Tận dụng nhiệt khí xả động cơ tàu thủy nhằm tiết kiệm nhiên liệu

Tận dụng nhiệt khí  xả động cơ tàu thủy nhằm tiết kiệm nhiên liệu là  đề tài khoa học mà GS. TS Lê Viết Lượng và các cộng sự (thuộc Khoa Đóng tàu, ĐH Hàng hải) đã dày công nghiên cứu từ năm 2008 đến nay. Hiện tại công trình đã thành công và được đưa vào ứng dụng trong ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam góp phần quan trọng vào việc giảm ô nhiễm môi trường, chi phí nhiên liệu và chi phí cho việc xử l‎ý chất thải.  

Trang thông tin của Văn phòng tiết kiệm năng lượng đã có cuộc trao đổi ngắn với GS. TS Lê Viết Lượng (chủ nhiệm dự án) nhằm giúp độc giả tìm hiểu thêm về lợi ích cũng như ứng dụng thực tế của công trình nghiên cứu kể trên. 

Chào Giáo sư, trước tiên xin chúc mừng ông và các cộng sự  về thành công ban đầu của dự  án nghiên cứu tận dụng nhiệt khí xả động cơ tàu thủy nhằm tiết kiệm nhiên liệu. Ông cho biết l‎ý do tiến hành nghiên cứu đề tài này? 

GS.TS Lê Viết Lượng: Ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Với những con tàu có trọng tải lớn từ 50 đến 100.000 tấn, hơn nữa động cơ chính được lắp trên tàu là động cơ diesel có công suất lớn tới hàng chục ngàn mã lực. Khí thải do động cơ chính thải ra có lưu lượng lớn, áp suất và nhiệt độ còn khá cao khoảng 0,35Mpa và 400oC, mang theo nguồn năng lượng lớn thải ra ngoài. Nguồn năng lượng này chiếm khoảng 20 đến 25% nhiệt cháy sinh ra trong buồng đốt. Nếu tận dụng được triệt để nguồn năng lượng này sẽ góp phần tiết kiệm nhiên liệu và tăng hiệu suất của hệ thống động lực tàu thủy.  

Trước thực trạng trên, bản thân tôi từ lâu đã nung nấu ý tưởng có thể chế tạo thành công hệ thống thiết bị có thể tận dụng nguồn năng lượng tiềm năng nêu trên. Năm 2008, thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Bộ Giao thông vận tải, Vụ Môi trường đã giao cho trường ĐH Hàng hải thực hiện dự án ““Chế tạo thử nghiệm nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả động cơ diesel tàu thủy kiểu Module nhằm tiết kiệm nhiên liệu”. Đây chính là dự án mở đầu cho những nghiên cứu sau này của tôi và các đồng nghiệp nhằm tận dụng triệt để nhiệt khí xả động cơ tàu thủy. 

Việc sử  dụng nồi hơi tận dụng nhiệt khí  xả tàu thủy mang lại những lợi  ích cụ thể gì? 

GS.TS Lê Viết Lượng: Ngoài đem lại lợi ích kinh tế cao do giảm được đáng kể chi phí nhiên liệu đầu vào, giảm chi phí cho việc xử l‎ý chất thải và giảm ô nhiễm môi trường, nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả không tiêu tốn chất đốt còn góp phần cung cấp hơi bão hòa để hâm dầu nặng, chưng cất nước ngọt, phân ly dầu nước, thổi van thông biển, phục vụ sinh hoạt của thuyền viên và nấu ăn. Đối với một số  tàu lớn và hiện  đại đã dùng hơi quá nhiệt do nồi hơi sinh ra để hoạt động máy phát điện, phục vụ làm lạnh điều  hòa không khí, bảo quản thực phẩm...  

Kết cấu và mối liên kết giữa các chi tiết và cụm chi tiết nồi hơi kiểu module

Việc  ứng dụng nồi hơi tận nhiệt khí xả giúp tăng hiệu quả khai thác con tàu, đồng thời góp phần tăng cường khả năng nội địa hóa ngành đóng tàu, tăng năng lực nghiên cứu chế tạo của đội ngũ cán bộ khoa học trong ngành.   

Được biết, việc sử dụng nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả đã được thực hiện từ lâu trên thế giới, tại sao Việt Nam không ứng dụng trực tiếp công nghệ trên? 

GS.TS Lê Viết Lượng: Hiện nay tất cả nồi hơi khí xả đang sử dụng trên các tàu vận tải biển của Việt Nam đều được thiết kế, chế tạo tại các nước có nền công nghiệp phát triển. Tuy nhiên không nên chỉ sử dụng các mẫu nồi hơi khí xả do nước ngoài chế tạo rồi áp dụng rập khuôn, mà cần phải nghiên cứu cải tiến sao cho nồi hơi chế tạo ra vừa đảm bảo độ tin cậy, vừa thoả mãn tính kinh tế. Hơn nữa, với sự phát triển các ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp đóng tàu của Việt Nam nói riêng như hiện nay, chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết kế và chế tạo nồi hơi để sử dụng. 

Nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả do chúng tôi thiết kế  và chế tạo là loại nồi hơi có kết cấu kiểu module khác với kết cấu các loại nồi hơi truyền thống. Tính ưu việt của nồi hơi này là chi phí chế tạo thấp, thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng, sửa chữa, dễ dàng chế tạo, lắp đặt, vận hành, thay thế…Điều này đã được các cơ quan thẩm định xác nhận và được các cơ quan liên quan chấp nhận cho phép lắp đặt và khai thác. 

Trên thực tế, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo và đưa vào ứng dụng những sản phẩm gì, thưa ông? 

GS.TS Lê Viết Lượng: Sau khi hoàn thành đề tài nghiên cứu “Chế tạo thử nghiệm nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả động cơ diesel tàu thủy kiểu Module nhằm tiết kiệm nhiên liệu”, năm 2009 chúng tôi tiếp tục thực hiện dự án thứ hai “Triển khai ứng dụng  thí điểm nồi hơi tận dụng nhiệt khí  xả trên tàu thủy ”. Với thành công của 2 đề tài trên chúng tôi đã thiết kế và chế tạo được các sản phẩm như: nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả kiểu moduyn có áp suất thiết kế 10 kG/cm2, áp suất làm việc 6kG/cm2; diện tích bề mặt truyền nhiệt phần nồi hơi 13,2 m2, phần hâm nước tiết kiệm 6,33 m2…Tất cả bản thiết kế đã được đăng k‎ý tại Cục đăng kiểm Việt Nam. 

Hiện tại, dự án trên đã  được áp dụng trên thực tế  ra sao? 

GS.TS Lê Viết Lượng: Theo tính toán sơ bộ, sử dụng nồi hơi hơi tận dụng nhiệt khí xả sau thời gian khai thác khoảng 4 tháng sẽ hoàn vốn. Dự án sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho chủ tàu, tuy nhiên để lắp ráp lên tàu khai thác còn phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là sự đồng ý của các chủ tàu. Trong hai năm vừa qua do tác động của khủng hoảng kinh tế số lượng tàu đóng mới giảm hẳn, các chủ tàu rất đắn đo khi quyết định đầu tư. Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn đang tiếp tục liên hệ với các công ty khai thác tàu để sớm triển khai và nhân rộng kết quả dự án. 

Kết cấu tổng thể nồi hơi khí xả và bộ hâm nước tiết kiệm kiểu module dạng 3D

Ngoài phục vụ ứng dụng thực tế, dự án còn góp phần quan trọng phục vụ công tác đào tạo đại học và sau đại học. 

Trong thời gian tới để dự án tiếp tục hoàn thiện, ông và các cộng sự  có kế hoạch cụ  thể gì?  

GS.TS Lê Viết Lượng: Hiện nay chúng tôi vẫn đang tiếp tục thực hiện dự án: Chế tạo nồi hơi phụ - khí xả để phát huy hiệu quả nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả. Dự án này thành công sẽ làm cơ sở để chúng tôi tiếp tục dự án: Thử nghiệm đốt dầu thải (dầu cặn, dầu bẩn, dầu nhờn cũng như dầu ăn sinh học đã qua sử dụng) bằng nồi hơi do nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. 

Để dự  án được hoàn thiện chúng tôi rất cần sự hỗ trợ từ nhiều phía như kinh phí từ Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng và hiệu quả, từ Vụ Môi trường (Bộ GTVT), phía nhà trường. Tính ứng dụng của dự án phụ thuộc vào các doanh nghiệp đóng tàu, vì vậy quan trọng hơn cả là sự hỗ trợ vay vốn để các chủ tàu mạnh dạn đầu tư lắp đặt nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 

Xin cảm  ơn ông!

‎

Trần Liễu