Vấn đề sử dụng nhiên liệu nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp cho động cơ tàu thủy

CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018<br /> <br /> <br /> VẤN ĐỀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU NẶNG CHỨA HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH<br /> THẤP CHO ĐỘNG CƠ TÀU THỦY<br /> PROBLEMS OF USING ULTRA LOW SULFUR RESIDUAL FUEL<br /> FOR MARINE ENGINES<br /> LƯU QUANG HIỆU<br /> Khoa Máy tàu biển, Trường ĐHHH Việt Nam<br /> Tóm tắt<br /> Các quy định nghiêm ngặt về phát thải đã bắt đầu có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2015<br /> cho tất cả các tàu hoạt động trong khu vực kiểm soát phát thải SO x (SECA). Theo quy định<br /> của Phụ lục VI Công ước MARPOL 73/78, hàm lượng lưu huỳnh tối đa trong nhiên liệu được<br /> sử dụng trên tàu không được vượt quá 0,10% khi hoạt động tại SECA. Các loại nhiên liệu<br /> mới chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp đã có mặt trên thị trường để đáp ứng giới hạn 0,1% lưu<br /> huỳnh trong SECA. Nghiên cứu này đề cập đến những thách thức liên quan đến việc sử<br /> dụng nhiên liệu nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp. Các vấn đề cần giải quyết là hàm<br /> lượng Al+ Si trong dầu nặng, tính tương thích giữa các nhiên liệu và sự ăn mòn ứng suất.<br /> Từ khóa: Nhiên liệu nặng, nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp, khả năng bôi trơn,<br /> máy lọc, ăn mòn ứng suất.<br /> Abstract<br /> Stricter emission regulations came into force on 1 January 2015 for all the ships operating<br /> in SOx Emission Control Areas (SECA). As regulated by MARPOL 73/78 Annex VI, the<br /> maximum Sulphur content of any fuel used on board may not exceed 0,10% when<br /> operating in SECA. New types of low sulfur residual fuels are entering the market in<br /> response to the 0,1% sulfur SECA limit. The present study deals with the challenges<br /> associated with the utilization of low sulfur residual fuel. The issues dealt are cat fines in<br /> heavy fuel oil, compatibility between fuels and stress corrosion.<br /> Keywords: Residual fuel, ultra low sulfur fuel, lubricity, separator, stress corrosion.<br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Theo quy định của phụ lục VI thuộc Công ước quốc tế MARPOL 73/78 về ngăn ngừa ô nhiễm<br /> do tàu gây ra, từ ngày 01 tháng 01 năm 2015, yêu cầu về hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu sử<br /> dụng cho tàu hoạt động trong khu vực kiểm soát phát thải (SOx Emission Control Area - SECA) đã<br /> chính thức có hiệu lực. Việc tuân thủ quy định mới về hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu sử dụng<br /> cho tàu biển, buộc chủ tàu phải lựa chọn sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh dưới 0,1%,<br /> sử dụng nhiên liệu thay thế như khí tự nhiên hóa lỏng hay hệ thống xử lý khí thải đảm bảo giảm phát<br /> thải một cách có hiệu quả tương đương được thành viên tham gia Phụ lục VI của Công ước<br /> MARPOL phê chuẩn.<br /> Sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên hóa lỏng hay sử dụng nhiên liệu truyền thống chứa hàm lượng<br /> lưu huỳnh cao kết hợp với hệ thống xử lý khí thải cũng có thể áp dụng để bảo đảm hàm lượng phát<br /> thải khí độc hại nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên hiện nay, còn nhiều khó khăn về công nghệ,<br /> cơ sở hạ tầng, huấn luyện đội ngũ thuyền viên,… vì thế trong thời gian này các tàu hoạt động trong<br /> SECA buộc phải chuyển sang sử dụng nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh dưới 0,1%.<br /> Hiện nay, ngoài nhiên liệu chưng chất trên thị trường đã xuất hiện loại nhiên liệu nặng (residual<br /> fuel - RM) chứa hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 0,1% sử dụng khi tàu hoạt động trong vùng kiểm<br /> soát khí thải, đặc tính của nhiên liệu này thể hiện trên Bảng 1. Những loại nhiên liệu này thường<br /> được gọi là nhiên liệu lưu huỳnh siêu thấp (ULSFO). Chúng không phải là nhiên liệu chưng cất<br /> truyền thống, mà là hỗn hợp các sản phẩm thu được từ các nhà máy lọc dầu mà trước đây chưa<br /> từng được sử dụng rộng rãi cho động cơ tàu thủy.<br /> 2. Vấn đề sử dụng nhiên liệu nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp<br /> Các công ty lọc dầu như Lukoil, Shell,… đã đưa ra thị trường loại nhiên liệu tàu thủy mới, sử<br /> dụng khi tàu hoạt động trong vùng kiểm soát phát thải độc hại từ tàu. Về đặc tính kĩ thuật, các nhà<br /> cung cấp nhiên liệu quảng cáo rằng: nhiên liệu thân thiện môi trường là dạng nhiên liệu chưng cất<br /> loại nặng, kết hợp được các đặc tính mong muốn tốt nhất của nhiên liệu nặng và nhiên liệu chưng<br /> cất. Do tính chất lai của mình, loại nhiên liệu này chiếm vị trí trung gian giữa dầu nhiên liệu nặng và<br /> nhiên liệu chưng cất. Hiện tại, chưa có tiêu chuẩn chất lượng cụ thể loại nhiên liệu này. Nhiên liệu<br /> nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp có độ nhớt động học cao hơn nhóm dầu DO loại DMA. Độ<br /> <br /> <br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 21<br />  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018<br /> <br /> <br /> nhớt cao hơn đảm bảo đạt được độ nhớt tối ưu trong quá trình phun nhiên liệu hiệu quả vào trong<br /> buồng đốt động cơ. Khả năng bôi trơn của loại nhiên liệu này cũng vượt qua DMA, vì thế không cần<br /> sử dụng thêm các chất phụ gia tăng khả năng bôi trơn. Hàm lượng lớn paraffin cao phân tử giúp<br /> giảm thiểu mài mòn các bề mặt ma sát của hệ thống nhiên liệu [1, 2].<br /> Bảng 1. Các chỉ số hóa-lý của nhiên liệu nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp<br /> <br /> SK<br /> Shell RMD 80 LUKOIL DMA<br /> Tên chỉ tiêu Energy<br /> ULSFO ISO 8217 ТСЭ «А» ISO 8217<br /> ULSFO<br /> <br /> Độ nhớt động học ở 40°С, cSt, min-max – – – – 6<br /> <br /> Độ nhớt động học ở 50°С, cSt, min-max 30 - 40 10 - 60 80 65 –<br /> <br /> Khối lượng riêng ở 15°С, kg/m3 928 790 - 910 975 910 889<br /> CCAI 790 - 800 800 860 860 –<br /> Trị số xêtan – 40 – – 40<br /> Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng 0,1 60 60 60 60<br /> Trị số axit, mg КОН/g –