong trên các
phương tiện giao thơng đường bộ. Cịn trong lĩnh vực hàng hải thì loại nhiên liệu
này chủ yếu được sử dụng dưới dạng hịa trộn với nhiên liệu hóa thạch cho các động
cơ thế hệ mới hoặc hoán cải. Cho nên việc sử dụng cịn hạn chế và gặp khó khăn.
Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel trên động cơ
diesel tàu thủy cỡ nhỏ”, là một giải pháp rất khả thi và có tính ứng dụng cao, đề tài
có ý nghĩa thực tiễn, phù hợp với định hướng phát triển nhiên liệu sinh học của Việt
Nam. Góp phần vào giải quyết vấn đề hạn chế sử dụng nhiên liệu truyền thống gây
ô nhiễm môi trường, hạn chế việc khai thác khoáng sản tự nhiên. Thúc đẩy mạnh
mẽ việc sử các loại nhiên liệu mới thân thiện với môi trường trên các động cơ diesel
tàu thủy cỡ nhỏ và trên vận tải đường bộ hiện nay.
2. Mục đích và yêu cầu của đề tài

2.1. Mục đích
Với mục đích phát triển nguồn nhiên liệu sinh học, một dạng năng lượng
mới, tái tạo được thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Đó là mục
đích của đề tài nghiên cứu khả năng sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel
trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.
2.2. Yêu cầu của đề tài
- Xây dựng tính tốn, thiết kế thiết bị hịa trộn-hâm nóng, thử nghiệm đối với
hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel.
- Kết quả mổ phỏng hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel so sánh đối chứng
với nhiên liệu truyền thống diesel (DO).
- Từ đó có các đánh giá, nhận định về việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Biooils/Biodiesel trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.


3

3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiến
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Với kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khẳng định việc sử dụng hỗn hợp nhiên
liệu Bio-oils/Biodiesel trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ, có ý nghĩa quan trọng
trong việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu mới và góp phần vào sự phát triển nguồn
nhiên liệu mới đã và đang được sử dụng hiện nay và trong tương lai.
- Ngoài ra cũng khẳng định việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Biooils/Biodiesel trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ sẽ mang lại hiệu quả kinh tế,
giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường và góp phần làm phong phú nguồn nhiên liệu sử
dụng cho động cơ diesel.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đánh giá hiệu quả việc sử dụng hỗn hợp nhiên liệu Bio-oils/Biodiesel trên
động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ có ý nghĩa hết sức quan trọng. Đó chính là một trong
các giải pháp để đưa kết quả nghiên cứu được ứng dụng trực tiếp cho các động cơ
diesel tàu thủy cỡ nhỏ ở Việt Nam mà khơng cần tiến hành hốn cải hoặc sửa chữa
lớn đối với bản thân động cơ. Điều này một mặt giúp cho các công ty vận tải thủy

giảm đáng kể sự phụ thuộc vào việc nhập khẩu nhiên liệu và mặt khác cũng giảm
được phát thải các chất độc hại gây ô nhiễm môi trường. Thay thế một phần việc sử
dụng loại nhiên liệu truyền thống cho một số động cơ diesel tàu thủy.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng của đề tài là nghiên cứu sử dụng hỗn hợp nhiên liệu biooils/biodiesel trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu là tính tốn, thiết kế thiết bị hịa trộn-hâm nóng đối với
hỗn hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel, từ đó đánh giá kết quả thử nghiệm đối với hỗn
hợp nhiên liệu bio-oils/biodiesel sử dụng trên động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUA VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Quá trình phát triển và sử dụng động cơ diesel trên Thế giới và việt Nam
Động cơ diesel tàu thủy là động cơ đốt trong, sự cháy của nhiên liệu dầu
diesel xảy ra trong buồng đốt khi piston đi tới gần điểm chết trên trong kỳ nén,
nhiên liệu được phun vào, hòa trộn, bốc hơi và bốc cháy dưới tác động của nhiệt độ
và áp suất cao của khơng khí nén. Động cơ diesel do một kỹ sư người Đức, ông
Rudolf Diesel phát minh ra vào năm 1892. Chu trình làm việc của động cơ cũng
được gọi là chu trình Diesel.
Trên Thế giới với sự phát triển lớn mạnh của các ngành công nghiệp, chế tạo
ngay từ rất lâu cho nên việc sử dụng động cơ diesel vào trong các ngành nông
nghiệp, công nghiệp, giao thông vận rất rộng rãi, với công suất và quy mô lớn.
Không chỉ những nước công nghiệp phát triển đã ứng dụng sớm mà cịn ln ln
cải tiến để đáp ứng với như cầu phát triển ở trên Thế giới hiện nay. Từ những động
cơ thô sơ, kết cấu lớn, cồng kềnh qua thời gian đã trở thành những động cơ nhỏ gọn,
đẹp về hình dáng, mẫu mã, hiện đại trong hệ tự động điều khiển và khai thác. Do
những ưu điểm của động cơ diesel hơn so với động cơ xăng như hiệu suất động cơ

cao hơn, nhiên liệu rẻ tiền hơn, sử dụng được các loại hỗn hợp nhiên liệu và chất
lượng cũng không phải quá khắt khe nên động cơ diesel được sử dụng rộng rãi
trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực.
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày này việc sử dụng các
loại động cơ diesel cỡ nhỏ có vai trị quan trọng, góp phần vào sự phát triển của nền
kinh tế quốc dân trong các lĩnh vực như sản xuất chế biến, trong ngành nông
nghiệp, ngành giao thông vận tải đường bộ, đường thủy…. Để động cơ diesel cỡ
nhỏ hoạt động hiệu quả, đáp ứng yêu cầu trong các lĩnh vực khai thác, sản xuất thì
bên cạnh việc chế tạo cải tiến về kết cấu động cơ nhằm nâng cao công suất, chỉ tiêu
về kinh tế, cần có các cơng trình nghiên cứu khác như sản xuất nhiên liệu mới,
nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu truyền thồng và thân thiện, không ô
nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính. Các nghiên cứu đó đã và đang được các
nước, các tổ chức và các nhà khoa học trên Thế giới nghiên cứu rất nhiều và đưa


5

vào ứng dụng với mục đích là thân thiện với mơi trường và giảm thiểu lượng khí
thải độc hại ra môi trường vv…
Tại Việt Nam hiện nay động cơ diesel cũng đã và đang được sử dụng rộng
rãi trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường
thủy từ rất lâu. Việt Nam là một đất nước nhỏ chiến tranh kéo dài, hiện tại chúng ta
là một nước đang phát triển với nền nông nghiệp, công nghiệp, giao thơng vận tải
lạc hậu, cịn non trẻ…. Việc phát triển luôn tụt hậu, cách xa hơn nhiều so với các
nước trong khu vực và trên Thế giới trong mọi lĩnh vực, chính vì điều đó việc ứng
dụng các công nghệ, sản phẩm công nghiệp trên Thế giới vào trong nước luôn được
Nhà nước quan tâm, đầu tư mạnh mẽ, nhất là đối với các nhà đầu tư việc tạo ra sản
phẩm mang tính ưu việt thì việc áp dụng máy móc hiện đại vào sản xuất được ưu
tiên phát triển. Trong đó động cơ diesel cỡ nhỏ được chú trọng phát triển và ứng
dụng vào thực tế trong các ngành sản xuất, phát triển như đối với một số loại xe ô tô

của hãng Hyundai, Mercedes vv… Theo xu hướng phát triển chung ở trên Thế giới
cũng như ở Việt Nam thì trong những năm tiếp theo việc sử dụng các động cơ
diesel cỡ nhỏ thế hệ mới được quan tâm phát triển mạnh mẽ bởi tính ưu việt như tiết
kiệm nhiên liệu, hoạt động êm và không ô nhiễm môi trường.
Trong lĩnh vực nông, lâm ngư nghiệp động cơ diesel cỡ nhỏ được dùng làm
nguồn động lực để làm đất, bơm nước, nghiềm thức ăn gia súc, máy xay sát vv..
Động cơ diesel cỡ nhỏ cũng được làm hỗn hợp máy kéo, máy phát điện trên bờ cho
các cơng ty, xí nghiệp nhà máy vv… Hầu hết động cơ diesel cỡ nhỏ hoạt động ở tốc
độ ổn định và gần sát với vịng quay thiết kế, cơng suất phù hợp với các ngành, lĩnh
vực sản xuất, khai thác ở trên bờ. Cấu tạo của động cơ cũng đơn giản, dễ sử dụng,
sửa chữa, khai thác và bảo quản bảo dưỡng.
Trong lĩnh vực đường thủy động cơ diesel được sử dụng rộng rãi trên tất cả
các con tàu mặt nước và kể cả tàu ngầm trong lĩnh vực quân sự. Chính những ưu
điểm của động cơ diesel hơn so với động cơ xăng cho nên các nhà máy đóng tàu,
các nhà chế tạo sản xuất động cơ diesel, nhà đầu tư và khai thác sử dụng đã đặt
niềm tin vào động cơ diesel. Động cơ diesel được lắp đặt ở dưới tàu thủy làm động


6

lực để đẩy tàu, lai máy phát điện, lai bơm… Tùy thuộc vào từng mục đích sử dụng
mà động cơ diesel lắp ở dưới tàu có nhiều loại cơng suất khác nhau như động cơ
chậm tốc công suất lớn, động cơ cao tốc, động cơ trung tốc và động cơ cơng suất
nhỏ. Cùng với đó là nguồn nhiên liệu sử dụng cho động cơ cũng có nhiều như nhiên
liệu nhẹ (DO), nhiên liệu nặng (FO) và các loại nhiên liệu hòa trộn giữa nhiên liệu
(DO) với các loại dầu thực vật và động vật.
Ngày nay tất cả tiến bộ về khoa học công nghệ, sản xuất chế tạo động cơ
diesel đều mong muốn tạo ra những thế hệ động cơ mới đáp ứng với nhu cầu, mục
đích sử dụng của con người, đáp ứng với điều kiện khai thác và đặc biệt là đáp ứng
được vấn đề khí thải khơng gây ơ nhiêm mơi trường, hiệu ứng nhà kính. Trong đó là

động cơ sử dụng các loại nhiên liệu mới, nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu
truyền thống là một yêu cầu mang tính cấp thiết. Việc bước đầu đưa các loại nhiên
liệu mới, nhiên liệu sinh học vào sử dụng trên động cơ diesel là các động cơ diesel
công suất nhỏ trên tàu thủy.
1.2. Tổng quan về nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel tàu thủy
1.2.1. Những đặc tính riêng của động cơ diesel tàu thủy
Động cơ diesel lắp trên tàu thủy thường đảm nhận chức năng làm động cơ
chính lai chân vịt hoặc động cơ phụ lai máy phát điện, hoặc lai các thiết bị phụ động
lực khác. Ngoài những đặc điểm cấu tạo chung, động cơ diesel tàu thủy có nhiều
đặc điểm riêng biệt so với các động cơ diesel lắp cố định hoặc trang bị trên các
phương tiện giao thông vận tải đường bộ. Điều này xuất phát từ yêu cầu đặc biệt về
tính năng, chế độ làm việc, điều kiện khai thác và lắp đặt cũng như các quy định
hiện hành của nhà chế tạo. Trên thực tế phân loại động cơ diesel tàu thủy theo vịng
quay và cơng suất thành 3 loại như (bảng 1.1).
Bảng 1.1. Phân loại động cơ diesel tàu thủy
LOẠI ĐỘNG CƠ DIESEL
THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Cao tốc 4 kỳ Trung tốc 4 kỳ

Tốc độ trung bình của piston
[m/s]

> 8,5

6,5 ÷ 8,5

Thấp tốc 2 kỳ
≤ 6,5

7

Tốc độ vịng quay trục khuỷu
[v/p]

960 ÷ 3000

400 ÷ 1000

50 ÷ 250

Đến 5000

500 ÷ 30.000

1.500÷100.000

Công suất [kW]

Động cơ diesel dùng làm động cơ chính lai chân vịt, lai máy phát điện, lai
các thiết bị phụ, có khả năng hoạt động ổn định, tin cậy trong một thời gian dài, liên
tục, trong môi trường thường xuyên thay đổi về điều kiện vật lý (nhiệt độ, độ ẩm
…) và hóa học (tỷ lệ muối trong khơng khí). Với những u cầu cao về độ an tồn,
độ tin cậy, tính kinh tế các hãng sản xuất. Ngồi những động cơ có vịng quay cao,
cơng suất lớn được phân loại ở bảng trên thì trên các tàu quân sự, tàu du lịch, dịch
vụ cũng đang sử dụng rất nhiều động cơ có cơng suất nhỏ để lai máy phát điện sự
cố. Không chỉ trong ngành vận tải đường thủy và quân sự, trong ngành giao thơng
vận tải đường bộ thì động cơ có cơng suất nhỏ cũng được sử dụng rất nhiều trên các
phương tiện, cơng trình, nhà máy, xí nghiệp.

Trong q trình thiết kế và chế tạo, vịng quay cơng tác của động cơ sẽ quyết
định thời gian cấp nhiên liệu vào động cơ và theo đó là loại nhiên liệu thích hợp. Để
thấy được bức tranh nhiên liệu sử dụng cho động cơ thể hiện trên (bảng 1.2), lấy giá
trị vòng quay của một số loại động cơ tiêu biểu để tính toán và cho thấy thời gian
cấp nhiên liệu vào động cơ phụ thuộc vào tốc độ làm việc của chúng.
Bảng 1.2. Thời gian cấp nhiên liệu phụ thuộc vào tốc độ làm việc
Loại động cơ
Thông số

3000 v/p

1500 v/p

600 v/p

94 v/p

0,0016

0,0033

0,0083

0,044

25

12,5

5

1,566

Thời gian phun nhiên liệu/
300 GQTK/[s]
Số lần phun nhiên liệu trong
một giây

Từ những số liệu trên cho thấy:
- Động cơ diesel tốc độ cao (từ 1500-3000 v/p), thời gian cấp nhiên liệu vào
động cơ rất ngắn và chỉ xảy ra trong vòng từ 0,0016 đến 0,0033 giấy. Đối với loại


8

động cơ này, nhiên liệu được sử dụng là dầu diesel nhẹ MGO (marine gas oil) với
chất lượng cao và giá thành tương đối đắt. Nếu sử dụng dầu nặng HFO (heavy fuel
oil) với chất lượng kém hơn sẽ gây ảnh hưởng xấu đến q trình cơng tác của động
cơ, bởi vì dầu nặng cần thời gian bốc hơi dài hơn để hịa trộn với khơng khí tạo
thành hỗn hợp cháy hoàn chỉnh.
- Đối với động cơ diesel tốc độ trung bình và thấp (từ 600 đến 94 v/p), thời
gian cấp nhiên liệu sẽ dài hơn so với động cơ cao tốc và xảy ra từ 0,0083 đến 0,044
giấy. Với đặc tính như vậy động cơ diesel loại này có thể sử dụng được nhiên liệu
nặng với chất lượng và giá thành thấp hơn.
Với những đặc điểm kỹ thuật như trên động cơ diesel tàu thủy thường khá dễ
tính trong quá trình sử dụng các nhiên liệu khác nhau, từ nhiên liệu chưng cất đến
nhiên liệu nặng. Thực tế nhằm tăng tính kinh tế trong q trình khai thác đối với
động cơ diesel trung tốc và thấp tốc trên tàu thì nhiên liệu HFO được dùng chủ yếu.
Nhiên liệu chưng cất có độ nhớt thấp thường được dùng trong các chế độ làm việc
không ổn định, chế độ chuyển tiếp nhằm đảm bảo các thông số công tác động cơ.

Những loại nhiên liệu đều có những đặc trưng riêng, đáp ứng yêu cầu của động cơ
theo cấu tạo, sự hoạt động và khai thác động cơ như: Tỷ trọng, nhiệt trị, độ nhớt,
nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ bén lửa, trị số xê tan, hàm lượng tro, hàm lượng lưu
huỳnh, hàm lượng nước vv.
Chính vì vậy, các tàu vận tải biển thường dùng động cơ 2 kỳ thấp tốc từ 50
đến 210 v/p làm động cơ chính. Trong khi đó, các động cơ phụ thường dùng động
cơ diesel 4 kỳ có hoặc khơng có tăng áp, vịng quay cao. Với các loại tàu chuyên
dụng như các tàu kéo, phà, tàu chạy biển, các loại động cơ diesel trung tốc và cao
tốc có vịng quay lớn hơn 1500 v/p được sử dụng rộng rãi làm động cơ chính. Hiện
nay ở Việt Nam có tới gần như 100% tàu sơng và tàu pha sông biển trang bị thiết bị
năng lượng diesel. Số lượng tàu biển cũng chiếm đến 95-97% tổng số có lắp đặt
thiết bị năng lượng diesel.


9

1.2.2. Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel tàu thủy
Thông thường nhiên liệu được dùng cho động cơ diesel sẽ quyết định bởi
chính những đặc tính kỹ thuật đặc trưng của động cơ như được trình bày ở (phần
1.2.1). Vì vậy Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã đưa ra những tiêu chuẩn đối với
các loại nhiên liệu thích hợp với các loại động cơ diesel, trong đó có động cơ diesel
tàu thủy. Các tiêu chuẩn mang tính bắt buộc đối với nhiên liệu dùng cho động cơ
diesel tàu thủy dựa trên các tính chất của nhiên liệu như: Tỷ trọng, nhiệt trị thấp, trị
số xê tan, thành phần lưu huỳnh …. Đây cũng là cơ sở để đánh giá sự phù hợp, độ
tin cậy và an toàn của một loại nhiên liệu khi sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho
động cơ diesel tàu thủy.
Theo tiêu chuẩn của Mỹ, dầu diesel được chia thành 6 loại khác nhau được
đánh số từ 1 đến 6 tùy thuộc vào điểm sơi, thành phần hóa học, mục đích sử dụng
và độ nhớt (độ nhớt càng cao thì chỉ số càng cao). Độ nhớt của dầu diesel số 6 là
cao nhất và số 1 là thấp nhất. Các loại dầu diesel đánh số từ 1 đến 3 thường là dạng

dầu diesel chưng cất. Dầu diesel số 1 chính là dầu hỏa, hay cịn gọi là dầu hơi vì khi
đốt nóng dầu sẽ hóa hơi hồn tồn. Dầu diesel số 2 (hay gọi là dầu DO) là dầu
diesel được dùng chủ yếu cho các động cơ diesel đường bộ và diesel tàu thủy với
các tính chất được trình bày ở (bảng 1.3). Dầu diesel số 6 chính là phần cịn lại của
dầu thơ sau khi tất cả các thành phần như xăng, dầu hỏa và thành phần dầu đốt số 2
bay hơi lên, nên còn được gọi là dầu cặn hay dầu nặng. Dầu diesel số 4 là sản phẩm
hòa trộn dầu diesel số 2 và dầu cặn số 6. Dầu diesel số 5 cũng là sản phẩm hòa trộn
của hai loại trên nhưng tỉ lệ dầu cặn diesel số 6 trong hỗn hợp cao hơn và lên tới
75% khối lượng.
Bảng 1.3. Thông số đặc trưng của dầu diesel số 2 (DO)
STT

Thông số

1

Hàm lượng lưu huỳnh

2

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở

3

Trọng lượng riêng ở 150C

4

Nhiệt độ chảy loãng

Đơn vị

Giá trị

% khối lượng

0,36

EETD 86

C

91

EETD 84

Kg/m3

846,4

EETD 84

0

0

C

-27

Tiêu chuẩn

Mackay 82 b


10

5

Độ nhớt động lực học ở 200C

6

Độ hòa tan trong nước ngọt ở

cSt

4

Mackay 82 b

Kg/m3

3

Mackay 82 b

200C
- Mặc dù động cơ diesel tàu thủy làm việc với nhiều loại nhiên liệu khác
nhau nhưng khi nhiên liệu được làm việc trên diesel tàu thủy cần phải thảo mãn

những yêu cầu khắt khe, riêng biệt như các yêu cầu về phòng chống cháy nổ và đảm
bảo an toàn trên tàu.
- Điểm chớp cháy của nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel chính trên tàu
thủy khơng được nhỏ hơn 600C.
- Nhiệt độ hâm của nhiên liệu phải thấp hơn điểm chớp cháy trong phạm vi
100C.
- Nhiên liệu cần có độ ổn định cao, đảm bảo sao cho các thành phần nặng
trong nhiên liệu không được tách rời và lắng xuống đáy két. Vì các con tàu thường
hoạt động dài ngày trên biển nên phải tích trữ một lượng nhiên liệu lớn (hàng ngàn
tấn dầu) và làm việc trong điều kiện thời tiết, khí hậu ln thay đổi.
- Do các động cơ diesel tàu thủy thường là động cơ thấp tốc và trung tốc, nên
khả năng sử dụng được các loại nhiên liệu với chất lượng khơng cao, có các thành
phần cặn cơ học, lưu huỳnh … tương đối lớn. Đây chính là nguồn gây ô nhiễm về
môi trường tương đối lớn của các phương tiện vận tải thủy.
Một vấn đề khác đối với nhiên liệu sử dụng trên tàu liên quan đến chế độ
khai thác của các động cơ diesel tàu thủy đó là ảnh hưởng tiêu cực tới mơi trường.
Trong khí xả của động cơ diesel thường có nhiều thành phần độc tố khác nhau gây
tác hại tới môi trường, trong đó NOx ; COx và SO2 chiếm thành phần chủ yếu với
hàm lượng khoảng trên 80% theo khối lượng. Hàm lượng chất thải độc hại này tăng
lên nhiều khi động cơ làm việc ở các chế độ không ổn định. Như vậy, với số lượng
phương tiện vận tải thủy lớn như hiện nay, có thể thấy được nguồn ơ nhiễm khí thải
từ tàu đóng góp một phần đáng kể trong ô nhiễm môi trường sống chung của cả Thế
giới.


11

1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu thay thế trên Thế giới và Việt
Nam
Năm 2009, Ủy ban nghiên cứu về khí nhà kính của IMO đã tổng hợp 7 loại

nhiên liệu có khả năng dùng trong lĩnh vực hàng hải: Nhiên liệu dầu khoáng chưng
cất, dầu nặng, LNG, PLG, nhiên liệu sinh học (diesel sinh học và dầu thực vật
nguyên gốc), dầu diesel tổng hợp (FTD) và các loại nhiên liệu có khả năng tái chế
khác. Tuy nhiên, khi xét đến mức độ ảnh hưởng đến môi trường, bao gồm cả phần
phát khí thải khi sử dụng và phát khí thải khi sản xuất ra loại nhiên liệu, có hai loại
nhiên liệu đánh giá cao hơn cả là LNG và diesel sinh học.
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới
Ngày 31/8/1937, tại trường Đại học Brussel (Bỉ), G.Chavanne đã sớm nhận
được bằng sáng chế (bằng sáng chế Bỉ -422,877) về việc lần đầu tiên cho dầu thực
vật phản ứng với ethanol, metanol và đó chính là biodiesel hiện nay.
Mỹ: Là quốc gia sử dụng diesel sinh học trong lĩnh vực tàu thủy phổ biến
nhất và đã thiết lập nhiều quy định về sử dụng diesel sinh học từ năm 1992 khi áp
dụng trên tàu thủy. Nhiều tổ chức của Mỹ đã triển khai thành cơng chương trình thử
nghiệm áp dụng các hỗn hợp diesel sinh học với dầu diesel B1 đến B100, đặc biệt là
về vấn đề giảm phát thải từ các tàu và bảo vệ môi trường biển như các cuộc thử
nghiệm được thực hiện bởi Hiệp hội Phà biển bang Washington (WSF) và tập đoàn
tàu khách Caribe Hoàng gia (RCCL) trên cả hệ động lực diesel chính và tua bin khí.
Hiệp hội WSF là tổ chức hàng đầu nghiên cứu ứng dụng diesel sinh học trên hệ
thống phà từ năm 2003 và hiện đang sử dụng chủ yếu B20 trên các phà thuộc hiệp
hội. Bên cạnh đó, diesel sinh học cịn được ứng dụng rộng rãi trên các tàu hải quân
Mỹ cũng như các tàu bảo vệ bờ biển (USCG) như một loại nhiên liệu thân thiện với
môi trường, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của các tổ chức, hiệp hội về bảo vệ
môi trường tại quôc gia này.
Một cuộc khảo sát về sử dụng diesel sinh học trên 100 thuyền du lịch hoạt
động trong vịnh San Fransico từ năm 1994-1997 cho thấy phản ứng tích cực của các
chủ thuyền đối với loại nhiên liệu này. Phần lớn các tàu đều có tuổi thọ trên 20 tuổi


12

và sử dụng động cơ diesel của các hãng Mercedes, Yanma, Isuzu, Volvo … khoảng
75% các tàu sử dụng hỗn hợp diesel sinh học với tỷ lệ trên 25% và gần 1/4 số
thuyền sử dụng B100. Kết quả được trình bày tại bảng 1.4.
Bảng 1.4. Đánh giá sử dụng diesel sinh học
Đánh giá về hiệu quả sử dụng
Mô tả

Sự cố phát sinh

Kết quả

Mô tả

Kết quả

Khả năng vận hành tin cậy

43%

Đường ống dầu và ống cấp

6%

Giảm khói

91%

Tắc bộ lọc

4%

Giảm muội

56%

Tạo cáu cặn trong két

6%

Giảm lượng hạt PM

98%

Làm kín két và bộ lọc

2%

Động cơ làm việc ổn định

67%

Sự cố khác ngoài động cơ

5%

An tồn

88%

Khơng có sự cố

87%

Tại Đan Mạnh, năm 2007 phà biển mang tên “Fanffergen” thuộc công ty
Scandlines đã tiến hành thử nghiệm sử dụng diesel sinh học B100 trên động cơ
Caterpilar 3412, công suất 600 W. Kết quả đạt được rất khả quan và không cần phải
điều chỉnh hệ thống trước khi sử dụng. Kết quả này có tác động mạnh mẽ tới các
nhà sản xuất động cơ cũng như chủ tàu nhằm hướng tới sử dụng ngày càng nhiều
diesel sinh học trên tàu thủy.
Hãng động cơ Wartsila (Phần lan) là một trong những hãng sản xuất động cơ
tàu thủy hàng đầu trên thế giới đã bắt đầu tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế từ
những năm 1980, đặc biệt là những nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học trên các
động cơ do hãng sản xuất. Năm 1995 hãng đã thành công trong thử nghiệm dùng
dầu cải làm nhiên liệu cho các động cơ diesel và đến năm 2003 đã lắp đặt ở Cộng
hòa liên Bang Đức hệ thống năng lượng đầu tiên chạy bằng dầu thực vật sử dụng
vào mục đích thương mại. Gần đây nhất, hãng STX Phần Lan đã ký hợp đồng
thương mại với Wartsila trang bị 3 động cơ 4 kỳ 6L20 sử dụng nhiên liệu sinh học
(Liquid Bio Fuel) có cơng suất 1.026 kW, vịng quay 750 v/p làm động cơ chính


13

truyền động điện cho 2 chân vịt tàu đa năng Aura II trọng tải 4.700 DWT hạ thủy
năm 2012.
Công nghệ chủ yếu của hãng Wartsila là thiết kế, cải tiến và chế tạo mới hệ
thống cấp nhiên liệu, đặc biệt là bơm cao áp. Theo các thử nghiệm của hãng, hiện
tượng tạo bọt khí trong hệ thống cấp nhiên liệu cao áp dẫn đến sự ăn mòn và phá
hủy bề mặt các chi tiết là vấn đề đặc biệt cần lưu ý khi sử dụng nhiên liệu sinh học.
Bọt khí có thể xuất hiện tại khoang chứa dầu trước khi vào piston bơm cao áp hoặc
trước kim phun, làm cho động cơ hoạt động không được ổn định tại một chế độ tải.

Với những động cơ sử dụng nhiên liệu sinh học, hãng đã thiết kế tối ưu hóa các
khoang nhiên liệu áp suất thấp trong bơm cao áp. Hãng cũng đặc biệt quan tâm đến
sự lưu động của nhiên liệu trên đường hồi bởi sự động đặc của nhiên liệu sinh học ở
nhiệt độ thấp. Do đó cơng nghệ duy trì nhiệt độ nhiên liệu trong phạm vi 10-150C
cao hơn nhiệt độ đông đặc là cực kỳ cần thiết, ngồi ra cịn chú ý đến độ dốc cho
phép lưu động dễ dàng.
Nhà sản xuất động cơ MAN B&W (Đức) bắt đầu nghiên cứu sử dụng nhiên
liệu diesel sinh học từ sau năm 1994. Dù không tập trung vào các nghiên cứu áp
dụng cho tàu thủy, hãng cũng đã đạt được nhiều kết quả khi thử nghiệm độ tương
thích của nhiều loại nhiên liệu sinh học với động cơ của mình nhằm tạo ra những
loại nhiên liệu phù hợp nhất. Năm 2001 hãng đã thử nghiệm triển khai một hệ thống
năng lượng sử dụng diesel sinh học được trang bị động cơ 750 kW, sau đó tiến hành
thử nghiệm với các động cơ thấp và trung tốc. Năm 2007 đánh dấu mốc phát triển
mới trong nỗ lực nghiên cứu về ứng dụng nhiên liệu sinh học của MAN B&W, khi
hãng đưa vào hoạt động ở Mouscron, Bỉ, một hệ thống phát điện liên hợp trang bị
động cơ 4 kỳ trung tốc, 18 xi lanh 18V48/60 có cơng suất lớn nhất của hãng (17,7
MW) sử dụng nhiên liệu sinh học. Sau đó hãng cũng tiến hành cung cấp một số
lượng lớn động cơ diesel sử dụng nhiên liệu sinh học cho các nhà máy điện khác.
Hãng cũng khẳng định khả năng áp dụng nhiên liệu sinh học trên các phà biển, tuy
nhiên trở ngại lớn nhất đó giá thành nhiên liệu còn khá cao so với nhiên liệu diesel
truyền thống. Với những nghiên cứu và ứng dụng ở trên, kết hợp với những nghiên


14

cứu và đánh giá của các hãng sản xuất động cơ diesel khác như Caterpilla hay Rolls
Royce/Bergen Diesel, có kết luận rằng nhiên liệu sinh học hồn tồn có thể đáp ứng
tốt yêu cầu sử dụng trên tàu.
Hướng nghiên cứu hoán cải hệ thống cấp nhiên liệu để sử dụng diesel sinh
học: Đây là hướng ứng dụng sinh học được phần lớn các nhà nghiên cứu trên thế

giới quan tâm. Hãng Wartsila đã chỉ ra rằng việc sử dụng diesel sinh học không
chịu ảnh hưởng của buồng đốt, cơ cấu sinh cơng, hệ thống khí thải, … do đó cần
phải điều chỉnh hoặc thay đổi một số bộ phận trong hệ thống cấp nhiên liệu như vòi
phun, bơm cao áp, thì động cơ có thể làm việc trực tiếp được với diesel sinh học.
Hãng Elsbett (Đức) là hãng có kinh nghiệm nhất về áp dụng hệ thống chuyển đổi để
các động cơ đang được khai thác sử dụng đồng thời với nhiên liệu sinh học. Giải
pháp công nghệ của Elsbett đưa ra khá phức tạp, đó là gia nhiệt nhiên liệu sinh học
trong nắp xi lanh, đồng thời thay thế vòi phun bằng loại vòi phun đặc biệt dành
riêng cho nhiên liệu sinh học. Điều náy dẫn đến giá thành để hoán cải các hệ thống
và động cơ rất lớn khi muốn chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu sinh học.
Thực tế diesel sinh học có nhiều đặc điểm vật lý, hóa học khá tương đồng với
diesel truyền thống, nhưng giữa chúng vẫn cịn những khác biệt nên ngồi việc phải
cải tiến các chi tiết chính như đã đề cập, còn phải xét đến các thành phần khác của
hệ thống nhiên liệu như: két dự trữ, két phân li, két trực nhật, két hòa trộn. Các
nghiên cứu chỉ ra rằng sử dụng nhiên liệu diesel sinh học B100 hoàn toàn có thể,
tuy nhiên có nhiều ảnh hưởng xấu đến các thông số kỹ thuật, kinh tế của động cơ,
sự hao mòn các chi tiết chuyển động, phá hủy các chi tiết làm kín, … và cần phải
nghiên cứu tiếp. Đối với cách thức hòa trộn diesel sinh học và dầu diesel cho các tỷ
lệ khác nhau trong phạm vi từ 5% ÷ 20% diesel sinh học trong hỗn hợp, các yếu tố
ảnh hưởng nêu trên gần như không nhiều. Tuy vậy hỗn hợp giữa diesel sinh học và
dầu diesel thường khơng có tính ổn định cao nên hay bị phân lớp và chia tách rất
nhanh, dẫn đến chất lượng hòa trộn khơng tốt, ảnh hưởng đến q trình khai thác
của động cơ. Một yếu tố hạn chế quan trọng khác của hướng nghiên cứu này là giá
thành diesel sinh học cịn khá cao do các chi phí chiết xuất diesel sinh học từ dầu