nghiên cứu xây dựng hệ thống phụ gia đa chức năng cho dầu fo nhằm cải thiện hiệu quả đốt cháy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

UỶ BAN NHÂN DÂN TP.HCM
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ





BÁO CÁO NGHIỆM THU
(Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu)




NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHỤ GIA ĐA CHỨC NĂNG CHO DẦU
FO, CẢI THIỆN HIỆU QUẢ ĐỐT CHÁY,
GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG





CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS.TS. NGUYỄN PHƯƠNG TÙNG

VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU ỨNG DỤNG SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ











THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
THÁNG 05/2008


TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU


1/ Đã đưa ra hệ chất tạo nhũ từ dầu dừa và dầu Jatropha có khả năng tạo nhũ nước
trong dầu tốt và hỗn hợp PGĐCN ổn định hệ nhũ, hỗ trợ cho quá trình đốt cháy, giảm
ô nhiễm môi trường và ăn mòn thiết bị.

2/ Đã tổng hợp chất phụ gia đa chức năng từ muối MgCl
2
trong dung môi
hydrocarbon thơm và peroxid hữu cơ có khả năng cải thịên hiệu quả đốt cháy, giảm
các khí thải NO

X
, SO
X
, CO.

3/ Sau khi thử nghiệm và tối ưu hoá các hàm lượng nước, chất tạo nhũ, phụ gia đa
chức năng, đã đưa ra các sản phẩm đề tài:
- Hệ nhiên liệu nhũ tương dầu FO với tỷ lệ 89%FO, 10% nước, chất tạo nhũ
và phụ gia vừa đủ
- Hệ dầu FO và 1/1000 chất phụ gia
- Hệ nhiên liệu 80% DO và 20% nhiên liệu nhũ tương FO/PGĐCN

4/ Hệ nhiên liệu FO/PGĐCN, hệ nhiên liệu nhũ tương DO/(FO/PGĐCN) tỷ lệ 8/2 đã
cho hiệu quả cải thiện khí thải rõ rệt, giảm 40% NO
x
và 40,99% SO
2
so với mẫu trắng
(nhiên liệu FO) và cũng tốt hơn nhiều so với các phụ gia thương mại đối chứng.

5/ Đã đưa ra quy trình, sơ đồ công nghệ, bảng vẽ kỹ thuật và bảng tính toán khấu hao
của thiết bị sản xuất hệ nhiên liệu nhũ tương FO/PGĐCN công suất 0.2; 1; 10m
3
/h

6/ Theo kết quả tính toán sơ bộ, khi sử dụng hệ nhiên liệu nhũ tương có thể tiết kiệm
được 640 ngàn trên mỗi tấn nhiên liệu

SUMMARY OF RESEARCH CONTENT

1/ Providing emulsifier from coconut and Jatropha oil which can be able to emulsify
water in oil and mulfifuntion additive mixture for emulsion stability, assisting
combustion, reducing air polution and equipment corrosion.

2/ Providing with synthesis of mulfifuntion additives from MgCl
2
in hydrocarbon
solvent and organic peroxide improving combustion effect and reduce exhaust fumes
NO
X
, SO
X
, CO.

3/ After testing and optimizing some factors like water content, emulsifier,
multifunction additive, some products have been presented:
- Emulsion FO fuel oil system with the ratio 89% FO, 10% water, enough
emulsifier and additive.
- FO and 1/1000 additive systems.
- The system of 80% DO and 20% of the emulsion FO/multifunction
additive system.

4/ The FO/multifunction additive system, the emulsion DO/(FO/multifunction
additive with ratio 8/2 giving an obvious improving effect on reducing exhaust

fumes, reducing 40% NO
x
and 40,99% SO
2
in compare with FO sample and even
better than commercial additive control samples.

5/ Presenting the process, technological diagram, technical drawing and the table of
depreciation for the equipment with output capacity 0.2; 1 and 10m
3
/h.

6/ According to the initial results, it saves of 640.000VND for each ton of fuel when
using the emulsion fuel system.




MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined.

1.1. Dầu FO và tình trạng ô nhiễm khí thải Error! Bookmark not defined.

1.1.1. Giới thiệu về dầu FO Error! Bookmark not defined.

a. Thành phần Error! Bookmark not defined.

b. Phân loại dầu FO Error! Bookmark not defined.

c. Công dụng Error! Bookmark not defined.

d. Các vấn đề gặp phải trong quá trình vận chuyển, tồn trữ và sử dụng dầu FO
Error! Bookmark not defined.
e. Nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu FO ở TPHCM trong những năm gần đây:
Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Tác động ô nhiễm môi trường từ khí thải từ các lò đốt dầu FO
Error! Bookmark not defined.
a. Ô nhiễm SO
x
Error! Bookmark not defined.

b. Ô nhiễm NO
x
Error! Bookmark not defined.

c. Tro và khói Error! Bookmark not defined.

d. Ô nhiễm CO Error! Bookmark not defined.

e. Ô nhiễm do Hydrocarbon CxHy Error! Bookmark not defined.

f. Ô nhiễm do các Aldehyde Error! Bookmark not defined.

1.1.3. Tình hình nghiên cứu cải thiện ô nhiễm khí thải do đốt dầu FO
Error! Bookmark not defined.
1.2. Cấu tạo đầu phun lò đốt dầu FO Error! Bookmark not defined.

1.2.1. Vòi phun dầu bằng hơi nước hoặc không khí có áp suất cao
Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Vòi phun dầu bằng không khí có áp suất thấpError! Bookmark not defined.

1.2.3. Vòi phun cơ khí Error! Bookmark not defined.

1.3. Nhũ tương nước/dầu và hiệu ứng phun mù nhiên liệu thứ cấp của các hạt vi
nhũ Error! Bookmark not defined.

1.3.1.Hiệu ứng phun mù nhiên liệu thứ cấp của các hạt vi nhũError! Bookmark not defined.

1.3.2. Quá trình tạo nhũ tương dầu FO Error! Bookmark not defined.

1.4. Thành phần và tính chất của hệ chất HĐBM Error! Bookmark not defined.

1.4.1. Định nghĩa Error! Bookmark not defined.



1.4.2. Phân loại Error! Bookmark not defined.

1.4.3. Chỉ số HLB ( Hydrophilic-Lipophilic Balance value)Error! Bookmark not defined.

1.5.Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Error! Bookmark not defined.

1.5.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước Error! Bookmark not defined.

1.5.2.Tình hình nghiên cứu trong nước Error! Bookmark not defined.

1.6. Giới thiệu một số chất HĐBM thương mại Error! Bookmark not defined.

1.7. Giới thiệu một số phụ gia thương mại trên thị trườngError! Bookmark not defined.

1.8. Những kết quả nghiên cứu của đề tài Error! Bookmark not defined.

1.8.1. Thành phần và tính chất của phụ gia đa chức năng (PGĐCN)
Error! Bookmark not defined.
1.8.2. Thành phần và tính chất của phụ gia hỗ trợ cháyError! Bookmark not defined.

1.8.3. Thành phần và tính chất của tác nhân bền nhũError! Bookmark not defined.

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.

2.1. Hoá chất và thiết bị Error! Bookmark not defined.

2.1.1. Hoá chất Error! Bookmark not defined.

2.1.2. Dụng cụ, thiết bị Error! Bookmark not defined.

2.2. Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

2.2.1. Phương pháp tổng hợp hệ chất HĐBM không ionError! Bookmark not defined.

2.2.2. Phương pháp tổng hợp hỗn hợp PGĐCN Error! Bookmark not defined.

2.2.3. Phối trộn hệ nhũ tương nước/dầu FO Error! Bookmark not defined.

2.3. Phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm các qui trình tổng hợp chất HĐBM
Error! Bookmark not defined.

3.1. Nghiên cứu tổng hợp chất HĐBM không ion Error! Bookmark not defined.

3.1.1. Nhận danh sản phẩm của phản ứng tổng hợp chất HĐBM
Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Tối ưu hóa phản ứng tạo chất HĐBM từ glyxêrin và dầu dừa
Error! Bookmark not defined.
3.2. Khảo sát tính chất của hỗn hợp PGĐCN Error! Bookmark not defined.

3.3. Khảo sát tính chất của hệ nhũ tương nước/dầu. Error! Bookmark not defined.

3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất HĐBM đến hệ nhũ tương nước/dầu
Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Khảo sát các đặc trưng của hệ nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO khi thay
đổi hàm lượng nước Error! Bookmark not defined.

3.3.3. Ảnh hưởng của PGĐCN đến độ bền của hệ nhiên liệu nhũ tương dầu FO
Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Tính chất của sản phẩm nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO
Error! Bookmark not defined.


3.3.5. Khảo sát hiệu quả đốt cháy và khả năng giảm ô nhiễm khí thải của hệ
nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HĐBM: Hoạt động bề mặt
BM: Bề mặt
PGĐCN: Phụ gia đa chức năng
HLB: Hyrophile-lipophile-balance
PGTM-PT: Phụ gia thương mại PT (Mỹ)
PGTM-TN: Phụ gia thương mại trong nước (TS. Lê Mười)
LAS: Linear Alkyl Benzen Sulphonat
SPAN 80: Sorbitan monooleate
TWEEN 80: Polyoxyethylene sorbitan monooleate
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
ASTM: American Society for Testing and Materials

FO: Fuel oil
DO: Diesel oil
TCCP: Tiêu chuẩn cho phép
CEFINEA: Center for Environmental Technology
HLB: Hydrophilic-Lipophilic Balance value


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại và các phương pháp kiểm tra dầu FO theo ASTM
Bảng 1.2: Bảng phân loại dầu FO dựa vào độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh
Bảng 1.3: Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu đốt lò theo TCVN 6239-2002
Bảng 1.4: Tải lượng các chất gây ô nhiễm không khí do đốt dầu FO của một số ngành
Công nghiệp trên địa bàn TPHCM
Bảng 1.5: Nồng độ chất ô nhiễm trong khói thải đốt dầu FO đo được ở một số nhà

máy ở Thành phố Hồ Chí Minh ( Số liệu lấy từ CEFINEA 2/1999 – 2000)
Bảng 1.6: Một số biện pháp cải thiện khí thải dầu FO tại Việt Nam
Bảng 1.7 : Các giá trị HLB tương ứng với ứng dụng của chất HĐBM
Bảng 1.8: Tên thương mại, cấu trúc và giá trị HLB của một số chất HĐBM
Bảng 1.9: Tỷ lệ (W) các chất HĐBM Span 80 và Tween 80 và giá trị HLB
Bảng 1.10: So sánh chức năng của một số phụ gia thương mại với phụ gia- sản phẩm
của đề tài
Bảng 2.1. Các thông số của phương án quay bậc hai
Bảng 2.2. Giá trị các hằng số trong các biểu thức tính hệ số hồi qui.
Bảng 3.1. Thí nghiệm theo nhân tố toàn phần 2
3
:
Bảng 3.2. Ma trận mã hoá của thí nghiệm theo phương án quay bậc hai của Box và
Hunter
Bảng 3.3. So sánh các chỉ tiêu của nhiên liệu nhũ tương dầu FO và nhiên liệu FO
Bảng 3.4. Các mẫu phối trộn hệ nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO
Bảng 3.5. Các mẫu phối trộn hệ nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO với dầu DO
Bảng 3.6. Các tính chất lý hóa của các hệ nhiên liệu phối trộn
Bảng 3.7. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải của mẫu 1
Bảng 3.8. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải của mẫu 2
Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải của mẫu 3
Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải trung bình của 3 mẫu
Bảng 3.11. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải trung bình của 4 mẫu
Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải trung bình của 3 mẫu
Bảng 3.13. Kết quả phân tích hàm lượng khí thải trung bình của 4 mẫu

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Đồ thị 1.1: Hình biểu diễn nhu cầu tiêu thụ dầu FO ở Thành phố Hồ Chí Minh từ
năm 2000- 2005
Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn thành phần nhiên liệu tiêu thụ của Tp. Hồ Chí Minh từ
năm 2001- 2005
Hình 1.3: Vòi phun dầu có áp suất cao
Hình 1.4: Vòi phun dầu bằng không khí
Hình 1.5: Mô hình quá trình cháy của một giọt nhiên liệu nhũ tương dầu
Hình 1.6: Quá trình cháy của giọt dầu FO
Hình 1.7: Quá trình cháy của giọt nhiên liệu nhũ tương dầu FO
Hình 1.8: Các loại chất HĐBM
Hình 1.9: Mô hình nhũ tương dầu/nước với sự có mặt của chất HĐBM
Hình 1.10:Sản phẩm phản ứng tran-este hóa
Hình 3.1: Sơ đồ tổng hợp chất HĐBM của phản ứng trans-este hóa
Hình 3.2: Sơ đồ cơ chế của phản ứng trans-este hóa
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm số (3.2) thể hiện bề mặt đáp ứng và vùng tối ưu.
Hình 3.4: Phổ IR của glyxêrin
Hình 3.5: Phổ IR của hợp chất cơ kim giữa Mg và glyxêrin
Hình 3.6. Ảnh hưởng của hàm lượng chất HĐBM đến tính chất của hệ nhũ
Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến độ bền của hệ nhũ tương FO
Hình 3.8: Hàm lượng nước: 5% Kích thước hạt nhũ: 5-12 µm
Hình 3.9: Hàm lượng nước:10% Kích thước hạt nhũ: 5-12 µm
Hình 3.10: Hàm lượng nước: 15% Kích thước hạt nhũ: 15-20 µm
Hình 3.11: Hàm lượng nước: 20% Kích thước hạt nhũ: 5-30 µm
Hình 3.12. Hình SEM của hệ nhũ tương FO với hàm lượng nước 10% sau 1 năm bảo
quản- Kích thước hạt nhũ: 5-18 µm
Hình 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng PGĐCN đến độ bền nhũ tương FO
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn hàm lượng NO
x

ở các lần đo khác nhau
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn hàm lượng SO
2
ở các lần đo khác nhau
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn hàm lượng SO
2
, NO
x
, CO của các nhiên liệu khác nhau


Hình 3.17: Hàm lượng khí CO của các mẫu nhiên liệu khác nhau
Hình 3.18: Hàm lượng khí NO
x
của các mẫu nhiên liệu khác nhau
Hình 3.19 : Hàm lượng khí SO
2
của các mẫu nhiên liệu khác nhau

Chương 1
- 1 -
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Dầu FO và tình trạng ô nhiễm khí thải
1.1.1. Giới thiệu về dầu FO
a. Thành phần
Dầu FO (Fuel Oil) là nhiên liệu đốt để cung cấp nhiệt cho nhiều thiết bị trong
nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Theo ASTM dầu FO được chia thành hai nhóm
rộng dựa trên công nghệ sản xuất: dầu chưng cất và dầu cặn. Dầu FO chưng cất hay
còn gọi là dầu FO nhẹ là các phân đoạn sản phẩm chưng cất hoặc hỗn hợp sản phẩm
chưng cất và dầu cặn. Dầu cặn hay còn gọi là mazut là phần cặn của quá trình chưng
cất dầu mỏ ở áp suất khí quyển, hoặc cặn chưng cất các sản phẩm của quá trình chế
biến sâu các phân đoạn nguyên liệu của dầu thô, phần tách chiết ra trong công nghệ
sản xuất dầu nhờn truyền thống v.v…[1]. Ở Việt Nam, để giảm chi phí nhiên liệu,

dầu FO nhập khẩu làm nguyên liệu đốt lò là loại dầu cặn nặng có thành phần chủ yếu
là các nhóm hydrocacbon phức hợp, có khối lượng phân tử lớn, nhiệt độ sôi trên
350
o
C và nhiều nhựa asphalten. Ngoài ra trong dầu FO cặn còn có các hợp chất dị
nguyên tố, chủ yếu là lưu huỳnh (S).
b. Phân loại dầu FO
Dầu FO (fuel oil) theo tiêu chuẩn ASTM-D 396-04 được chia làm nhiều loại
tuỳ theo ứng dụng, thiết bị đốt cháy dầu, khí hậu và điều kiện vận hành khác nhau.
Theo những tiêu chuẩn trên dầu FO được phân thành 3 loại chính [2]:
 Loại 1, loại 1 có hàm lượng lưu huỳnh thấp, loại 2 và loại 2 có hàm lượng
lưu huỳnh thấp là những nhiên liệu được chưng cất ở phân đoạn giữa dùng
làm nhiên liệu để đốt trong gia đình và ngành công nghiệp nhỏ. Loại 1 và
loại 1 có hàm lượng lưu huỳnh thấp thì đặc biệt thích ứng cho kiểu đầu đốt
bốc hơi hoặc nơi bảo quản có nhiệt độ đông đặc thấp.
 Loại 4 (nhẹ) và loại 4 là nhiên liệu được chưng cất ở phân đoạn nặng hoặc
hỗn hợp nhiên liệu cặn và nhiên liệu chưng cất phân đoạn nhẹ. Loại này sử
dụng thiết bị đầu đốt công nghiệp, thương mại để ứng với độ nhớt này.
 Loại 5 (nhẹ), loại 5 (nặng), và loại 6 là những nhiên liệu cặn có độ nhớt
cao, loại này sử dụng đầu đốt công nghiệp. Loại này phải xử lí nhiệt trước
khi phun nhiên liệu.

Chương 1
- 2 -
Bảng 1.1: Phân loại và các phương pháp kiểm tra dầu FO theo ASTM
Tính chất
Ph
ương
pháp ki
ểm

tra ASTM
Lo
ại 1,
hàm l
ượng
S th
ấp
Lo
ại 1
Lo
ại 2,
hàm l
ượng
S th
ấp
Lo
ại 2
Lo
ại 4
(nh
ẹ)
Lo
ại 4
Lo
ại 5
(nh
ẹ)
Lo
ại 5
(n

ặng)
Lo
ại 6
Nhiệt độ chớp
cháy c
ốc kín
o
C,
≥
D 93-
Proc.A
D 93-
Proc.B
38
…
38
…

38
…
38
…

38
…

…
55

…

55
…
55
…
60
Hàm lượng nước
và t
ạp chất, % thể
tích, ≤
D 2709
D 95 + D
473
0,05
…
0,05
…

0,05
…

0,05
…

…
0,50
…
0,50

…
1,00

…
1,00

…
2,00
Quá trình chưng
c
ất phải đáp ứng
đ
ược :
1. Quá trình
chưng cất vật lí
Nhi
ệt độ chưng
c
ất,
o
C
- Thu đ
ược 10%
th
ể tích, ≥
- Thu đ
ược 90%
th
ể tích, ≤
- Thu đ
ược 90%
th

ể tích, ≥
2.Quá trình
ch
ưng cất mô
ph
ỏng
Nhi
ệt độ chưng
c
ất,
o
C
- Thu đ
ược 10%
th
ể tích, ≥
- Thu đ
ược 90%
th
ể tích, ≤
- Thu đ
ược 90%
th
ể tích, ≥
D 86

D 2887







215

…


288





195

…

304

215

…


288





195

…

304






…

282


338





…

300

356






…

282


338

…

300

356

Độ nhớt động học
ở 40
o
C, mm
2
/s
≥
≤

D 445


1,3
2,1


1,3
2,1


1,9
3,4

1,9
3,4


1,9
5,5


>5,5
24,0


…


…



…

Độ nhớt động học
ở 100
o
C, mm
2
/s
≥
≤

D 445



…
…



…
…



…
…



…
…



…
…

…
…



5,0
8,9



9,0
14,9



15,0
50,0
Hàm lượng cặn
Cacbon trên 10%
c
ặn của quá trình
ch
ưng cất, tính
theo kh
ối lượng,
≤
D 524 0,15 0,15 0,35 0,35 … … … … …
Hàm lượng tro,
tính theo kh
ối

l
ượng, ≤
D 482

… … … … 0,05 0,10 0,15 0,15 …
Hàm lượng S,
tính theo kh
ối
l
ượng, ≤
D 129
D 2622
…
0,05
0,50
…
…
0,05
0,50
…
… … … … …
Khối lượng riêng
ở 15
o
C, kg/m
3
≥
≤
D 1298

…
850


…
850


…
876


…
876


> 876
…


…
…


…
…


…

…


…
…
Nhiệt độ đông
đ
ặc,
o
C, ≤
D 97 - 18 - 18 -6 -6 -6 -6 … … …

Chương 1
- 3 -
Ở Việt Nam, dựa vào đối tượng sử dụng, dầu FO được chia thành:
 Dầu FO hàng hải là loại nhiên liệu dùng cho các loại nồi hơi của tàu hải
quân như loại F-5 và F-12 của Liên Xô (cũ) được dùng ở nước ta trong thời
gian trước.
 Dầu FO đốt lò nặng hơn mazut hải quân, được dùng cho các thiết bị lò hơi,
lò nung trong công nghiệp sành sứ, thủy tinh, luyện gang thép và thiết bị
động lực của tàu thuỷ [1].
Dựa vào độ nhớt động học và hàm lượng lưu huỳnh, nhiên liệu đốt lò theo
TCVN 6239:2002 được phân loại như sau [3]:
Bảng 1.2: Bảng phân loại dầu FO dựa vào độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh
Ký hiệu Độ nhớt động học ở 50
o
C, cSt Hàm lượng lưu huỳnh (S), %
FO N
o
1 Đến 87 Đến 2,0

FO N
o
2A
FO N
o
2B
Trên 87 đến 180
Đến 2,0
Trên 2,0 đến 3,5
FO N
o
3 Trên 180 đến 380 Trên 2,0 đến 3,5
Bảng 1.3: Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu đốt lò theo TCVN 6239-2002
Mức
FO N
o
2
Tên chỉ tiêu
FO N
o
1
FO N
o
2A FO N
o
2B
FO N
o
3
1. Khối lượng riêng ở 15

o
C, kg/l
≤ 0,965 ≤ 0,991
2. Độ nhớt động học ở 50
o
C, cSt
≤ 87 ≤ 180 ≤ 380
3. Hàm lượng S, % khối lượng
≤ 2,0
3,5
4. Điểm đông đặc,
o
C
≤ +12 ≤ +24
5. Hàm lượng tro, % khối lượng
≤ 0,15 ≤ 0,35
6. Cặn Cacbon Conradson, % khối
lượng
≤ 6 ≤ 16 ≤ 22
7. Điểm chớp cháy cốc kín,
o
C
≥ 66
8. Hàm lượng nước, % thể tích
≤ 1,0
9. Hàm lượng tạp chất, % khối
lượng
≤ 0,15
10. Nhiệt trị, cal/g
≥ 9800

Chương 1
- 4 -
c. Công dụng
Dầu FO được dùng làm nhiên liệu đốt lò, nhằm cung cấp nhiệt năng cho các lò
hơi cố định các nhà máy điện, nhà máy điện, các lò công nghiệp để nung gốm sứ, xi
măng, gạch ngói, thủy tinh, luyện gang thép …
d. Các vấn đề gặp phải trong quá trình vận chuyển, tồn trữ và sử dụng dầu FO
Do dầu FO là dầu gốc (dầu cặn) có thành phần rất phức tạp, trong quá trình
vận chuyển, lưu trữ xảy ra rất nhiều vấn đề như sự không tương hợp giữa các thành
phần dầu gốc, sự hình thành cặn lắng đọng, sự polyme hoá các hidrocarbon không no,
độ nhớt không ổn định ảnh hưởng đến chất lượng dầu FO, dẫn đến hiệu suất đốt cháy
dầu giảm. Tuy nhiên, vấn đề nghiêm trọng nhất là sự nhiễm nước. Hàm lượng nước
có trong dầu FO trong khoảng từ 0-1%, đôi khi lên tới 2-3%. Khi dầu bị nhiễm nước,
nhũ tương nước/dầu hình thành sẽ gia tốc các hiện tượng kể trên. Hậu quả là khi đốt,
dầu FO cháy không hoàn toàn, tạo nhiều muội than, xỉ dầu, khói đen, gia tăng sự tạo
thành các oxit vanadium (V
2
O
5
), oxit lưu huỳnh SO
x
, tạo nhựa axit… Ngoài ra, do
chất lượng dầu kém và không ổn định, nhất là về độ nhớt sẽ làm giảm khả năng phun
mù nhiên liệu của đầu phun, đôi khi làm tắc nghẽn bộ lọc và đầu phun. Do đ ó, trung
bình sau một tuần đến 10 ngày, các nhà máy thường phải ngưng toàn bộ sản xuất để
vệ sinh lò hơi.
e. Nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu FO ở TPHCM trong những năm gần đây:
Đ th biu din nhu cu tiêu th du FO
 Tp.HCM t năm 2001-2005

500,000,000
550,000,000
600,000,000
650,000,000
700,000,000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
thời gian (năm)
Lượng (lít)

Hình 1.1: Hình biểu diễn nhu cầu tiêu thụ dầu FO
ở Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 2000- 2005
( Số liệu lấy từ PETROLIMEX từ 2001-2005)

Chương 1
- 5 -
Đ th biu din thành phn nhiên liu tiêu
th ca Tp.H Chí Minh t năm 2001 - 2005
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Năm 2001 Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005
Thời gian (năm)

Thành phần %
Xăng
Diesel
FO
Dầu hỏa

Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn thành phần nhiên liệu
tiêu thụ của Tp. Hồ Chí Minh từ năm 2001- 2005
( Số liệu lấy từ PETROLIMEX từ 2001-2005)
Theo đồ thị 1.4 và 1.5, nhu cầu tiêu thụ FO trong những năm gần đây có xu
hướng giảm so với các loại nhiên liệu khác vì nhiên liệu FO khi đ ốt thải ra lượng khí
thải quá lớn so với tiêu chuẩn cho phép của chính phủ.
Theo dự báo của Tổng công ty xăng dầu Petrolimex, hằng năm nhu cầu sử
dụng năng lượng tăng bằng sự gia tăng chỉ số GDP cộng thêm 2%.
Ví dụ:
Năm 2006: sự tăng chỉ số GDP khoảng 8% nên nhu cầu sử dụng nhiên liệu FO
năm 2006: (8% +2%) * 600.000.000 (lít) + 600.000.000 = 660.000.000 (lít)
Năm 2007: sự tăng chỉ số GDP khoảng 8% nên nhu cầu sử dụng nhiên liệu FO
năm 2007: (8% +2%) * 660.000.000 (lít) + 660.000.000 (lít) = 726.000.000 (lít)
Năm 2008: sự tăng chỉ số GDP khoảng 7% nên nhu cầu sử dụng nhiên liệu FO
năm 2007: (7% +2%) * 726.000.000 (lít) + 726.000.000 (lít) = 791.340.000 (lít)
Năm 2009: sự tăng chỉ số GDP khoảng 7% nên nhu cầu sử dụng nhiên liệu FO
năm 2007: (7% +2%) * 791.340.000 (lít) + 791.340.000 (lít) = 862.560.600 (lít)
Năm 2010: sự tăng chỉ số GDP khoảng 7% nên nhu cầu sử dụng nhiên liệu FO
năm 2007: (7% +2%) * 862.560.600 (lít) + 862.560.600 (lít) = 940.191.054 (lít)

Chương 1
- 6 -
Tuy nhiên, với giá xăng dầu tăng vọt như hiện nay, nhiều cơ sở sử dụng dầu
FO chuyển sang sử dụng than cám để tiết kiệm chi phí. Điều này dẫn đến sự gia tăng

đáng kể về ô nhiễm môi trường.
Hiện nay việc bảo vệ môi trường đang là vấn đề cấp thiết của cả thế giới lẫn
Việt Nam. Vì chính phủ Việt Nam đã ban hành luật về môi trường khá chặt chẽ nên
nhiều nhà máy trong thành phố có thiết bị đốt dầu FO lâu năm, thải ra lượng khí thải
lớn đều bị buộc phải thay bằng nhiên liệu DO. Nếu muốn sử dụng lò đốt FO thì các
nhà máy phải lắp đặt các hệ thống xử lý khí thải nhưng các hệ thiết bị này khá đắt
tiền và phải ngừng sản xuất để lắp đặt. Đối với các lò đốt quy mô nhỏ khoảng 5-6
tấn/ngày chi phí lắp đ ặt là 200-300 triệu. Đối với các lò đốt quy mô lớn thì chi phí lắp
đặt còn lớn hơn nhiều.
Do đó so với việc lắp đặt các hệ thống xử lý khí thải hoặc thay thế bằng nhiên
liệu DO thì phương pháp sử dụng nhũ tương FO/ phụ gia thế hệ mới vừa tiết kiệm chi
phí lắp đặt, thay thế thiết bị đốt, vừa tiết kiệm nhiên liệu, vừa đảm bảo hiệu quả cải
thiện môi trường.
1.1.2. Tác động ô nhiễm môi trường từ khí thải từ các lò đốt dầu FO
Theo đặc điểm kinh tế địa lý, phần lớn nhà máy ở Thành phố Hồ Chí Minh và
các tỉnh phía Nam đều sử dụng dầu làm nhiên liệu, trong đó dầu FO là nhiều nhất và
là nguồn khí thải gây ô nhiễm chính [4] vì:
§ Là nguồn khí thải có khối lượng lớn nhất. Theo các kết quả khảo sát, do đốt
dầu FO, hàng năm hoạt động công nghiệp ở thành phố Hồ Chí Minh đã thải
vào môi trường không khí [5]:
 SO
2
74.116 tấn
 NO
2
21.569 tấn
 SO
3
1.466 tấn
 Bụi 2.588 tấn

 Hydrocacbon 646 tấn
 CO 138 tấn
§ Là nguồn khí thải phổ biến nhất và được phân bố khắp nơi: hầu như tất cả các
nhà máy đều sử dụng dầu FO làm nhiên liệu cung cấp năng lượng (lò hơi trong

Chương 1
- 7 -
sản xuất, lò sấy, lò rang trong công nghiệp thực phẩm, lò nung trong ngành
luyện kim …)
§ Là nguồn khí thải có chứa đầy đủ các chất ô nhiễm không khí đặc trưng như:
SO
2
, NO
2
, CO, bụi và các chất ô nhiễm nguy hiểm khác như: SO
3
, aldehyde,
carbua hydro.
§ Là nguồn gây ô nhiễm nhiều nhất và gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ cho nhân
dân xung quanh các nhà máy có đốt dầu và là nguồn thải bị thưa kiện nhiều
nhất.
Bảng 1.4: Tải lượng các chất gây ô nhiễm không khí do đốt dầu FO của một số
ngành Công nghiệp trên địa bàn TPHCM [5]
Chất ô nhiễm và tải lượng ( tấn/năm)
Ngành
SO
2
NO
2
Bụi CO

Gạch ngói 336,47 51,43 10,68 1,43
Nhiệt điện 71.466,64 16.916,31 1.615,60 6,79
Giấy 1.102,41 197,76 41,07 5,51
Thủy tinh 16.916,31 607,76 126,21 16,92
Luyện cán thép 6,79 824,68 171,25 22,96
Xi mạ 1.615,60 56,10 11,65 1,56
Cao su 706,60 107,99 22,43 3,01
Dệt nhuộm 4138,63 632,54 131,35 17,61
Cơ khí 890,13 136,04 28,25 3,79
Thực phẩm 4193,69 641,95 133,10 17,74
Nhựa 568,95 86,96 18,06 2,42
Nấu đ úc KL 960,48 146,80 30,48 4,09
Ngành khác 3364,74 514,26 106,79 14,32
TCCP 60,128 15,295 8,959 5,539

Chương 1
- 8 -
a. Ô nhiễm SO
x

SO
x
là sản phẩm chính sinh ra khi đốt cháy dầu FO. Trong dầu FO luôn chứa
lưu huỳnh với hàm lượng khác nhau. Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu nhập khẩu dầu
FO với hàm lượng S khoảng 3%. Khi S cháy tạo thành khoảng 99% SO
2
và 0,5-2%
SO
3
. SO

2
là chất ô nhiễm đặc trưng, phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp. Khí
SO
2
thải vào không khí có thể biến đổi thành SO
3
và acid sunfuric. Chất này là một
nguyên nhân của mưa axit ở nhiều vùng trên thế giới. SO
2
cũng rất độc đối với thực
vật, động vật và sức khỏe của con người.
Bảng 1.5: Nồng độ chất ô nhiễm trong khói thải đốt dầu FO đo được ở một số nhà
máy ở Thành phố Hồ Chí Minh (Số liệu lấy từ CEFINEA 2/1999 – 2000)
Nồng độ chất ô nhiễm (mg/m
3
)
Vị trí đo
SO
2
NO
2
CO Bụi
Lò hơi số 1 NM Bia Sài Gòn 2016 196 15 139
Lò hơi số 3 NM Bia Sài Gòn 2213 193 < 6 158
Lò hơi Cty Việt Thống Nhất 2020 199 7,5
Lò hơi số 1 NM điện Hiệp Phước 2475 230 < 6 231
Lò hơi số 2 NM điện Hiệp Phước 2236 204 < 6 261
Lò hơi số 3 NM điện Hiệp Phước 2336 240 < 6 251
TCVN 5939 – 1995 500 1000 500 400
Thực tế cho thấy người dân xung quanh lò hơi đốt dầu thường xuyên than

phiền về sự ô nhiễm bụi khói. Vì vậy khi nghiên cứu xử lí khói thải do đốt dầu thì hai
chỉ tiêu cần quan tâm nhiều nhất là SO
2
và bụi.
b. Ô nhiễm NO
x

NO
x
bao gồm NO và NO
2
sinh ra do đốt nhiên liệu, trong đó ở gần ngọn lửa
NO chiếm 90-95% và phần còn lại là NO
2
. Sự phát thải oxit nitơ của quá trình cháy
bao gồm 3 nguồn gốc khác nhau [6]:

Chương 1
- 9 -
 NO
x
tức thời: N
2
và O
2
phản ứng nhanh dưới tác dụng xúc tác của hợp chất
của Carbon hình thành bên trong ngọn lửa.
 NO
x
do nhiệt: hình thành dưới tác động nhiệt độ cao của ngọn lửa N

2
và O
2
tự
do trong không khí. Sự hình thành NO
x
nhiệt phụ thuộc vào nồng độ N
2
và O
2

tham gia phản ứng, nhiệt độ, thời gian cháy.
 NO
x
do nhiên liệu: thành phần nitơ hữu cơ có trong nhiên liệu phản ứng với
O
2
.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành NO
x
:
§ Nhiệt độ của ngọn lửa. Nhiệt độ ngọn lửa càng cao và thời gian lưu càng lâu
thì càng có nhiều NO
x
được tạo thành.
§ Nồng độ N
2
và O
2
trong buồng đốt. Hệ số thừa không khí càng cao thì càng

tạo điều kiện cho N
2
của không khí cũng như của nhiên liệu kết hợp với O
2
,
dẫn đến khả năng hình thành NO
x
càng nhiều.
§ Thời gian lưu và tốc độ của sản phẩm cháy. Thời gian lưu càng lâu thì càng có
nhiều NO
x
được tạo thành.
§ Mức độ hòa trộn nhiên liệu, không khí và sản phẩm cháy. Nếu nhiên liệu và
không khí được hoà trộn sao cho phần lớn quá trình cháy xảy ra trong điều
kiện giàu nhiên liệu thì hạn chế sự tạo thành NO
2
.
§ Cường độ hấp thụ nhiệt của lò càng lớn tức nhiệt của quá trình cháy thấp và sự
hình thành khí NO
2
giảm.
Tỉ lệ NO
x
do nhiên liệu chiếm 20-30% trong toàn bộ NO
x
sinh ra.
NO
2
kết hợp với hydroxyl (HO) trong khí quyển tạo thành axit nitric, nguyên
nhân của hiện tượng mưa axit gây thiệt hại cho động, thực vật và con người. NO

2
có
độ hấp thụ mạnh đối với tia cực tím tạo nên ô nhiễm quang hóa học. Ngoài ra NO
2

cũng tạo ra mưa axit.
c. Tro và khói
Trong nhiên liệu đã có một hàm lượng tro. Khi cháy lượng tro theo sản phẩm
cháy thoát ra tạo thành bụi. Ngoài ra, nhiên liệu cháy không hoàn toàn tạo thành bồ
hóng, nhựa (nhiên liệu chưa cháy hết) hydrocacbon (phần nhiên liệu không cháy).

Chương 1
- 10 -
Khói ta trông thấy là bụi mịn dạng sol khí cỡ hạt 0,3-0,5 µm. Sự cháy không trọn vẹn
là nguồn thải chính [4].
d. Ô nhiễm CO
CO sinh ra do cháy không hoàn toàn mà nguyên nhân là do không đảm bảo tỉ
lệ không khí và nhiên liệu hợp lí; không hoà trộn tốt giữa nhiên liệu và không khí;
thời gian lưu của hỗn hợp nhiên liệu trong ngọn lửa không đủ và đ ộ nguội nhanh của
sản phẩm cháy trên bề mặt hấp thu nhiệt. Vì vậy, nếu thiết bị lò, buồng đốt được thiết
kế và vận hành tốt, lượng phát thải khí CO, C
x
H
y
thấp. Ngược lại nếu lò được thiết kế
và vận hành không đúng cách, lượng phát thải có thể tăng hàng chục, hàng trăm lần.
CO có nhiều tác động khác nhau lên sinh vật và con người. Liều quá cao sẽ gây
nhiễm độc vì ngăn chặn quá trình hô hấp [4].
CO
2

không gây tác hại trực tiếp, không được quy định trong tiêu chuẩn môi
trường của Việt Nam.
e. Ô nhiễm do Hydrocarbon CxHy
Thực vật là nguồn tạo ra C
x
H
y
thuộc nhóm terpène tự nhiên. Còn nguồn nhân
tạo là do máy nổ hay diesel cũng như lò sưởi dùng dầu FO. Sự cháy không hoàn toàn
các hợp chất C
x
H
y
không no sẽ tạo ra peroxy-acyl-nitrates (PAN), trong không khí đô
thị bị ô nhiễm nặng và nắng nhiều sẽ tạo nên sương mù quang hóa (Smogs
photochimiques). Cũng do quá trình cháy không hoàn toàn tạo nên chất C
x
H
y
đa vòng
gây ung thư, như benzo-3,4-pyrene, benzanthracène [4]
f. Ô nhiễm do các Aldehyde
Chất acroléine là hợp chất rất độc và gây kích thích (irritant) có trong không
khí quanh nhà máy và cả trong hơi thải của sự cháy không hoàn toàn. Các nhà máy
lọc dầu, lò đốt rác và máy nổ là nguồn thải acroléine chủ yếu [4].
1.1.3. Tình hình nghiên cứu cải thiện ô nhiễm khí thải do đốt dầu FO
Đặc điểm phân bố công nghiệp ở thành phố Hồ Chí Minh là có rất nhiều cơ sở
sản xuất nằm xen lẫn trong khu dân cư đông đúc. Khói thải từ nhà máy, xí nghiệp
phát tán sang nhà dân ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân.

Chương 1
- 11 -
Để giải quyết hiện trạng trên, một số nhà máy đã chọn biện pháp phát tán ống
khói cao. Tuy nhiên biện pháp náy thực chất không có lợi cho môi trường vì không
hạn chế được tải lượng ô nhiễm mà ngược lại làm tăng mức độ ô nhiễm không khí
trong khu vực.
Dưới đây là một số biện pháp cải thiện ô nhiễm môi trường được các nhà máy ở
Việt Nam sử dụng với các ưu và nhược điểm của chúng :
Bảng 1.6: Một số biện pháp cải thiện khí thải dầu FO tại Việt Nam [5]
Biện pháp Ưu điểm Nhược điểm
Thay thế nhiên liệu - Đơn giản, không tốn kém
mặt bằng
- Hiệu quả xử lí cao -> khí
thải đạt chuẩn
- Chi phí thay thế nhiên liệu cao
- Chi phí thay vòi đốt
Sử dụng chất phụ
gia
- Đơn giản
- Giảm được khí thải

- Tốn mặt bằng và buồng chứa
để tồn trữ khối lượng lớn
- Nồng độ khí thải chưa đạt
chuẩn
Bảo trì, kiểm soát
quá trình và tận
dụng nhiệt thừa
- Dễ thực hiện, không tốn
kém.

- Giảm được khí thải
- Thiếu chuyên gia về kiểm soát
năng lượng
- Không giảm được khí thải
Lắp đặt hệ thống xử
lí
- Hiệu quả xử lí cao
- Nồng độ SO
2
trong khói
thải sau xử lí đạt chuẩn cho
phép
- Tốn kém chi phí thiết bị, mặt
bằng
- Dễ gặp sự cố trong quá trình xử
lí
1.2. Cấu tạo đầu phun lò đốt dầu FO
Thường dùng các loại vòi phun bằng không khí nén, hơi nước hoặc bơm cao
áp [7]
1.2.1. Vòi phun dầu bằng hơi nước hoặc không khí có áp suất cao
Vòi phun có 2 lớp, bên trong dẫn dầu, bên ngoài dẫn không khí nén hoặc hơi
nước. Có loại hỗn hợp trong: có buồng tạo hỗn hợp dầu với không khí trước khi phun

Chương 1
- 12 -
vào buồng lửa, có loại hỗn hợp ngoài: dầu và không khí cùng phun vào buồng lửa rồi
mới tạo hỗn hợp.
Thường dùng không khí nén áp suất khoảng 2 ÷ 8 bar, tiêu tốn khoảng 0,09 ÷
0,15 m
3

không khí/lít dầu; Nếu dùng hơi nước, áp suất khoảng 2,5 ÷ 3 bar, tốc độ hơi
ra khoảng 300 ÷ 1000 m/s, tiêu hao khoảng 0,2 ÷ 0,6 kg hơi/kg dầu.

Hình 1.3: Vòi phun dầu có áp suất cao
Loại vòi phun dầu cao áp có các ưu điểm:
§ Cấu tạo đơn giản mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao.
§ Dùng hơi, dầu dễ bốc nên có thể đốt được dầu xấu.
§ Ngọn lửa nhỏ, dài, thích hợp với lò có buồng lửa sâu.
Bên cạnh đó có những nhược điểm:
§ Khi vận hành phát ra tiếng ồn lớn.
§ Tốn hơi để phun, mất khoảng 2% sản lượng hơi, thành phần hơi nước
trong khói cao, dễ ngưng tụ.
§ Khi dùng quạt, tốn thêm điện năng và thiết bị.
1.2.2. Vòi phun dầu bằng không khí có áp suất thấp
Dầu cấp vào có thể qua bơm hoặc do trọng lực của thùng lắp cao trên 3m

Hình 1.4: Vòi phun dầu bằng không khí

Chương 1
- 13 -
Gió cấp 1 để phun dầu có áp suất khoảng 2000 ÷ 12000 Pa, gió cấp 2 được
cung cấp riêng.
Loại vòi phun này có đặc điểm như sau:
§ Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, rẻ tiền.
§ Giảm được năng lượng tự dùng
§ Dùng gió để thổi, gây tiếng ồn
§ Ngọn lửa ngắn, đòi hỏi chất lượng dầu cao
§ Kích thước vòi phun tương đối cồng kềnh
1.2.3. Vòi phun cơ khí
Cũng có loại áp suất thấp và áp suất cao nhưng cùng một nguyên tắc là dùng

áp suất để đẩy dầu qua lỗ nhỏ để phun thành bụi, loại áp suất cao thường dùng bơm
có áp suất từ 10 ÷ 20 bar, loại áp suất thấp có thể dùng lực ly tâm. Lượng dầu phun
vào tỉ lệ thuận với áp suất căn bậc hai.
1.3. Nhũ tương nước/dầu và hiệu ứng phun mù nhiên liệu thứ cấp của các hạt vi
nhũ
1.3.1. Hiệu ứng phun mù nhiên liệu thứ cấp của các hạt vi nhũ
Trong những năm gần đây, một số nước phát triển nhiên liệu nhũ tương nước
trong dầu FO nhằm cải thiện hiệu suất đốt cháy của dầu đồng thời giảm thiểu ô nhiễm
môi trường. Hệ nhiên liệu nhũ tương nước/dầu FO có hàm lượng nước khoảng 10-
15% thậm chí có thể lên đến 40%. Các hạt nước phân tán trong dầu với kích thước 5-
20µm và tạo thành sự “ hóa sương” lần hai khi được cho vào buồng đ ốt ở nhiệt độ
cao (>100
o
C). Ở lần đầu, từ đầu phun vào, nhũ tương được phun thành những hạt
nhỏ, tạm gọi là lần “hóa sương” thứ nhất, đây vẫn là những hạt dầu và nước bọc
nhau. Do nhiệt độ hóa hơi của chúng khác nhau, nước hóa hơi trước, thể tích giãn nở
rất mạnh phá những màng dầu thành những giọt nhỏ hơn gọi là “hóa sương” lần hai
có kích thước nằm trong khoảng 1-10µm (hình 1). Kết quả là hạt dầu mịn hơn, diện
tích bề mặt tăng lên, tiếp xúc với không khí tốt hơn, cháy sẽ hoàn toàn hơn so với dầu
FO. Do đó giảm cặn, tăng hiệu quả đốt cháy của nhiên liệu [8, 9,10,11,12].

Chương 1
- 14 -

Hình 1.5: Mô hình quá trình cháy của một giọt nhiên liệu nhũ tương dầu

Hình 1.6: Quá trình cháy của giọt dầu FO


Hình 1.7: Quá trình cháy của giọt nhiên liệu nhũ tương dầu FO

Điều kiện tối quan trọng để quá trình cháy được coi là hoàn toàn là hạt dầu
càng nhỏ càng có cơ hội tiếp xúc với ô xy của không khí do quạt gió cung cấp [7].
Quá trình phun sương thứ cấp đã giải quyết được nhiệm vụ đó. Do quá trình cháy
nhiên liệu là một phản ứng ô xy hóa bề mặt nên diện tích bề mặt càng lớn thì sẽ càng
mất ít thời gian để đốt cháy hoàn toàn cacbuahydro. Điều này làm cho chiều dài ngọn
lửa ngắn đi và ngăn không cho ngọn lửa táp vào tường lò hay tường buồng đốt, cuối
cùng làm giảm khả năng gây bẩn của khói lò đối với bề mặt trao đổi nhiệt [9].

Chương 1
- 15 -
1.3.2. Quá trình tạo nhũ tương dầu FO
Quá trình tạo nhũ tương FO gồm 3 bước:
 Phản ứng khơi mào giữa nước và dầu FO
Ở bước này dùng lực cơ học của máy khuấy cùng chất HĐBM để phân tán
nước vào pha dầu nhằm bắt đầu phản ứng khơi mào. Tốc độ khuấy giai đoạn này
khoảng 300 rpm và gia nhiệt tăng dần lên 80
o
C.
 Phản ứng cắt, trộn ở nhiệt độ cao:
Với nhiệt độ cao hơn, tốc độ khuấy mạnh hơn khoảng 800 rpm đã tạo nên lực
ly tâm và lực khuấy lớn nhằm phân tán tốt pha nước vào pha dầu. Môi trường vật lý
được tạo bởi lực khuấy này sẽ trợ giúp cho nhóm năng lượng cao có trong chất
HĐBM và phụ gia hoạt động nhằm cắt các chuỗi Hydrocarbon (H-C) dài, H-C thơm
trong dầu thành các chuỗi H-C ngắn hơn. Các chuỗi này tiếp tục liên kết với các phân
tử nước hình thành nên hợp chất mới. Ngoài ra, với việc tăng các chuỗi H-C ngắn này
sẽ làm sinh nhiệt (caloric value) của quá trình cháy tăng, nhiệt năng (thermal energy)
toả ra trong quá trình cháy cũng tăng lên.
Ở đây cấu trúc của cánh khuấy và thùng dùng để phối trộn ảnh hưởng rất lớn
đến hiệu suất cháy của nhiên liệu nhũ tương. Các thiết bị trên phải được thiết kế sao
cho đạt được chức năng cắt, trộn tốt nhất. Các phân tử nước/dầu mới được hình thành

trong bước này có kích thước 0,3 – 10 µm, trong đó kích thước của hạt nước nhỏ hơn
1,5 µm phải chiếm 50-90% tổng số để tạo thành nhũ tương dầu FO có hiệu suất đốt
tốt nhất.
 Phản ứng cắt và trộn ở tốc độ thấp:
Ở giai đoạn này, hỗn hợp được làm lạnh từ từ vì nhiệt độ cao sẽ làm giảm hiệu
quả tạo nhũ. Đồng thời khuấy nhẹ để ngăn cản các phân tử nước kết hợp với nhau tạo
thành các phân tử lớn, nguyên nhân của việc tách pha phá hủy hệ nhũ. Ngoài ra, tốc
độ khuấy không được quá nhanh để duy trì sự bền vững của bề mặt liên diện dầu -
nước đã hình thành ở nhiệt độ thấp.