xác định chi phí nhiên liệu của động cơ d12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel dầu thực vât

Một trong những nguồn nhiên liệu được quan tâm là nhiên liệu dầu thực vật, chính vì lí đo trên nên em quyết định thực hiện đề tài: Xác định chỉ phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng

Chuong 1 TONG QUAN VE THUC NGHIEM VA TINH NANG KY THUAT

1.1 Tổng quan về thực nghiệm động cơ đốt trong

1.1.1 Mục đích của thực nghiệm . - 5 +5 xxx SvE£vEeeeeerseererererse 2 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm . 5 - + «+ ++£+++>+x 2

1.2 Tổng quan về tính năng kỹ thuật của động cơ diesel - 5 I8 án 5 1.2.2 Các thông số đánh giá tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ diesel 5

1.2.2.1 Tốc độ của k0 .- 5

1.2.3 Các phương pháp xác định : 5 + nnxvngn ggggrưy 9 1.2.3.1 Phương pháp lý thuyết : - 2 52+ +EvExe+rxrxeerxeerxerrxrre 9 1.2.3.1 Phương pháp thực nghiệm : 5 «+ +*£zv£exserseexee 13 Chương 2 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DUNG HON HOP NHIEN LIEU DAU DIESEL — DAU THỰC VẬT 16

2.1 Tinh hinh nghiên cứu va str dung dầu thực vật làm nhiên liệu cho động

2.1.4 Các biện pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động cơ điesel 22

2.1.4.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu 22 2 5z xz+z+cx+ 22 2.1.4.2 Phương pháp pha loãng . «5+5 +seveexserseeee 22

2.1.4.3 Phương pháp Craking 0 eeeeseeseesesseeseeeeseeeeeseeeeeeseeeeeneeeeaes 22 2.1.4.4 Phương pháp nhũ tương hoá dầu thực vật . -. -2 23 2.1.4.5 Phương pháp ester hoá ( điều chế Biodiesel ) . 23

2.1.5 Ưu nhược điểm của DTV -¿-+22cccrrrrrrrerrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrer 24 pin 24 2.1.5.2 Nhược điểm . -22cc+++crrrerrrrrrrrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrer 25

2.1.5.3 Lý do chọn dầu dừa và dầu jatropha làm nhiên liệu cho động cơ b0 25

2.2 Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm - «+ 27

2.2.1 Động cơ ID2 sưng 27

P Đao si 28 2.2.3 BG co 29 2.2.4 Thiết bị đo chỉ phí nhiên liệu 2- 22©+£z+2+2zxz+cszeez 30

2.2.5 Thiết bị đo độ nhớt -ccccccrrrrrrrrrrrrrrirrrrrrrrrrrrrrirrrrrrre 31

2.2.6 Bộ tạo hỗn hợp dầu diesel — dầu thực vật - 2-5252 31 2.3 Quy hoạch thực nghiỆm - + + S11 1 xxx vn ng nh re 31 2.3.1 Nội dung của quy hoạch thực nhiệm - + + «5s £+x£+s+++s£<xe 31 2.3.2 Quy hoạch thực nghiệm xác định độ nhớt của hỗn hợp nhiên liệu dầu

diesel — dầu thực vật -ccccccrrrrrrrrrrrrrirrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrer 32 2.3.2.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng . - 2-2 5£ ©+++x£+x£+xxvrxevrxeerxerre 32

2.4.1 Xác định độ nhớt của nhiên liệu 5 55+ + >+*£++>++ex+es+exs+ 33

2.4.1.1 Phương phap xac dinh d6 nh6t oo eee eseeeeseeeeeeseeeeeeeneees 33 2.4.1.2 Kết quả đo độ nhớt -2 22-©22+©+z+E2E2Cxrerrxrerrrrrrrrerrrrrree 34

2.4.2 Xác định chi phí nhiên liệu của động cơ DI2 khi sử dụng hỗn hợp

nhiên liệu dầu điesel — dầu thực vật -c -++rrrrrrrrrrrrree 36

2.4.2.1 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng nhiên liệu

2.4.2.2 Chỉ phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên

2.4.2.3 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên

liệu điesel - đầu đừa -ccccirrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 40

2.5 Xử lý kết quả thực nghiệm -2- 2+©+++2+++ExEvtrxrerrxrrrxrerrrrrrrree 42

2.5.1 Xử lý số liệu thực nghiệm theo phương pháp BPNN

kh ca 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2-2 22+ EE+EE+EE£EEEEEE2EEEEE2EEEEEEEEEEErrxrrkree 56

Hiện nay, tình hình giá dầu mỏ tăng lên và vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ nói chung, déng co diesel nói riêng đang là những vấn đề được nhiều nước quan tâm Vì vậy, việc tìm kiếm sử dụng nguồn nhiên liệu thay thế cho

nhiên liệu truyền thống đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng Nước ta là một nước nhập khẩu xăng dầu vì vậy chịu ảnh hưởng rất lớn của biến động giá xăng dầu trên thế giới Nghiên cứu sử đụng nguồn nhiên liệu mới đang được nhà nước rất quan tâm Một trong những nguồn nhiên liệu được quan tâm là nhiên liệu dầu thực vật, chính vì lí đo trên nên em quyết định thực hiện đề tài: Xác định chỉ phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel - dau thwe vat’ Sau một thời gian nghiên cứu em đã thực hiện xong đề tài với các nội dung

Sau:

1 Tổng quan về thực nghiệm và tính năng kỹ thuật của động cơ diesel

2 xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi swr dụng nhiên liệu dầu diesel — dầu thực vật

3 Kết luận

Có được kết quả này ngoài sự cố gắng của bản thân, còn có sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy cô trong bộ môn Động lực, Ban chủ nhiệm khoa Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS Phùng Minh Lộc đã hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thâỳ cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!!!

Nha Trang, tháng 12 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Trần Tuấn Anh

1.1

1.1.1 Mục đích của thực nghiệm

Tống quan về thực nghiệm động cơ đốt trong

- Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau khi

thiết kế, chế tạo có đạt được những chỉ tiêu đề ra không)

- Kiểm nghiệm động cơ sau khi sữa chữa lớn

- Khi động cơ đang hoạt động có nhu cầu kiếm nghiệm (chẳng hạn như kiểm tra

suất tiêu hao nhiên liệu dé kịp thời điều chính nhằm tiết kiệm nhiên liệu, )

- Vẽ đặc tính động cơ (nhằm hướng dẫn cho người sử dụng chế độ hoạt động có lợi nhất)

Tuy nhiên, tùy từng mục đích nghiên cứu cụ thê mà người ta chỉ nghiên cứu một

hoặc nhiều các mục đích nói trên Trong đề tài này chỉ đề cập đến việc xác định suất

tiêu hao nhiên liệu

1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là xác định các thông số cần thiết thông qua việc đo đạc Cụ thể cần xác định các thông số sau:

Bảng 1.1 Các thông số trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ đốt trong

1.4 Lượng tiêu thụ nhiên liệu kg/h Fuel Balance 733S

1.5 Lượng khí thoát khỏi cacte V/min Blow-by meter 442

1.11 |Nhiệt độ môi trường °C Humidity- transducer

1.16 _ |Áp suất môi trường bar | Barometric- transducer

1.17 |Độ ẩm môi trường % Humidity- transducer

Kết hợp với hệ thống chỉ thị

GU13Z 2.2 |Áp suất phun nhiên liệu bar QL61D, SL31D

2.6 |Độ nhâc kim phun mm indicating transducer

2.8 |Thời điểm đánh lửa °CA Ignition-time module

Kết hợp với hệ thông chuẩn đoán

Chuẩn đoán hoạt động

của các hệ thống điện-

điện tử trong động cơ

Kết hợp với hệ thông nội soi

Ghi hình ảnh phun nhiên liệu,

Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ và hiệu

quả thực hiện chức năng của động cơ Có thể định lượng tính năng kỹ thuật của

động cơ đốt trong bằng 3 nhóm thông số sau đây: tốc độ, tải và hiệu suất

1.2.2 Các thông số đánh giá tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ diesel 1.2.2.1 Tốc độ của động cơ

Tốc độ quay (n) là số vòng quay của trục trong một đơn vị thời gian Đơn vị

đo của tốc quay là vòng/phút [v/ph], viết tắt tiếng Anh là [rpm]

Tốc độ quay danh nghĩa (n,) là tốc độ quay do nhà chế tạo định ra và là cơ sở

để xác định công suất danh nghĩa, dé tinh toán các kích thước cơ bản của động cơ,

để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý

Tốc độ quay cực đại (n„„,) là tốc độ quay lớn nhất mà nhà chế tạo cho phép

sử dụng trong một thời gian xác định mà công suất của động cơ không bị quá tải Tốc độ quay cực tiểu (nạn) là tốc độ quay nhỏ nhất, tại đó động cơ vẫn có thể hoạt động bình thường

Tốc độ quay sử dụng (n,) là tốc độ quay được người thiết kế tổ hợp động cơ

— máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vứa

đảm bảo độ tin cậy và tuổi bền cần thiết

1.2.2.2 Tải của động cơ

Tai là đại lượng đặc trưng cho số cơ năng mà động cơ phát ra trong một chu trình công tác hoặc trong một đơn vị thời gian Các đại lượng được dùng để đánh gía của động cơ đốt trong bao gồm: áp suất trung bình, công suất, momen quay

Áp suất trung bình của chu trình là đại lượng được xác định bằng công sinh

ra trong một chu trình và dung tích công tác của xylanh

k kp are ` W,

- Áp suât có ích trung bình: p,= v (1.4)

Trong đó:

- We : céng cua chu trình, [J]

- W,: céng lý thuyết của chu trình, [J]

- _ W;: công chỉ thị của chu trình, [J]

- _W,: công có ích của chu trình, [J]

- Wn: cong tôn thất cơ giới, [T]

Công chỉ thị: là công do môi chất công tác sinh ra trong một chu trình thực tế, trong đó chưa xét đến phần tồn thất cơ học, có thể xác định công chỉ thị như sau:

Wi = Q1 - AQi= QI - (Qm + Qx + Qkh + Qel ) (1.5)

Trong đó:

-_ Q¡: lượng nhiệt chu trình (lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn

lượng nhiên liệu đưa vào buồng đốt trong một chu trình công tác)

- AQi: tong nhiét nang bi tổn thất trong một chu trình nhiệt động thực

tế

-_ Qạ : tốn thất do làm mát (phần nhiệt năng truyền từ môi chất công tác

qua vách xylanh cho môi chất làm mát)

- —Q;: tồn thất theo khí xả

- Qa: phan nhiét tén thất không tính chính xác được vào các dạng kể

trên, ví dụ: tốn thất đo lọt khí qua khe hở giữa piston và xylanh, lọt khí

do xupap không kín

Công tổn thất cơ học: là công tiêu hao cho các hoạt động mang tính chất cơ học khi thực hiện một chu trình công tác Các dạng tổn thất năng lượng sau đây được tính vào công tổn thất cơ học:

- Phần năng lượng tiêu hao cho việc dẫn động các thiết bị và cơ cấu của bản thân động cơ như: bơm nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn, cơ cấu phân

phối khí

- _ “Tổn thất bơm” phần cơ năng tiêu hao cho quá trình thay đồi khí

Công có ích: là công thu được ở đầu ra của trục khuỷu đó là phần cơ năng thực tế có thể sử được để dẫn động hộ tiêu thụ công suất

Trong do AQ, 1a tổng tất các dạng tổn that năng lượng khi thực hiện một chu trình

Ta có các khái niệm về công suất của động cơ đốt trong:

- Công suất chỉ thị (N;): là tốc độ thực hiện công chỉ thị của động cơ Nói cách khác, công suất chỉ thị là công suất của động cơ, trong đó bao gồm cả phần tôn thất cơ học

- Công suất có ích (N,): là công suất của động cơ được đo ở đầu ra của trục khuỷu

Từ định nghĩa của công suất, áp suất trung bình của chu trình và tốc độ quay ta

có các công thức xác định công suất chỉ thị và công suất có ích sau:

z

-_ Ï: số xylanh của động cơ

- _z: hệ số kỳ; z= 1 đối với động cơ 2 kỳ; z = 2 đối với động cơ 4 kỳ

- Công suất danh nghĩa (N„): là công suất lớn nhất mà động cơ có thê phát ra một cách liên tục mà không bị quá tải trong những điều kiện quy ước

- Công suất cực đại (N.ma;): là công suất có ích lớn nhất mà động cơ có thê phát

ra trong một thời gian nhất định mà không bị quá tải

TCVN 1684 - 75 quy định công suất cực đại của động cơ phải đạt 110% Ne

trong khoảng thời gian một giờ Tổng số thời gian làm việc ở chế độ công suất cực

đại không quá 10% tổng thời gian làm việc của động cơ Khoảng thời gian lặp lại chế độ công suất cực đại không được nhỏ hơn 6 giờ

- Công suất sử dụng (N,„): là công suất có ích do người thiết kế tổ hợp động cơ —

hộ tiêu thụ công suất khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của

động cơ vừa đảm bảo tuổi bền, độ tin cậy cần thiết

Hiệu suất là đại lượng đánh giá hiệu quả biến đổi nhệt năng thành cơ năng của động cơ Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng công đoạn của cả quá trình

biến đổi năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau: hiệu suất lý

thuyết, hiệu suất cơ học, hiệu suất chỉ thị, hiệu suất có ích

- Hiệu suất lý thuyết (n;, ): là hiệu suất của chu trình lý thuyết

- Hiệu suat chi thi (7, ): là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế

W,

9, Trong đó: rị.¡ _ Hệ số diện tích đồ thị công, nó đặc trưng cho mức độ

suất tiêu hao nhiên liệu ø, )

Công thức tính như sau :

G,

e Trong đó :

- g.: Suat tiéu hao nhiên liệu có ích

- _ Gụ: Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ

- —N,: Công suất có ích của động cơ

Don vị thường dùng của G; là [ kg/h ] hoặc [ líth ]

Đơn vị thường dùng của g là [ g/Kw.h ] hoặc [ g/HP.h ]

Các bước xác định theo lý thuyết :

1 Xác định nhiệt độ khí nạp T( :

Động cơ D12 là động cơ không tăng áp nên nhiệt độ khí nap T, ~ T, Ở điều

kiện khảo nghiệm T, bằng nhiệt độ phòng khảo nghiệm được xác định bằng nhiệt

+: hệ số khí sót

dy: hé số nạp thêm

§ Xác định áp suất cuối quá trình nén P,

n¡ : chỉ số nén đa biến trung bình

9 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nén T,

T.=T,‹em (1.20)

10 Xác định áp suất cuối qua trinh chay P,

P, được xác định bằng các thiết bị đo ap suất phục vụ cho công tác khảo nhiệm

11 Xác định hệ số tăng áp suất y

12 Xác định nhiệt độ môi chat công tác cuối quá trình cháy T,

T; được xác định từ phương trình cháy

(uc,)., (ues), (uci),

21 Xác định hiệu suất cé ich (1)

tìm có thể được xác định theo các phương pháp sau day :

- Phương pháp quay trực tiếp bằng động cơ điện

- Phương pháp cắt lửa từng xylanh

Ở điều kiện khảo nghiệm tại phòng khảo nghiệm có thể chọn phương pháp quay trực tiếp bằng động cơ điện Trước tiên cho động cơ khởi động chạy ấm máy

tới nhiệt đọ làm việc bình thường của nước làm mát và của dầu nhờn sau đó cắt

nhiên liệu cho phanh điện hoạt động ở chế độ động cơ điện để quay động cơ đốt trong , xác định công suất của động cơ điện theo từng tốc độ động cơ sẽ xác định

được công suất tổn hao cơ giới của động cơ theo các số vòng quay khác nhau

22 Xác định suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị (gi) :

Công suất là tốc độ thực hiện công Trị số của công suất cho ta biết động cơ đó mạnh hay yếu

Công suất có ích là công suất của động cơ được đo ở đầu ra của trục khuỷu

— Đối với phanh điện đòng một chiều thì N,(hp) có công thức tính như sau:

- 1: Cuong độ dòng điện (A) -r¡: Hiệu suất của máy phát ở phụ tải đang sử dung

- coso : Hệ số công suất ở phụ tải đã cho.

— Trong trudng hop co oat kế, công suất có ích ( N, ) của động cơ được xác

dịnh như sau :

Im

Trong đó : -Ñ: Công suất của máy phát, kW

- Tìm : Hiệu suất cơ giới của máy phát ở phụ tải đã cho

3 Xác định giá trị g=/N, — [g/kW.h] (135)

Chương 2 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DUNG HON HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL - DAU THUC VAT

2.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động

cơ diesel

2.1.1 Trên thế giới

Nghiên cứu, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới mà đặc

biệt là trong ngành giao thông vận tải có xu hướng tăng nhanh

Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai sản xuất Biodiesel từ dầu hạt cải Và được dùng ở dạng B5 (5% Biodiesel với 95% Diesel) và B30 (30% Biodiesel trộn với 70% Diesel)

Ở châu Âu theo chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các

nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo Tại Áo, một phần của chỉ

thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 thang I1 năm 2005 chỉ còn có

dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học (B5) là được phép bán

Tại Australia, đã sử dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005

Tại Mỹ năm 2005, đã sử dụng B20

Tại Thai Lan trong năm 2006, str dung B5 tai Chiangmai va Bangkok

Đã có nhiều ứng dụng trong việc sử dụng các loại dầu thực vật dùng làm

nhiên liệu thay thế cho các động cơ ô tô chắng hạn: Brazin là một nước đi đầu

trong việc phát triển các loại nhiên liệu sạch từ mía, hiện tại ở Brazin có tới 90% ô

tô sử đụng nhiên liệu sạch và nhiên liệu sạch pha với nhiên liệu có nguồn gốc dầu

mỏ, chúng được cung cấp bởi 5 nhà máy sản xuất với tổng sản lượng 49 triệu

lí/năm Từ đó, nước này đã giảm được hàng chục tỷ USD cho việc không phải

nhập khẩu nhiên liệu Họ đang dự kiến sản xuất 1.1 tỷ lít diesel sinh học vào năm

2007, với việc tiếp tục đưa thêm khoảng 5 nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học với tổng công suất 61 triệu lít/ năm Thị trường châu Âu cũng không phải là nhỏ khi

nghị định Kyoto được đưa vào thực hiện, các quy chế ngặt nghèo về khí thải, mới

đây nhất là chỉ thị 2003/30/EC theo đó từ ngày 31/12/2005 thì ít nhất 2% cho đến 31/12/2010 ít nhất 5.75% nhiên liệu dùng cho vận tải phải có nguồn gốc tái tạo Tại

Đức thì chỉ thị trên đã được thực hiện sớm, tiếp theo là Áo và Pháp với nhiên liệu chứa 5% có nguồn gốc tái tạo đã được bán Ở Mỹ, Áo đã cho xe ô tô động cơ diesel

chạy bằng dầu thực vật từ nhiên liệu là dầu ăn thải ra từ trong các nhà hàng Tại

Achentina một kỹ sư đã tìm cách phát triển công nghệ sản xuất năng lượng thay thế

từ đậu nành, chỉ phí cho sản xuất chỉ bằng 1⁄2 so với điesel truyền thống, ngoài ra

Anh cũng có khả năng sản xuất nhiên liệu nhiên liệu thay thế từ hạt hướng đương,

hạt thầu dầu và hạt cọ

Đức cũng đang trở thành "ông trùm" nguồn nhiên liệu sinh học với sản lượng 1,5 triệu tấn cùng với mức gia tăng sản lượng 50% hàng năm.Theo dự kiến của chính phủ, thì trong vòng 5 năm tới, sản lượng nhiên liệu sinh học sẽ thay thế khoảng 20% lượng xăng, dầu truyền thống Chính phủ Ân Độ và Thái Lan cũng có

kế hoạch sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học để thay thế 10% nhu cầu về xăng, dầu

Công ty Fortum Oil đang tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học

cho động cơ Diezen tại ngoại ô Helsinki

Trung Quốc đã có nhiều nhà máy sản xuất nhiên liệu sạch ở nhiều nơi, và hiện đang có một nhà máy sản xuất nguồn nhiên liệu sạch lớn nhất thế giới hiện nay

ở tỉnh Cát Lâm có sản lượng 600.000 tắn/năm Tổng sản lượng nhiên liệu diesel sinh học của Trung Quốc hiện vào khoảng 1.5 triệu tắn/năm Theo dự tính của các chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc (TQ) sẽ sản xuất khoảng 6 triệu tấn dầu nhiên liệu sinh học

Đông Nam Á là khu vực có điều kiện thiên nhiên ưu đãi, có nguồn dầu thực vật được lấy từ nhiều loại cây trong đó chủ yếu là cọ và dừa Thái Lan một trong những nước trong khu vực đi tiên phong trong việc sản xuất nhiên liệu sạch, theo

đó 10% nhiên liệu sạch sẽ được sử dụng trước 2011 Còn tại Malayxia, một nước

có sản lượng đầu cọ lớn nhất thế giới đã quyết định lấy đó làm nguồn nguyên liệu

để sản xuất dầu diesel sinh học và tới 2007 nước này sẽ sử dụng B5 (pha 5% dầu

diesel sinh học vào dầu diesel) trên diện rộng.

2.1.2 Trong nước

Quyết định 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt "Đề án phát triển nhiên liệu

sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025" được Thủ tướng Chính phủ ký

ngày 20/11/2007 nêu rõ: 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 môi trường Theo đó, mục tiêu đến năm 2010 là

sẽ xây dựng và phát triển được mô hình sản xuất thử nghiệm và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100 nghìn tấn E5 và 50 nghìn tấn B5/năm, bảo đảm đáp ứng 0,4%

nhu cầu xăng dầu của cả nước Giai đoạn 2011-2015, xây dựng và phát triển các cơ

sở sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên phạm vi cả nước, đến năm 2015, sản

lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn tan (pha được 5 triệu tắn E5, B5), đáp

ứng 1% nhu cầu xăng dầu của cả nước

Ngày 6-9, Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol đã được khởi công xây dựng tại khu kinh tế Dung Quất, tỉnh Quảng Ngãi Dự án do Công ty cỗ

phần Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung (PCB) làm chủ đầu tư và Tổng công

ty cô phần Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí (PTSC) là đơn vị tổng thầu EPC (tư vấn, thiết

kế - cung cấp thiết bị - xây lắp, vận hành)

Nhật Bản đang xúc tiến xây dựng nhà máy sản xuất biodiesel từ dừa tại Bình Định Theo nghiên cứu ban đầu, tại Bình Định sẽ xây dựng 1 nhà máy sản xuất dầu diesel sinh học có công suất 100 tắn/ngày đòi hỏi vùng nguyên liệu lên tới 50.000

ha đừa Dự kiến tổng vốn đầu tư cho dự án khoảng 80 - 100 triệu USD, trong đó, vốn xây dựng nhà máy trên 20 triệu do các doanh nghiệp của Nhật Bản và Bình Định liên doanh thực hiện, còn lại sẽ đầu tư bằng vốn ODA cho người trồng dừa và

chế biến dầu dừa Tuy đi sau các nước trong việc phát triển nhiên liêu sạch nhưng

Việt Nam cũng đã đạt được những thành tựu bước đầu trong việc nghiên cứu chế biến dầu thực vật, mỡ động vật thành diesel sinh học Chúng ta đã nghiên cứu chiết

suất thành công dầu diesel sinh học từ dầu mè, chiết suất thành công diesel sinh học

từ mỡ cá basa, cá tra, tảo nó đã mở ra một hướng mới cho các nhà đầu tư Đối với cây mè chúng ta có thể dùng phụ phẩm của nó đề làm thuốc, làm phân bón, .còn

đối với mỡ cá basa, cá tra ta tận dụng được nguồn mỡ thải lâu nay vẫn không dùng

phải vứt bỏ Đó là công trình nghiên cứu của Phân viện khoa học vật liệu tại Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) thuộc Viện khoa học và công nghệ Việt Nam

Theo đề nghị của Bộ Công nghiệp và Văn phòng Công ty Sojitz tại Hà Nội,

ngày 03 tháng 8 năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường, với tư cách là cơ quan

đầu mối của Chính phủ Việt Nam tham gia và thực hiện Nghị định thư Kyoto đã xác nhận dự án PIN phát triển dầu dừa diesel sinh học theo cơ chế phát triển sạch (CDM) tại tỉnh Bình Định

Nhóm nghiên cứu do PGS.TS Hồ Sơn Lâm - phân viện trưởng Phân viện

Khoa học vật liệu Tp.HCM thuộc Viện Khoa học và công nghệ VN - chủ trì, khẳng

định có đủ khả năng nghiên cứu sản xuất dầu điesel sinh hoc (Biodiesel) tir dau thực vật của Việt Nam PGS.TS Hồ Sơn Lâm cho biết nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Viện Hóa kỹ thuật ĐH Tổng hop Jena (Đức) phân tích thành phần, tính chất các mẫu dầu diesel sinh học do nhóm điều chế Kết quả cho thấy, mẫu dầu diesel sinh

học từ dầu hạt cao su Việt Nam đạt tiêu chuẩn châu Âu về Biodiesel

Từ tháng 8/2006, hệ thống thiết bị sản xuất nhiên liệu diesel sinh học từ dầu ăn phế thải

với công suất 2 tấn/ngày đã được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức,

Tp.HCM Dự án này có nguồn vốn đầu tư khoảng 9,69 tỷ đồng, trong đó có 1,5 tỷ đồng

vay từ ngân sách Nhà nước

2.1.3 Tổng quan về dầu thực vật (DTV)

DTV 1a loai dầu được chiết suất từ các loại hạt, quả của cây cối Nói chung

các hạt, quả của các cây đều chứa dầu nhưng từ DTV chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có đầu với chiết suất lớn

Dầu lấy từ các hạt cây có dầu như: đậu phộng, nành, cải dầu, nho, bông,

hướng dương, mè(Jatropha)

Dầu lấy từ quả như: dừa, cọ

Có thể phân loại DTV theo nhu cầu làm thực phẩm cho con người: dầu ăn được và dầu không ăn được

DTV làm nhiên liệu cho động cơ diesel có hai loại: sản phẩm DTV được

điều chế trực tiếp từ hạt, quả của các cây lấy dầu và sản phâm DTV đã qua este

hóa(biodiesel)

2.1.3.1 Thành phần hóa học của DTV

Thành phần hóa học của DTV nói chung bao gồm 95% các Triglyceride và 5% các axid béo tự do Triglyceride là các Triester tạo bởi phản ứng của các axit

béo trên ba chức rượu của Glycerol Trong phân tử của chúng có chứa các nguyên

tố H, C, và O Về thành phần hóa học, của DTV so với dầu Diesel: Chứa C ít hơn

10 — 12%, lượng chứa H ít hơn 5 — 13% còn lượng O thì lớn hơn rất nhiều (dầu Diesel chỉ có vài phần ngàn O, còn dầu thực vật có 9 - 11% O) cho nén DTV là

nhiên liệu có chứa nhiều Oxy Chính vì điều này mà DTV có thể cháy hoàn toàn với

hệ số dư lượng không khí bé

Bang 2.1 Thanh phan hóa học của một số loại dầu

2.1.3.2 Dac tinh cia DTV

Khối lượng riêng: Nói chung khối lượng riêng của dầu thực vật lớn hơn dầu

diesel từ 6 - 17%

Độ nhớt: Độ nhớt dầu thực vật ở nhiệt độ thường cao hơn so với dầu diesel

khoảng vài chục lần, nhưng đường cong chỉ thị độ nhớt rất dốc, khi nhiệt độ 100°C đối với đầu bông chỉ còn lớn hơn 7 lần, dầu hạt cải chỉ còn lớn hon 8 lần so với dầu diesel Riêng đối với đầu dừa, độ nhớt ở 20° C lớn hơn dầu diesel 10- 12 lần Độ

nhớt của dầu ánh hưởng lớn đến khả năng thông qua của dầu trong bau lọc, đến chất

lượng phun nhiên liệu và hòa trộn hỗn hợp, do đó ảnh hưởng mạnh đến tính kinh tế

và năng lượng của động cơ

Chỉ số cetane của dầu thực vật nhỏ hơn so với dầu diesel, trong số các dầu thực vật nghiên cứu thì dầu dừa có chỉ số cetane gần bằng dầu diesel và dầu

jatropha có trị số cetane cao hơn Muốn tăng chỉ số cetane cho dầu thực vật có thể

dùng biện pháp thêm chất phụ gia "procetane" hay chuyển chúng thành ester dầu thực vật

Sức căng bề mặt: Ở nhiệt độ thường thì sức căng bề mặt của dầu thực vật cao

hơn so với dau diesel nhưng ở nhiệt độ cao thì giảm nhanh và đạt giá trị gần bằng dau diesel

Đường cong bay hơi: Về khả năng bay hơi, đối với dầu thực vật so với dầu diesel : điểm bắt đầu bay hơi thấp hơn (130 - 150°C), điểm kết thúc bay hơi cao hơn (360 - 375°C) Nhiều loại dầu thực vật trong khoảng nhiệt độ 200 - 280°C đường cong bay hơi gần trùng với dầu diesel, nhưng vượt quá 280°C thì chúng lại thấp hơn Điểm đáng lưu ý là dầu thực vật không hoàn toàn bay hơi hết, đây có thể là

nguyên nhân gây đóng cặn trên buồng cháy

2.1.3.3 Những vấn đề khó khăn của dầu thực vật khi dùng làm nhiên liệu thay thế

- Độ nhớt của DTV lớn hơn của dầu điesel nên ảnh hưởng đến chất lượng phun

và chất lượng hòa trộn

- DTV không hoàn toàn bay hơi hết, điều này có thể gây đóng cặn trên buồng đốt

- Khả năng bốc hơi và tự bốc cháy kém hơn diesel

Tuy nhiên nhược điểm chính cần khắc phục khi sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu động cơ diesel là làm giảm độ nhớt vì nó ảnh hưởng chính đến các chỉ tiêu của động cơ

2.1.4 Các biện pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động cơ diesel

2.1.4.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu

Phương pháp này dựa trên đặc tính thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ

Nhiệt độ trong khoảng 30°C - 80°C sẽ làm độ nhớt thay đổi nhiều, nhưng khi nhiệt độ vượt trên 80°C thì độ nhớt thay đổi rất ít Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên, bởi vậy sấy nóng được coi là một phương pháp hữu hiệu làm

giảm độ nhớt của dầu thực vật

Khi động co diesel lam việc ở chế độ ôn định thì nhiệt độ của nhiên liệu ở sau bom cao áp thay đổi trong phạm vi từ 35 — 40°C Trong khoảng nhiệt độ này thì độ nhớt của dầu thực vật thay đổi từ 25-35mm”/s, cao hơn 10 lần so với độ nhớt của dầu điesel Để đạt được độ nhớt của nhiên liệu diesel thì cần tăng nhiệt độ của dầu thực vật lên (60-80)°C, bởi vì độ nhớt giảm rất ít khi nhiệt độ vượt trên 80°C Tăng nhiệt độ lên quá cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng xấu đến

hệ thống cấp nhiên liệu Mặt khác phương pháp này không cải thiện được trị số

cetane của dầu thực vật, do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời với phương pháp khác, nhằm mục đích tăng khả năng lưu thông của dầu thực vật, đặc biệt khi động cơ làm việc trong môi trường có nhiệt độ thấp

2.1.4.2 Phương pháp pha loãng

Phương pháp pha loãng là một trong những phương pháp đơn giản làm giảm

độ nhớt, có thể sử dụng các dung môi pha loãng khác nhau

Pha loãng không chỉ làm giảm độ nhớt của dầu thực vật mà nó còn cải thiện

được một số chỉ tiêu khác của đầu như: trị số cetane lớn hơn, nhiệt độ đông đặc thấp hơn

2.1.4.3 Phương pháp Craking

Có thể hình dung quá trình craking dầu thực vật gần giống như quá trình craking dầu mỏ Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hydrocacbon của dầu thực vật dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác Sản phẩm thông thường bao gồm: nhiên liệu khí, xăng, nhiên liệu diesel và một số sản phâm phụ khác

Nhiên liệu có được sau quá trình craking có tinh chất gần giống với nhiên liệu

diesel Craking có thể được thực hiện trong môi trường không khí hoặc trong môi trường khí trơ

Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là tốn năng lượng đề điều chế nhiên

liệu Sản phẩm thu được bao gồm nhiều thành phần nhiên liệu khác nhau và đặc biệt

là khó thực hiện ở quy mô không lớn Vì vậy phương án đưa ra chỉ mang tính tham

khảo mà không đi sâu vào nghiên cứu

2.1.4.4 Phương pháp nhũ tương hoá dầu thực vật

Nhiên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt với thiết

bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật-rượu, trong đó các hạt rượu được phân bồ đều trong nhũ tương

Ưu điểm nhiên liệu có dạng nhũ có độ nhớt tương đương dầu diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thì độ nhớt của nhũ tương càng giảm Tuy nhiên, lúc đó để tạo ra các hạt

nhũ tương nhỏ, khả năng phân lớp của các hạt nhũ tương tăng lên Kết quả là nhũ

tương kém đồng nhất và cần thiết phải áp dụng các biện pháp bảo quản nhũ tương trong thời gian dài

2.1.4.5 Phương pháp ester hoá ( điều chế Biodiesel )

Phương pháp ester hoá dầu thực vật là phương pháp được chú ý trong thời gian gần đây, nguyên lý chuyên hoá cơ bản có thể miêu tả như là phản ứng của một phần

tử glyceride (axit béo không no, có độ nhớt cao) và ba nguyên tử rượu tạo thành ester của axit béo và một nguyên tử glycerine

Nhiên liệu dầu thực vật và rượu ít nước (điều kiện phản ứng là xúc tác và nhiệt

độ trung bình) lúc này lần lượt các liên kết R,CO_, RạCO_, RạCO., bị tách ra khỏi phân tử glyceride và đính vào các nguyên tử hydro và rượu Các sản phâm đầu tiên

là diglyceride và cuối cing 1a glycerine

Dầu thực vật rượu

fe Xúc tác kiềm Gạn

|

Ỷ Ỷ

fe Xúc tác kiềm Gạn

Ỷ

Hình 1.1 Sơ đồ ester hóa dầu thực vật

Sơ đồ phương pháp ester hoá (Hình 1.1): Glycerine dễ dàng được tách ra khỏi ester

và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác Sản phẩm cuối cùng có thể đạt 95 —

98% về trọng lượng sản phẩm ban đầu tham gia phản ứng

2.1.5 Ưu nhược điểm của DTV

2.1.5.1 Ưu điểm

> DTV là nguồn nhiên liệu tái sinh giúp ta chủ động được về nhiên liệu và không phụ thuộc vào biến động trên thế giới

> DTV làm giảm đáng kế thành phần khí thải gây ô nhiễm môi trường

DTV có thể pha trộn voi diesel thành hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất

> DTV cé diém chép lita cao hon diesel do đó an toàn trong bảo quản và vận chuyển