NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN_2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.4 MB, 78 trang )
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 1 of 95.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và các kết quả
trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng, công bố trong các công trình
nào khác.
Tôi xin cam đoan các tài liệu đã được công bố, tài liệu tham khảo, và nội
dung trích dẫn đảm bảo sự đúng đắn, chính xác, trung thực và đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả
Phạm Văn Hạnh
i tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 2 of 95.
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Viện Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đến nay thì luận văn Thạc sỹ kỹ thuật
Chuyên ngành Khai thác bảo trì tàu thủy của tôi đã được hoàn thành.
Tôi xin trân trọng được gửi lời cảm ơn tới:
Trường Đại học Hàng hải Việt Nam;
Ban lãnh đạo, các thầy cô giáo của Viện Đào tạo Sau Đại học-Trường Đại
học Hàng hải Việt Nam đã tận tình giúp đỡ trong quá trình học tập và thực hiện
luận văn này;
Thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Huy Hào người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn;
Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo, các bạn
đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến thực sự quý báu cho sự hoàn thiện luận văn của
tôi.
Nhưng do kiến thức của tôi còn hạn chế, nguồn tài liệu tham khảo chưa
phong phú, luận văn sẽ không tránh khỏi những khuyết điểm. Tôi rất mong nhận
được sự đóng góp quý báu của Thầy giáo, Cô giáo, các nhà Khoa học và các bạn
đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
ii tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 3 of 95.
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ....................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. vii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 9
1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. 9
2. Mục đích nghiên cứu đề tài ......................................................................... 9
3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu ................................................................... 9
4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 10
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................. 10
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ
DIESEL TÀU THỦY ........................................................................................ 11
1.1 Nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel ..................................................... 11
1.1.1. Thị trường nhiên liệu cho động cơ diesel hiện nay .......................... 11
1.1.2. Ảnh hưởng mức độ phát thải của nhiên liệu ..................................... 15
1.2 Tổng quan về khí tự nhiên ........................................................................ 17
1.2.1 Đặc tính của nhiên liệu khí tự nhiên ................................................. 17
1.2.2 Khả năng lưu trữ và vận chuyển khí tự nhiên................................... 24
1.3 Sự cần thiết phải hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ
diesel tàu thủy.................................................................................................. 26
CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP
NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG
NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN ....................................................................... 29
2.1.Lựa chọn phương án chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho động
cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ ................................................................................. 29
2.1.1. Lựa chọn phương án chuyển đổi nhiên liệu...................................... 29
2.1.2. Lựa chọn phương pháp tổ chức quá trình cháy ................................ 31
2.2.Lựa chọn phương pháp cấp nhiên liệu khí tới động cơ ............................ 32
iii tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 4 of 95.
2.2.1. Cấp nhiên liệu khí trực tiếp vào xylanh động cơ qua van nạp nhiên
liệu ở kỳ nạp ................................................................................................ 32
2.2.2. ...... Phun nhiên liệu khí trực tiếp vào buồng đốt ở cuối quá trình nén33
2.2.3. Cấp nhiên liệu khí vào ống góp khí nạp. .......................................... 34
2.2.4. Cấp nhiên liệu khí ngay trước cửa nạp ............................................. 36
2.3.Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí ........................................................... 39
2.3.1. Cơ sở cho việc hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu ............... 39
2.3.2. Hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử
dụng bơm cao áp kiểu cụm ......................................................................... 42
2.3.3. Hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử
dụng bơm cao áp kiểu rời. ........................................................................... 46
CHƢƠNG III: HOÁN CẢI VÀ THỬ NGHIỆM CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN
CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ SIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ
DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN .......................................................... 54
3.1.Đối tượng thử nghiệm. .............................................................................. 54
3.2.Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ thử nghiệm. ................. 55
3.3.Yêu cầu đối với cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu sau khi hoán cải ......... 58
3.4.Các phần tử cơ bản của hệ thống nhiên liệu phục vụ thử nghiệm ............ 59
3.4.1. Nguồn chứa nhiên liệu khí CNG ...................................................... 59
3.4.2. Bộ điều áp khí CNG.......................................................................... 60
3.4.3. Bộ hòa trộn ........................................................................................ 61
3.4.4. Van điều chỉnh lưu lượng khí ........................................................... 63
3.4.5. Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động cơ....................... 64
3.4.6. Các thiết bị đo đạc, kiểm tra ............................................................. 70
3.5.Thử nghiệm. .............................................................................................. 72
3.5.1. Điều kiện tiến hành thử nghiệm. ....................................................... 72
3.5.2. Tiến hành thử nghiệm. ...................................................................... 72
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 75
KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 76
iv tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 5 of 95.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt
Giải thích
IEA
Cơ quan năng lượng quốc tế
ECU
Bộ điều chỉnh điện tử
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
BĐKH
Biến đổi khí hậu
CNG
Khí tự nhiên nén
LNG
Khí tự nhiên hóa lỏng
LPG
Khí dầu mỏ hóa lỏng
DO
Dầu diesel
v tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 6 of 95.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Ước tính quá trình sử dụng dầu mỏ trên thế giới
12
Bảng 1.2
Trữ lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới
13
Bảng 1.3
So sánh tỉ lệ khí thải giữa CNG và các nhiên liệu khác
16
Bảng 1.4
Thành phần của khí tự nhiên.
20
Bảng 1.5
Đặc tính của nhiên liệu khí CNG
21
Bảng 1.6
Tính chất của một số loại nhiên liệu phổ biến
21
Bảng 1.7
Nguy cơ cháy nổ của CNG và các nhiên liệu khác
22
Bảng 1.8
So sánh đặc tính của CNG với một số loại nhiên liệu khác
23
Bảng 3.1
Thông số kỹ thuật động cơ thử nghiệm K657 M2 6Ч12/14
55
Bảng 3.2
Thông số kỹ thuật bộ hòa trộn thiết kế
62
Bảng 3.3
Công suất và tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng dầu diesel
73
Bảng 3.4
Công suất và tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng cả dầu diesel
73
và khí CNG
vi tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 7 of 95.
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình
Tên hình
Trang
Hình 1.1
Bản đồ phân bố trữ lượng dầu mỏ trên thế giới
12
Hình 1.2
Bản đồ phân bố trữ lượng khí tự nhiên trên thế giới
14
Hình 1.3
Quá trình xử lý khí tự nhiên
19
Hình 2.1
Nhiên liệu khí CNG được cấp vào buồng đốt ở cuối kỳ nạp
32
Hình 2.2
Phun nhiên liệu khí CNG trực tiếp vào động cơ
33
Hình 2.3
Cấp nhiên liệu khí CNG vào ống góp khí nạp
35
Hình 2.4
Cấp nhiên liệu ngay trước cửa nạp của xylanh động cơ.
37
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động
cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ
Sử dụng bộ điều tốc độc lập để điều khiển lượng nhiên liệu
khí CNG
Sử dụng một bộ điều tốc để điều khiển đồng thời việc cấp
nhiên liệu khí CNG và nhiên liệu diesel
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel sử
dụng bơm cao áp kiểu cụm
Cấu tạo bơm cao áp kiểu cụm
Sơ đồ nguyên lý cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu ở các động
cơ sử dụng bơm cao áp kiểu cụm
Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ
diesel sử dụng bơm cao áp kiểu cụm
39
40
41
42
43
44
45
Hình 2.12 Hệ thống nhiên liệu sử dụng BCA kiểu rời
47
Hình 2.13 Liên kết giữ bộ điều tốc và thanh răng nhiên liệu
48
Hình 2.14 Phần hoán cải cơ cấu điều giới hạn lượng nhiên liệu diesel
50
Hình 2.15 Cơ cấu điều khiển lượng cấp nhiên liệu khí CNG
51
Hình 2.16
Hình 3.1
Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu khí CNG cho
động cơ diesel sử dụng bơm cao áp rời
Động cơ diesel K657 M2 6Ч12/14 phòng thí nghiệm Khoa
52
54
vii tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 8 of 95.
Máy tàu biển
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel của động cơ thử
nghiệm
Bơm cao áp kiểu cụm liên kết với bộ điều tốc cơ khí
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sau hoán cải cho động cơ diesel sử
dụng nhiên liệu khí CNG
56
56
57
Hình 3.5
Các bình chứa khí tự nhiên nén CNG
60
Hình 3.6
Lắp đặt bộ điều áp cấp khí CNG
60
Hình 3.7
Van giảm áp khí CNG
61
Hình 3.8
Bộ hòa trộn kiểu ống venturi
61
Hình 3.9
Bộ hòa trộn thiết kế cho động cơ thử nghiệm
63
Hình 3.10 Vị trí đặt bộ hòa trộn thiết kế cho động cơ thử nghiệm
63
Hình 3.11 Kết cấu van cánh
64
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc chưa hoán cải
65
Hình 3.13
Sơ đồ hoán cải cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho
động cơ
66
Hình 3.14 Vị trí lấy tín hiệu điều khiển
67
Hình 3.15 Sơ đồ tính toán cơ cấu điều khiển van cấp khí
67
Hình 3.16 Liên kết giữa bộ điều tốc và van điều chỉnh lưu lượng
68
Hình 3.17 Vị trí lắp đặt cơ cấu giới hạn thanh răng nhiên liệu bơm cao áp
69
Hình 3.18 Cơ cấu giới hạn thanh răng bơm cao áp được hoán cải
70
Hình3.19 Bể thử tải
71
Hình 3.20 Thiết bị kiểm soát quá trình cháy
71
viii tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 9 of 95.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì động cơ diesel đang
được ứng dụng rất rộng rãi và nhiên liệu được sử dụng cho động cơ chủ yếu là
nhiên liệu hóa thạch. Trong khí đó vấn đề ô nhiễm môi trường lại chủ yếu bắt
nguồn từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, các thành phần oxit nitơ và oxit
cacbon khá cao trong khí thải động cơ diesel. Bên cạnh đó thì nguồn nhiên liệu
này được cảnh bảo là đang có xu hướng cạn kiệt. Để giải quyết vấn đề trên thì
một trong những hướng đi mới là nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí để thay thế
nhiên liệu diesel truyền thống như: khí tự nhiên CNG, khí gas hóa lỏng LPG, khí
biogas, cồn ethanol, khí hydro…
Trên cơ sở phân tích những điều kiện ở Việt Nam, những ưu và nhược
điểm thì nhiên liệu khí tự nhiên CNG hoàn toàn có thể sử dụng được cho động
cơ diesel. Tuy nhiên để ứng dụng nguồn nhiên liệu này cho động cơ diesel tàu
thủy sẽ gặp những khó khăn riêng do kết cấu động cơ và bản chất quá trình
cháy. Với các loại động cơ mới chế tạo thì đưa ra phương án sử dụng nhiên liệu
khí ngay từ ban đầu. Còn các loại động cơ hiện đang khai thác để có thể ứng
dụng được nhiên liệu khí tự nhiên CNG thì cần phải có một số thay đổi về mặt
kết cấu ban đầu của động cơ cũng như việc hoán cải hệ thống nhiên liệu.
Trong ngành vận tải biển ở nước ta thì động cơ trên tàu thủy hiện đang
được khai thác chiếm đa phần là động cơ diesel cũ và nhằm đa dạng hóa việc
ứng dụng chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí cho động cơ diesel tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên”.
2. Mục đích nghiên cứu đề tài
Mục đích của đề tài là nghiên cứu hoán cải hệ thống nhiên liệu để động cơ
diesel có thể sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cùng với nhiên liệu diesel.
3. Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các loại động cơ tàu biển Việt Nam cỡ
nhỏ hiện đang sử dụng nhiên liệu diesel, các loại động cơ diesel trong các khu
9 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 10 of 95.
công nghiệp, các phương tiện giao thông và các nhà máy đang sử dụng động cơ
diesel và cần được thay thế bởi nhiên liệu khí tự nhiên.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài với nội dung chính:
- Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
tàu thủy cỡ nhỏ.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu đặc điểm, kết cấu, nguyên tắc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp
của các cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu của động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.
Đưa ra giải pháp hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho các động cơ
cụ thể.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Bổ sung thêm vào các công trình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế
cho động cơ diesel tàu thủy.
Góp phần nghiên cứu triển khai việc sử dụng nhiên liệu khí cho các động
cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ.
10 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 11 of 95.
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ
DIESEL TÀU THỦY
1.1 Nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel
1.1.1. Thị trƣờng nhiên liệu cho động cơ diesel hiện nay
Ngành công nghiệp vận tải thủy trên thế giới đang phát triển rất mạnh nhờ
ưu thế chuyên chở lượng lớn hàng hóa với chi phí thấp. Và để đáp ứng được nhu
cầu về công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta thì ngành công nghiệp vận tải
thủy cũng đang được phát triển trong nước rất mạnh. Trong đó thì việc khai thác
nguồn nhiên liệu để sử dụng đang là vấn đề cấp bách hiện nay.
Như đã biết nhiên liệu phổ biến nhất được sử dụng cho động cơ diesel đầu
tiên phải nói đến nguồn nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch, chúng được sử dụng
cho các loại động cơ diesel từ rất lâu. Tuy nhiên trong bối cảnh về an ninh năng
lượng trên thế giới hiện nay thì nguồn nhiên liệu này đang có xu hướng cạn kiệt
dần, và trong những năm gần đây thì giá thành lại càng tăng cao. Mặt khác khi
sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel cho động cơ diesel thì mức độ phát thải ô
nhiễm và gây ra hiệu ứng nhà kính của loại nhiên liệu này là rất lớn. Chính vì
vậy mà ở các nước trên thế giới đang nghiên cứu tìm ra nguồn nhiên liệu để có
thể thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống. Trong đó thì nhiên liệu khí tự nhiên
CNG hiện nay đang được nghiên cứu. Nhiên liệu khí CNG có giá thành thấp
hơn giá xăng dầu và cả LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng). Đây là nhiên liệu rẻ, sạch,
phù hợp với dịch vụ vận tải trên giao thông thủy và giao thông bộ, đặc biệt là
trong tình hình giá xăng dầu tăng cao trong những năm gần đây. Đó cũng chính
là lý do vì sao mà các chuyên gia đều đánh giá tiềm năng phát triển của thị
trường nhiên liệu khí CNG là rất lớn, hứa hẹn mang lại lợi nhuận cũng như
trong việc đi tiên phong giữ gìn và làm trong sạch môi trường. Vì vậy việc
nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí cho động cơ diesel được đánh giá mang lại
nhiều lợi ích về kinh tế và về môi trường.
Trong những năm gần đây thì trữ lượng dầu mỏ trên thế giới đang là chủ đề
rất được quan tâm. Dưới đây là trữ lượng nguồn nhiên liệu dầu thô ở 15 quốc gia
tiêu biểu trên thế giới, qua đó từ tình hình sử dụng dầu mỏ hiện nay thì có thể
11 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 12 of 95.
đưa ra ước tính sử dụng dầu mỏ trong tương lai. Dầu thô của toàn thế giới còn
lại khoảng 1.380 tỷ thùng, (năm 2015) trong đó tập trung nhiều nhất vẫn là các
nước ở châu Mỹ và Trung Đông (Bảng:1.1 ) [1]
Bảng 1.1 – Ước tính quá trình sử dụng dầu mỏ trên thế giới
15
Brazil
14
1
2,8
3,2
Số năm
khai
thác còn
lại
(năm)
18,3
14
Trung Quốc
15
1,1
4,19
4,7
9,9
13
Qatar
26
1,9
1,64
1,9
45,2
12
Mỹ
31
2,2
10,59
11,9
11,3
11
Canada
32
2,3
3,92
4,4
26,3
10
Nigeria
37
2,7
2,4
2,7
42,4
9
Kazakhstan
40
2,9
1,61
1,8
62,1
8
Libya
46
3,4
0,834
0,9
76,7
7
Liên bang Nga
77
5,6
10,33
11,6
20,6
98
7,1
3,23
3,6
94,1
Tên nƣớc
Stt
Lƣợng dầu
dự trữ (tỉ
thùng)
Tỷ lệ
%
Lƣợng dầu
cung cấp
(triệu
thùng/ngày)
Tỷ lệ %
Các Tiểu vương
6
quốc Ả Rập
Thống nhất
5
Kuwait
102
7,3
2,75
3,1
110,9
4
Iraq
115
8,3
2,7
3,1
128,1
3
Iran
137
9,9
4,13
4,7
88,4
2
Venezuela
211
15,3
2,47
2,8
234,1
1
Ả-rập Xê-út
265
19,1
11,75
13,2
72,4
Hình 1.1 - Bản đồ phân bố trữ lượng dầu mỏ trên thế giới
12 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 13 of 95.
Trên bản đồ phân bố trữ lượng dầu thô ta thấy trong đó Venezuela là quốc
gia có trữ lượng dầu thô lớn nhất thế giới , tiếp đến là Ả Rập Saudi, Việt Nam
xếp thứ 28 thế giới về trữ lượng dầu thô, xếp sau Ai Cập nhưng xếp
trước Australia. Những quốc gia dầu mỏ, nhưng trữ lượng quá ít chỉ có vài trăm
nghìn thùng như Ethiopia, Maroc xếp cuối bảng.
Đối với nguồn nhiên liệu khí tự nhiên thì trên thế giới hiện nay thì khí tự
nhiên được phát hiện trên hầu hết tất cả các châu lục trừ châu Nam Cực, trữ
lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới ở khoảng 150.1018 m3. Thị trường thế giới
(IEA) đã chỉ ra 10 nước có trữ lượng khí tự nhiên nhiều nhất thế giới (Bảng:1.2)
Lượng khí tự nhiên nằm phân bố ở các khu vực Trung Đông, châu Á, châu Phi,
châu Úc, nhưng lớn nhất là ở Nga (Hình:1.2). Lượng khí tự nhiên được khai thác
ở Nga được cung cấp tới các khu vực ở châu Âu như: Ucraina, Ba Lan, Pháp…
cho đến nay nguồn năng lượng ở các nước châu Âu phụ thuộc chủ yếu vào
nguồn khí tự nhiên ở Nga…
Bảng 1.2 - Trữ lượng khí tự nhiên trên toàn thế giới
T
T
Tên nƣớc
Trữ lƣợng đã đƣợc phát
Tỷ lệ trong tổng trữ lƣợng
hiện (nghìn tỷ mét khối)
đã phát hiện toàn cầu (%)
10
Algieri
4,5
2,37
9
Venezuela
4,98
2,62
8
Nigeria
5,25
2,76
6
Mỹ
6,93
3,64
5
Ả Rập Xê Út
7,46
3,92
4
Turkmenistan
7,5
3,95
3
Quatar
25,47
13,39
2
Iran
29,6
15,57
1
Nga
47,57
25,02
13 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 14 of 95.
Hình 1.2 - Bản đồ phân bố trữ lượng khí tự nhiên trên thế giới
Các quốc gia màu nâu và màu đỏ là những nước có trữ lượng khí tự nhiên
lớn nhất. Trữ lượng khí tự nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng 5 tỷ tỷ m³. Theo xếp hạng
trữ lượng khí tự nhiên theo từng bang từ cao xuống thấp, các mỏ khí tự nhiên
lớn đã được phát hiện ở: Texas, Vịnh Mexico ngoài khơi Louisiana,
ở Oklahoma, ở New Mexico, ở Wyoming và ở Vịnh Prudhoe của Bắc Slope ở
bang Alaska. Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7 tỷ tỷ m³. Phần lớn trữ
lượng khí tự nhiên ở Canada nằm ở Alberta. [2]
Hiện nay thì loại nhiên liệu khí CNG, LPG được dùng làm chất đốt dân
dụng, công nghiệp và là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác. Đây là
loại chất đốt dân dụng rẻ, có năng lượng cao, an toàn (nếu sử dụng đúng cách)
và đang được ứng dụng phổ biến trên các nước tiên tiến hiện nay. Nhưng việc
ứng dụng vào sử dụng cho động cơ diesel chưa được rộng rãi do việc cung ứng
chưa được hoàn thiện và đang trong giai đoạn bắt đầu, do việc đưa nhiên liệu
CNG, LNG vào sử dụng phải đạt yêu cầu về việc lắp đặt hệ thống, không gian
chứa nhiên liệu khí, các hệ thống tự động… Trên thế giới thì công cuộc đưa
nhiên liệu khí tự nhiên vào sử dụng đang được phát triển cao ở các nước có
chính sách phát triển sử dụng khí tự nhiên như Ý, Mỹ, Canada, Hà Lan… Tại
Việt Nam thì việc đưa nhiên liệu khí tự nhiên vào sử dụng cho các phương tiện
giao thông bộ (taxi, xe bus) đã bước đầu được áp dụng từ năm 2008.
14 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 15 of 95.
Sự phát triển nhiên liệu khí tự nhiên có được nâng tầm hay không còn phụ
thuộc vào tính ưu việt vốn có so với các loại nhiên liệu đang được sử dụng. Mặt
khác nó còn đòi hỏi chính sách ưu đãi thuế, cơ sở hạ tầng phục vụ việc cung cấp
nhiên liệu khí tự nhiên, và giải quyết tâm lý người khai thác về mặt an toàn cũng
như việc khuyến khích góp phần bảo vệ môi trường trong tình trạng ô nhiễm
môi trường ở mỗi quốc gia hiện nay. Trong những năm tới đây thì tiềm năng sử
dụng nhiên liệu khí tự nhiên là rất lớn.
1.1.2. Ảnh hƣởng mức độ phát thải của nhiên liệu
Vấn đề biến đổi khí hậu đang được đề cập rất nhiều trong thời điểm này.
Các nghiên cứu khoa học cho thấy, hàm lượng khí CO2 và các khí nhà kính khác
trong bầu khí quyển đang cao hơn bất cứ thời kỳ nào trong suốt hơn 600 năm
qua. Khí nhà kính phát sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu than, dầu mỏ, khí
thải là chủ yếu.
Theo nguyên lý, quá trình cháy lý tưởng của nhiên liệu hóa thạch chỉ sinh
ra CO2, H2O và N2. Nhưng trong thực tế, thì quá trình cháy xảy ra trong buồng
cháy của động cơ không lý tưởng như vậy. Quá trình cháy thực tế sinh ra các
chất độc nguy hiểm như: oxit nitơ (NOx), monoxit cacbon (CO), Hydro cacbon
(CH), kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi… các thành phần này là
nguyên nhân chính cho việc gây ra biến đổi khí hậu, ô nhiễm không khí, và ảnh
hướng tới sức khỏe của con người.
Trong đó khí phát thải nhà kính gồm: đioxit cacbon (CO2), mêtan (CH4),
N2O đã vượt xa mức tích tụ tự nhiên trong hàng nghìn năm. Lượng khí này sinh
ra chủ yếu là do quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. Với tốc độ gia tăng khí nhà
kính hiện nay thì theo dự định của các nhà khoa học nhiệt độ sẽ tăng từ 2 - 3oC,
một phần băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ tan ra làm tăng chiều cao mực nước
biển, làm thay đổi chế độ mưa gió, làm sa mạc hóa trái đất. Mặt khác đối với hệ
sinh thái thì sự gia tăng hàm lượng NOx, đặc biệt là protoxyde nito N2O có khả
năng làm tăng sự hủy hoại lớp ozone ở thượng tầng khí quyển, lớp khí cần thiết
để lọc tia cực tím phát ra từ mặt trời. Tia cực tím gây ung thư da và đột biến sinh
học, đặc biệt là đột biến tạo ra các vi khuẩn có khả năng làm lây lan các bệnh lạ,
15 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 16 of 95.
có khả năng dẫn tới hủy hoại sự sống của các sinh vật trên trái đất, giống như
điều kiện hiện nay trên sao hỏa.
Vậy biến đổi khí hậu (BĐKH), ô nhiễm môi trường hiện đang là một trong
những thách thức lớn nhất đối với mục tiêu phát triển bền vững ở mỗi quốc gia,
do quá trình gây ô nhiễm môi trường sẽ gây thiệt hại về sức khỏe con người
cũng như nền kinh tế do chi phí khắc phục. Có thể nói vấn đề ô nhiễm môi
trường đã mang tính thời sự toàn cầu và Việt Nam là nước không ngoại lệ.
Từ những nhược điểm trên thì ở các nước trên thế giới đã và đang tìm ra
nguồn nhiên liệu thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống. Những loại nhiên liệu
đang được phát triển ngày nay: Khí tự nhiên, khí gas hóa lỏng LPG, khí biogas,
cồn ethanol, dầu thực vật, hydro. Các dạng nhiên liệu này mang nhiều ưu điểm
trong khai thác và sử dụng, đặc biệt những nguồn nhiên liệu này khi cháy ít sinh
ra các chất gây ảnh hưởng tới môi trường.
Thực tế chỉ ra rằng khi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên sẽ giảm đi mức độ
phát thải gây ô nhiễm môi trường. Khí tự nhiên CNG không giải phóng nhiều
khí độc khi cháy và hầu như không phát sinh bụi khi so sánh với các loại nhiên
liệu truyền thống như xăng, dầu diesel khi cháy sẽ sinh ra một lượng sunfua,
đioxit, các hydro cacbon và một ít lượng bụi nhỏ. (Bảng 1.3) [3]
Bảng 1.3 - So sánh tỉ lệ khí thải giữa CNG và các nhiên liệu khác
Carbon
Nonmetal
Nitrogen
Monoxide(CO)
Hydrocarbon
Oxide(NO)
LNG/ CNG
- 60%
- 90%
- 10%
LPG
- 20%
- 10%
+ 20%
Diesel
- 40%
-10%
+ 700%
Xăng
100%
100%
100%
n
Bảng 1.3 cho thấy khi sử dụng nhiên liệu khí thì tỷ lệ khí nhà kính gây ô
nhiễm môi trường giảm đi đáng kể so với nhiên liệu hóa thạch.
16 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 17 of 95.
1.2 Tổng quan về khí tự nhiên
1.2.1 Đặc tính của nhiên liệu khí tự nhiên
a) Nguồn gốc và sự hình thành khí tự nhiên
Về bản chất thì dầu và khí tự nhiên có nguồn gốc từ hữu cơ, do vậy mà ở
những nơi có dầu mỏ thì ở đó có khí tự nhiên hữu cơ. Nhưng cũng có khi có
những mỏ khí tự nhiên nằm riêng biệt. Từ cơ sở về sinh địa hóa và cở sở về địa
chất thì ta có thể khẳng định được nguồn gốc của khí tự nhiên ở đâu mà có.
Cơ sở sinh địa hóa và địa chất: Như ta đã biết, thành phần chủ yếu của khí
tự nhiên là cacbon và hydro, ngoài ra còn có chứa các thành phần khác như oxi,
nito, photpho… các tổ hợp chất của những đơn chất trên được tạo nên bởi sự
phân hủy vật chất hữu cơ, và bằng việc phân tích cholesterol-hợp chất hữu cơ có
nguồn gốc từ thực vật thì người ta có thể xác định được nguồn gốc hữu cơ do
các loại dầu tổng hợp không có đặc tính này. Với địa chất hình thành thì khí
được nằm sâu trong lớp đá trầm tích, trong các lớp trầm tích sẽ quan sát thấy sự
biến đổi của các vật liệu hữu cơ theo hướng tạo dầu khí.
Nguồn gốc hữu cơ của khí tự nhiên: khí tự nhiên được tạo ra từ các sinh vật
phù du, các vi sinh vật sống dưới nước bao gồm các tảo và động vật nguyên
sinh. Khi các sinh vật này chết đi thì xác của chúng sẽ được chôn vùi dưới các
lớp trầm tích. Trải qua thời gian dài thì nhờ áp suất rất lớn tác dụng lên vật chất
hữu cơ (xác các động vật nguyên sinh) và nén chặt vật chất hữu cơ lại. Sự nén
ép này, kết hợp với nhiệt độ cao tại độ sâu phát hiện dưới lòng đất, đã phá huỷ
các cấu trúc cacbon trong vật chất hữu cơ (càng xuống sâu dưới lớp vỏ trái đất
thì nhiệt độ càng cao). Tại các vị trí có nhiệt độ thấp (các trầm tích nằm nông),
thì dầu mỏ được sinh ra nhiều hơn so với khí tự nhiên. Tuy nhiên, tại nơi có
nhiệt độ cao hơn thì khí tự nhiên được sinh ra nhiều hơn. Đó là lý do tại sao khí
mỏ thường đi đồng hành với dầu trong các trầm tích nằm sâu 1 ÷ 2 dặm trong vỏ
trái đất. Các trầm tích nằm càng sâu dưới lòng đất, về cơ bản có chứa khí mỏ và
trong nhiều trường hợp thì chứa mêtan nguyên chất. Ngoài ra khí mỏ cũng có
thể được tạo thành qua quá trình vận chuyển các vật chất hữu cơ nhờ các vi sinh
vật, loại mêtan này được gọi là mêtan sinh học. Các vi sinh vật sản sinh ra
17 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 18 of 95.
mêtan, biến đổi hoá học vật chất hữu cơ tạo thành mêtan, chúng thường được
tìm thấy tại các khu vực gần bề mặt trái đất tại đó có rất ít oxy. Sự thành tạo
mêtan theo phương thức này thường xảy ra gần bề mặt trái đất, và mêtan sinh ra
thường bay vào trong khí quyển. Tuy nhiên, trong những trường hợp nhất định
nó có thể bị giữ lại trong lòng đất, và có thể thu hồi được dưới dạng khí mỏ. [4]
Mặt khác mêtan (khí tự nhiên) được cho là hình thành qua các quá trình tự
sinh. Tại độ sâu rất lớn trong vỏ trái đất, có chứa các phân tử cacbon và khí gas
tự nhiên giàu hydro. Khi các khí này chuyển động hướng lên trên bề mặt trái đất,
chúng có thể tương tác với các khoáng vật có trong lòng đất, trong điều kiện
không có oxy. Sự tương tác này có thể dẫn đến xảy ra phản ứng hoá học tạo
thành các đơn chất và hợp chất gặp nhiều trong khí quyển như N2, O2, CO2, Ar,
và hơi nước. Nếu các chất khí này tồn tại dưới áp suất lớn khi di chuyển lên trên
bề mặt, chúng có xu hướng tạo thành các tích tụ khí mêtan.
Khi các kiến tạo địa chất nơi có chứa nguồn khí tự nhiên được xác định thì
người ta tiến hành khoan tạo thành giếng, và nếu giếng khoan đi vào lớp đá xốp
có chứa lượng khí tự nhiên thì áp lực trong lớp đá xốp có thể ép khí tự nhiên lên
bề mặt. Khí nén này được khai thác khỏi mặt đất và được vận chuyển bằng ống
dẫn khí đến nhà máy tinh lọc và xử lý chúng. Sự đảm bảo độ sạch và tinh khiết
tới mức có thể của sản phẩm khí tự nhiên sẽ được đưa vào sử dụng. Khí khí tự
nhiên đã được xử lý hoàn toàn, chúng được vận chuyển ra khỏi khu vực sản xuất
và được đưa đến nơi tiêu thụ. Khí tự nhiên trở thành nguồn lựa chọn năng
lượng đốt sạch thân thiện đối với môi trường.
18 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 19 of 95.
Quá trình xử lý được mô tả dưới Hình:1.3
Hình:1.3 - Quá trình xử lý khí tự nhiên
Sau khi xử lý thì nhiên liệu khí tự nhiên được bảo quản ở hai dạng: dạng
khí ở nhiệt độ môi trường có áp suất cao (CNG), và dạng lỏng ở nhiệt độ -162oC
với áp suất môi trường không khí (LNG).
b) Đặc tính của nhiên liệu khí tự nhiên
Khí tự nhiên là một loại khí không màu sắc, không mùi và được phân loại
tùy thuộc vào kiểu loại thành phần của nó. Dựa vào thành phần hóa học cấu
thành mà ta chia khí tự nhiên ở hai dạng: khí tự nhiên khô có chứa hầu hết là
thành phần mêtan được gọi là khí tự nhiên CNG (Compressed Natural Gas) khí
này thành phần chủ yếu là mêtan là lượng nhỏ các chất etan, propan... Còn khí
ướt (dạng lỏng) có chứa thêm các thành phần hợp chất của hydrocacbon thuộc
nhóm ankan bao gồm: etan, propan, butan... thường được gọi là khí tự nhiên
LNG (Liquefied Natural Gas). Sự phân hóa này được thể hiện rõ ở bảng:1.4.[5]
19 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 20 of 95.
Bảng 1.4 - Thành phần của khí tự nhiên
Thành Phần
CTHH
CNG
LNG
Methane
CH4
94,39
92,07
Ethane
C2H6
3,29
4,66
Propane
C3H8
0,57
1,13
Iso-Butane
i-C4H10
0,11
0,21
N-Butane
n- C4H10
0,15
0,29
Iso-Pantane
i- C5H10
0,05
0,10
N-Pantane
n- C5H10
0,06
0,08
N2
0,96
1,02
CO2
0,28
0,26
Hexane
C6H14
0,13
0,17
Oxygen
O2
<0,01
0,01
Cacbon Monoxide
CO
<0,01
<0,01
Nitrogen
Cacbon dioxide
Đối với loại nhiên liệu LNG (Liquefied Natural Gas) là khí tự nhiên được
hóa lỏng khi làm lạnh sâu đến -162oC sau khi đã loại bỏ các tạp chất. LNG là
nhiên liệu lỏng sạch, LNG có thành phần chủ yếu là methane, không độc, không
gây ăn mòn được làm lạnh sâu (dưới -162 oC) trong điều kiện áp suất môi
trường. Cũng như LPG, khí tự nhiên hóa lỏng LNG không có mùi nhưng để giúp
người sử dụng dễ dàng phát hiện sự rò rỉ, người ta thường bổ sung vào khí tự
nhiên chất tạo mùi trước khi nó được phân phối và cung cấp bởi các nhà dịch vụ.
Mặc dù khí tự nhiên không mang độc tố, tuy nhiên nếu nhiên liệu khí hóa
lỏng LNG bị bay hơi trong môi trường kín sẽ gây ra hiện tượng ngạt rất nguy
hiểm do sự thiếu oxy trong không khí. Nhiên liệu khí hóa lỏng LNG có khối
lượng riêng khoảng 0.47g/cm3, như vậy nếu LNG bị tràn vào nước nó sẽ nổi lên
trên bề mặt và bay hơi nhanh chóng do khí tự nhiên nhẹ hơn nước. Khi nhiên
liệu LNG bay hơi trở về trạng thái khí nếu không được xử lý thích hợp sẽ có thể
gây cháy, tuy nhiên hiện tượng nổ khí tự nhiên chỉ có thể xảy ra trong một số
điều kiện thích hợp nào đó. Mặc dù vậy, vấn đề an toàn trong khai thác, bảo
quản và vận chuyển LNG cần phải được đặt lên hàng đầu.
20 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 21 of 95.
Đối với nhiên liệu CNG (Compressed Natural Gas) Khí tự nhiên được bảo
quản nén dưới áp suất nhất định (20.5 đến 27.5MPa). Khí tự nhiên là hỗn hợp
chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các hydrocacbon. Khí tự nhiên có chứa
thành phần chủ yếu là mêtan (CH4), etan (C2H6) và cũng có chứa một lượng nhỏ
propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12) và các ankal khác. Khí tự nhiên có
chứa một lượng nhỏ tạp chất: đioxitcacbon (CO2), hydro sunfit (HS), Nito (N2).
Các tạp chất này có gây ảnh hưởng tới nhiệt trị và đặc tính của khí tự nhiên, do
vậy chúng thường được tách khỏi khí tự nhiên trong quá trình tinh lọc. Một số
đặc tính của nhiên liệu CNG được cho trong bảng 1.5
Bảng 1.5 - Đặc tính của nhiên liệu khí CNG
Thông số đặc trƣng
CNG
Chỉ số ôctan
130
Nhiệt trị, khối lượng(Kj/kg)
47131
Năng lượng hỗn hợp(Kj/dm3)
3.10
Giới hạn dưới thể tích bốc cháy(%V)
0.50
Khối lượng riêng ở áp suất môi trường(Kg/m3)
0.68
Năng lượng đánh lửa tối thiểu(MJ)
0.33
Nhiệt độ đoạn nhiệt của màng lửa(K)
2227
Các thông số thuộc tính của mỗi loại nhiên liệu đều phụ thuộc vào nguồn
gốc và thành phần của chúng. Đặc điểm và tính chất cơ bản của một số loại
nhiên liệu phổ biến được thể hiện dưới bảng1.6
Bảng 1.6 - Tính chất của một số loại nhiên liệu phổ biến
Xăng
Diesel
LPG
CNG
Methanol
C4 to C12
C8 to C25
C3H8,C4H10
CH4
CH3OH
~105
~200
46÷60
16
32
0.72÷0.8
0.85
0.54÷0.56
0.42
0.796
Nhiệt trị thấp(Kj/kg)
43440
42784
46287
47131
20089
Nhiệt độ sôi(oC)
27÷225
180÷340
-45÷-2
-164÷-88
65
Độ đông đặc(oC)
-40
-40÷-1
-175
-182
-97.5
257.2
515.5
457
723
464
Công thức
Khối lượng phân tử
Tỷ trọng ở 150C
Nhiệt độ tự cháy(oC)
21 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 22 of 95.
Bảng 1.7 - Nguy cơ cháy nổ của CNG và các nhiên liệu khác
Thông số
Khả năng bắt lửa
LPG
Nhẹ hơn không khí, dễ
Nặng hơn không khí, tích tụ dưới
tan vào không khí
đất, bắt lửa dễ dàng
Nhiệt độ bốc cháy 7230C
Nồng độ giới hạn
tự bốc cháy
Vật liệu chứa
Phụ kiện
Xăng /Dầu
CNG
5% ÷ 15%
Vật liệu đặc biệt, áp suất
nổ trên 585 bar
4570C
257.2/515.50C
2% ÷ 9.5%
0.6%÷7.6%
Thép thường, áp
suất thiết kế 18
Thép thường
bar
Emergency Shuts Off Valve sẽ tự động ngắt
dòng để tránh mọi sự rò rỉ khí khi gặp sự cố.
Không có
Từ các tính chất của một số loại nhiên liệu ở Bảng:1.6 thì ta thấy: Nhiệt trị
sinh ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu khí tự nhiên CNG cao hơn khoảng 10% so
với các loại nhiên liệu thông thường. Do khối lượng riêng ở áp suất môi trường
của nhiên liệu khí tự nhiên CNG (0.68kg/m3) nhẹ hơn rất nhiều so với không khí
(1.29kg/m3) và do phạm vi cháy hẹp, nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu khí CNG
(723oC) là rất cao so với dầu diesel (515.50C) ở cùng điều kiện, do đó mà khả
năng phân tán của nhiên liệu khí CNG trong không khí là rất nhanh điều này sẽ
làm giảm tối thiểu khả năng gây hỏa hoạn cũng như khả năng gây ô nhiểm
không khí. Chính vì vậy mà việc đưa nhiên liệu khí tự nhiên CNG vào sử dụng,
ứng dụng cho các loại động cơ diesel đang được hứa hẹn rất nhiều trong những
năm tới đây.
Một số loại nhiên liệu thường được sử dụng cho động cơ diesel thì mỗi loại
nhiên liệu đều có những ưu điểm và nhược điểm. Các tính chất của khí tự nhiên
CNG so sánh với các loại nhiên liệu khác thường được sử dụng cho động cơ
diesel được thể hiện ở bảng sau:
22 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 23 of 95.
Bảng 1.8 - So sánh đặc tính của CNG với một số loại nhiên liệu khác
Thông số đặc trƣng
CNG
Xăng
Diesel
Nhiệt trị thấp (Kj/kg)
47131
43440
42784
Nhiệt độ tự cháy ( oC)
723
257.2
515.5
Tốc độ lan tràn màng lửa (m2/phút)
12.5
4
-
Chỉ số octan (RON)
130
95
-
Không có
Có
Có
Khả năng cháy của hơi nhiên liệu
Có
Có
Có
Sự hình thành đám mây hơi nhiên liệu
Có
Có
Không có
Nhiệt độ âm sâu
Có
Không có
Không có
Không độc
Độc
Độc
5~15
1.3~6
-
Độc tố
Các nguy hại khác đối với sức khỏe
Giới hạn bốc cháy trong không khí (%V)
Áp suất bảo quản (MPa)
Phản ứng với cao su
hòa trộn với không khí
Tính ô nhiễm
20.928.0
môi trường môi trường
Không
Ít
Ít
Tốt
Kém
Kém
Thấp
Cao
Cao
Bảng 1.8 trên cho thấy rõ đặc tính khi sử dụng của từng loại nhiên liệu.
Năng lượng sinh ra giữa khí tự nhiên và nhiên liệu diesel là tương đương nhau.
Riêng với khí tự nhiên nén CNG thì nhiệt trị sinh ra cao hơn các loại nhiên liệu
khác khoảng 10%. Mặt khác ưu điểm rõ của khí tự nhiên CNG là quá trình hòa
trộn với không khí dễ dàng hơn dầu diesel, nhiệt độ tự cháy rất cao nên sẽ an
toàn hơn nhiên liệu xăng và dầu diesel trong quá trình khai thác. Đặc biệt khí tự
nhiên có tỷ lệ gây ô nhiễm môi trường thấp, hơn nữa là khí tự nhiên không phản
ứng với cao su, đây là yếu tố thuận lợi cho việc khai thác trên tàu biển.
Như vậy từ những đặc điểm, tính chất vốn có của nhiên liệu khí tự nhiên
nén CNG thì có thể nói rằng khí tự nhiên CNG rất phù hợp để sử dụng khai thác
hệ động lực diesel tàu thủy. Vấn đề cần giải quyết nữa là khả năng lưu trữ và
khả năng vận chuyển khí tự nhiên để đảm bảo được tính kinh tế, tính cơ động…
23 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 24 of 95.
1.2.2 Khả năng lƣu trữ và vận chuyển khí tự nhiên
Khí tự nhiên là nhiên liệu sạch, có ở nhiều nơi trên thế giới. Việc vận
chuyển từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ cần có hệ thống đường ống dẫn. Đối với
các nơi mà dân cư tập trung đông đúc thì nhiên liệu khí được vận chuyển tới các
trạm năng lượng qua hệ thống đường ống. Còn đối với các nơi dân cư không tập
trung thì nhiên liệu được vận chuyển đến sử dụng ở 2 dạng. Dạng khí ở nhiệt độ
môi trường với áp suất cao (CNG). Dạng lỏng ở nhiệt độ -162oC với áp suất môi
trường (LNG). Ở cả 2 dạng tồn tại này của nhiên liệu này, thì thành phần chủ
yếu là mêtan (CH4) chiếm tới 85% - 99%, do vậy mà khí thải khi động cơ diesel
sử dụng nhiên liệu này sẽ có ít các hydro cacbon hơn là khi sử dụng nhiên liệu
diesel.
Khí tự nhiên hóa lỏng LNG được chuyên chở bằng xe bồn, tàu hỏa, tàu ven
biển có dung tích từ 2500 - 12000 m3 đến những hộ tiêu thụ ở xa đường ống dẫn
khí, các thị trường khu vực ven biển, các đảo ngoài khơi. Bán kính quá trình vận
chuyển khí tự nhiên hóa lỏng lên tới 600km và duy trì áp suất tối đa là
0.025MPa.
Do nhiên liệu hóa lỏng LNG chiếm 1/600 thể tích so với khí tự nhiên ở
điều kiện tiêu chuẩn (150C, 0.1MPa), nên khí tự nhiên hóa lỏng LNG có thể
được vận chuyển với khoảng cách lên đến hàng nghìn km với khối lượng lớn
bằng tàu vượt đại dương có tải trọng từ 140.000 – 260.000m3 từ nơi sản xuất
đến nhiều nước trên thế giới. Việc vận chuyển nhiên liệu LNG phải đạt được
những yêu cầu: Đối với các thiết bị chịu áp lực đạt các yêu cầu chung về chế
tạo, lắp đặt, sửa chữa các bình (thiết bị) áp lực theo TCVN 6153-1996. Ngoài ra
phải đạt các yêu cầu chung về các dụng cụ kiểm tra, đo lường, cơ cấu an toàn và
phụ tùng kèm theo (áp kế, cơ cấu an toàn, các dụng cụ đo, v.v…) và phải tiến
hành định kỳ kiểm định các dụng cụ này theo quy định. Xe bồn chở khí tự
nhiên nén: phải đạt yêu cầu tương đương loại phương tiện vận tải trung áp.
Trước khi bốc xếp và chuyên chở LNG, cần kiểm tra bình, bồn, van, nếu phát
hiện các bất thường liên quan đến sự nguy hiểm thì ngay lập tức dừng chuyên
chở và tìm các biện pháp xử lý.
24 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 25 of 95.
Sau khi được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, nhiên liệu lỏng LNG được
chuyển trở lại trạng thái khí nhờ thiết bị tái hóa khí sau đó bơm vào đường ống
vận chuyển đến các hộ tiêu thụ. Khi đó LNG được sử dụng tương tự như khí khô
làm nguyên/nhiên liệu cho phát điện, sản xuất phân đạm, hộ công nghiệp, khu
đô thị…
Đối với nhiên liệu dạng khí tự nhiên nén CNG chỉ chiếm khoảng 1/200 thể
tích so với khí tự nhiên ở trạng thái bình thường, quá trình lưu trữ ở dạng khí
nén có áp suất cao trong bình chứa. Quá trình vận chuyển ở dạng khí nén nên
vận chuyển dễ dàng hơn. Hiện nay, tại Việt Nam nguồn khí tự nhiên được đưa
vào bờ thông qua nhà máy khí Dinh Cố, Bà Rịa – Vũng Tàu. Từ nhà máy Dinh
Cố khí tự nhiên được dẫn đến các trạm mẹ (trạm nén CNG) thông qua hệ thống
đường ống khí hiện hữu tại khu vực Vũng Tàu - Tp. Hồ Chí Minh, từ đó chúng
ta mới có thể sản xuất được CNG. Do đặc thù của lĩnh vực CNG, các địa điểm
tiếp nhận, sử dụng khí CNG nên nằm trong phạm vi bán kính 200km đối với các
trạm nén.
Hiện nay, nguồn nhiên liệu khí hóa lỏng LNG được mua bán rất phổ biến
trên thị trường quốc tế và trở thành nguồn năng lượng quan trọng của nhiều
quốc gia trên thế giới như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, các
nước châu Âu và bắc Mỹ… Các nước xuất khẩu LNG nhiều nhất thế giới thuộc
khu vực Trung Đông, Australia, Nga… ở nhiều nước trên thế giới LNG còn
được sử dụng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông vận tải: tàu biển,
tàu hỏa và xe vận tải nặng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Nguồn cung cấp khí tự nhiên nén ở Việt Nam thì từ tập đoàn dầu khí có 2
công ty: Công ty Cổ phần khí CNG, và công ty Cổ phần khí hóa lỏng miền nam.
Tiên phong thực hiện kinh doanh khí CNG khai thác từ đường ống dẫn quốc gia
là Phú Mỹ, Mỹ Xuân trong phạm vi cung cấp với bán kính không quá 150km.
Nói chung việc cung cấp tiêu thụ cho thị trường là không đáng kể, mà phần thị
trường cần được cung cấp lại là một con số rất lớn. Hiện tại ở phía Nam có 2
trạm có thể nạp khí nén CNG cho các phương tiện giao thông và được cung cấp
chủ yếu từ công ty CNG Việt Nam và công ty Cổ phần kinh doanh khí hóa lỏng
25 tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc-
