Trong bối cảnh thị trường vận tải biển liên tục trì trệ, các công ước về bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, cũng như chi phí nhiên liệu cao, việc áp dụng động cơ chính để làm chậm và đốt nhiên liệu có độ nhớt cực cao nhằm giảm chi phí và cải thiện hiệu quả là một trong những biện pháp quan trọng mà các công ty vận tải biển thực hiện để đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải.
Tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải của tàu là vấn đề toàn diện, với mục tiêu cuối cùng là đạt được "tốc độ khai thác có lợi nhuận tốt nhất".
Có một điểm kết hợp tối ưu giữa việc đảm bảo tuổi thọ của tàu và giảm tốc độ và mức tiêu thụ năng lượng;
Mặt khác, việc đốt nhiên liệu có độ nhớt cao trong động cơ sẽ ảnh hưởng đến quá trình giảm tốc tiếp theo của động cơ và cũng có một điểm kết hợp tối ưu giữa hai yếu tố này;
Một trong những biện pháp tốt nhất để cải thiện hiệu quả kinh tế của vận chuyển là sử dụng động cơ chính để làm chậm và đốt nhiên liệu có độ nhớt cao.
Tuy nhiên, tốc độ cháy cực thấp và độ nhớt cao của động cơ tàu thủy nhằm giảm chi phí và nâng cao hiệu quả cũng kéo theo một loạt các vấn đề rủi ro không thể bỏ qua, cần phải nghiên cứu các biện pháp kiểm soát tương ứng để phòng ngừa và kiểm soát rủi ro hiệu quả.
1, Rủi ro phát sinh do động cơ chính giảm tốc trong quá trình điều hướng
Việc máy chủ hoạt động chậm lại trong thời gian dài và tải thấp ở mức công suất định mức 10% -40% sẽ dẫn đến những rủi ro sau:
(1) Rủi ro của chủ nhà
① Hoạt động lâu dài ở tốc độ thấp và tải thấp của động cơ chính dẫn đến giảm áp suất quét và hệ số không khí dư, cũng như giảm áp suất phun nhiên liệu và độ phun sương, dẫn đến tình trạng cháy kém, giảm hiệu suất nhiệt của động cơ diesel, tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm các thành phần của buồng đốt, hệ thống tăng áp và hệ thống xả do các sản phẩm cháy, gây ra hiện tượng hao mòn bất thường.
② Việc máy chủ hoạt động lâu dài ở tốc độ cực thấp đã dẫn đến việc bôi trơn động lực học của chất lỏng kém ở các bộ phận chuyển động chính, làm tăng nguy cơ ăn mòn và mài mòn bất thường.
③ Hoạt động ở tốc độ cực thấp trong thời gian dài của máy chủ làm tăng độ khó điều chỉnh bôi trơn xi lanh, dẫn đến bôi trơn kém và tăng tốc độ tiêu thụ dầu xi lanh.
Nếu xi lanh được bôi trơn quá mức, nó sẽ gây ra hiện tượng đóng cặn ở đầu piston, làm hỏng màng dầu và làm mòn ống lót xi lanh;
Nếu việc bôi trơn xi lanh không đủ có thể gây ra hiện tượng mài mòn bất thường và thậm chí là kéo xi lanh.
④ Do tốc độ cực thấp của động cơ chính, lượng nhiên liệu cung cấp cho từng xi-lanh của động cơ chính không đồng đều, dễ dẫn đến hiện tượng đánh lửa, đốt tăng lực và nổ không liên tục, thậm chí còn gây ra nguy cơ gây hỏng động cơ.
(2) Rủi ro của thiết bị phụ trợ
① Hoạt động ở tốc độ cực thấp trong thời gian dài của động cơ chính có thể gây ra tắc nghẽn nghiêm trọng ở kênh ống xả, bộ tăng áp, bộ làm mát không khí, nồi hơi xả, ống khói, v.v., dẫn đến áp suất xả ngược của bộ tăng áp cao. Điều này cũng có thể dẫn đến một vòng luẩn quẩn của áp suất làm sạch giảm, quá trình đốt cháy kém, nhiệt độ khí thải tăng, hiệu suất vận hành giảm, mức tiêu thụ nhiên liệu tăng và thậm chí hộp làm sạch bắt lửa và không thể tiếp tục hoạt động tải bình thường của động cơ diesel.
② Hoạt động liên tục trong thời gian dài hoặc liên tục bật/tắt quạt gió hỗ trợ máy chủ sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của quạt gió.
(3) Rủi ro của việc điều hướng an toàn
① Hoạt động giảm tốc của động cơ chính có thể gây ra cộng hưởng trục và rung động cabin, ảnh hưởng đến tuổi thọ của tàu và môi trường làm việc, sinh hoạt của thuyền viên, ảnh hưởng đến nhiệm vụ điều hướng của thuyền viên.
② Việc giảm tốc độ của tàu trong quá trình điều hướng sẽ làm giảm hiệu quả lái, giảm hiệu suất vận hành và tăng nguy cơ mất an toàn khi điều hướng.
(4) Rủi ro tăng chi phí bảo trì
① Tàu chạy chậm sẽ làm tăng nguy cơ mất phụ tùng, vật tư.
② Tăng khối lượng công việc bảo trì và quản lý cho kỹ sư hàng hải, nâng cao cường độ lao động, từ đó làm tăng chi phí bảo trì và quản lý của công ty.
2, Nguy cơ cháy nhiên liệu có độ nhớt cực cao
Những rủi ro khi sử dụng nhiên liệu có độ nhớt cực cao bao gồm:
(1) Rủi ro của vật chủ
① Phun nhiên liệu có độ nhớt cao sẽ tạo ra các giọt nhiên liệu lớn hơn và phun sâu hơn, dẫn đến quá trình phun nhiên liệu kém, trộn khí không đều và làm giảm điều kiện cháy.
Độ nhớt của nhiên liệu càng cao thì nhiệt độ đầu vào càng cao.
② Hàm lượng lưu huỳnh cao dẫn đến việc sản sinh ra nhiều chất có tính axit hơn trong quá trình đốt cháy, có thể gây ra hiện tượng ăn mòn và mài mòn ở nhiệt độ thấp trên bề mặt ống lót xi lanh động cơ, piston và xéc măng.
③ Hàm lượng tạp chất cao dẫn đến mài mòn hạt rắn và tăng lắng đọng cacbon trong xi lanh, dẫn đến bám dính vòng piston, tắc nghẽn cửa gió và tăng cường lắng đọng cacbon trong đường ống xả. Vanadi và natri ăn mòn van xả ở nhiệt độ cao.
④ Mật độ cao làm cho việc tinh chế và phun nhiên liệu trở nên khó khăn, trong quá trình đốt cháy ban đầu các giọt dầu dễ bị nứt nhiệt, dẫn đến tăng lượng cacbon lắng đọng trong các thành phần.
⑤ Chỉ số cetane thấp, hiệu suất đánh lửa kém, có thể gây khó khăn cho việc khởi động máy chủ; Thời gian trễ đánh lửa trong quá trình đốt cháy dài, quá trình đốt cháy bị chậm lại, dẫn đến nhiệt độ khí thải cao.
⑥ Nguy cơ ứng suất nhiệt lên thiết bị phun nhiên liệu là cao khi thay dầu ở những khu vực đặc biệt.
Sau khi động cơ chạy chậm lại và thay dầu, chất lượng đốt cháy không ổn định có thể khiến động cơ dừng hoạt động trong trường hợp nghiêm trọng, gây nguy cơ tai nạn cao.
(2) Rủi ro của thiết bị phụ trợ
① Việc sử dụng hơi nước để đun nhiên liệu tiêu thụ một lượng lớn, làm tăng tải lò hơi và thậm chí là tăng mức tiêu thụ nhiên liệu;
Nhiệt độ đun nóng nhiên liệu cao làm tăng nguy cơ phân hủy phân tử dầu, hình thành kết tủa và nguy cơ vượt quá điểm chớp cháy, dẫn đến tăng sản lượng dầu và khí;
Các lỗ thông gió của tủ nhiên liệu hàng ngày có thể tạo ra lượng lớn hơi dầu, gây ô nhiễm cho tàu thuyền, lãng phí tài nguyên và có nguy cơ gây nổ.
② Nhiên liệu có độ nhớt cực cao cũng có yêu cầu cao về hệ thống kiểm soát nhiệt độ độ nhớt, đòi hỏi phải can thiệp thủ công để điều chỉnh.
Khi hệ thống kiểm soát nhiệt độ độ nhớt bị trục trặc và khiến nhiệt độ của nhiên liệu có độ nhớt cực cao trở nên quá cao hoặc quá thấp, sẽ có nguy cơ cao xảy ra tắc nghẽn, kẹt, giãn nở vì nhiệt, cháy và nổ trong hệ thống nhiên liệu.
(3) Rủi ro lưu trữ, vận chuyển và thanh lọc
① Quá trình lưu trữ, vận chuyển, tinh chế và phun nhiên liệu có độ nhớt cực cao có nguy cơ cao ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ chính, động cơ phụ, nồi hơi, bộ tách dầu và bộ gia nhiệt nhiên liệu.
② Độ nhớt của nhiên liệu càng cao thì áp suất làm việc cần thiết để ngăn ngừa sự bay hơi càng cao, điều này cũng làm tăng yêu cầu về vật liệu, thiết kế và chế tạo đối với đường ống và thiết bị. Đồng thời, hệ số rủi ro vận hành cũng tăng lên.
③ Trong quá trình lưu trữ, vận chuyển, tinh chế và phun sương, tình trạng tích tụ bụi bẩn trong tủ chứa và tắc nghẽn mạch dầu trở nên trầm trọng hơn.
Giảm tốc và đốt cháy động cơ
Nguy cơ tích tụ nhiên liệu có độ nhớt cực cao
Tốc độ đốt nhiên liệu cực thấp và độ nhớt cao của động cơ chính sẽ làm cho tình trạng hoạt động của động cơ chính trở nên tồi tệ hơn, dẫn đến chu trình đốt cháy luẩn quẩn và các vấn đề nghiêm trọng sau đây:
(1) Rủi ro của vật chủ
① Áp suất nổ không ổn định khiến vòng piston bị vỡ và rò rỉ không khí.
② Tốc độ và mất công suất không ổn định của động cơ diesel hàng hải.
③ Khi xe cơ giới ở Hồng Kông đốt nhiên liệu có độ nhớt cao, động cơ chính sẽ khó khởi động.
④ Động cơ chính chạy ở tốc độ cực thấp, phun nhiên liệu phun ra kém, ngoài ra, do tốc độ tăng áp giảm, áp suất làm sạch tương đối giảm, dẫn đến quá trình đốt cháy kém.
⑤ Khi máy chủ chạy ở tải cực thấp, lượng dầu xi lanh phun ra giảm theo tỷ lệ với tốc độ máy chủ, nhưng tải tăng hoặc giảm tỷ lệ với lũy thừa thứ ba của tốc độ máy chủ thay đổi. Do đó, nếu lượng dầu xi lanh phun ra không được điều chỉnh, lượng dầu xi lanh phun ra mỗi lần sẽ tương đối quá mức, dẫn đến lãng phí và ô nhiễm vòng piston, cửa xả hoặc van xả và hệ thống của chúng.
(2) Rủi ro của thiết bị phụ trợ
① Sự tích tụ cacbon và cặn bên trong buồng đốt và hệ thống xả tăng lên, làm tăng nguy cơ xảy ra cháy thứ cấp trong nồi hơi xả.
② Trong quá trình lọc dầu, việc xả xỉ thường xuyên dẫn đến rò rỉ nhiên liệu quá mức, khiến mức chất lỏng trong thùng chứa cặn dầu tăng nhanh và làm tăng số lượng cảnh báo mức cao.
③ Do quá trình đốt cháy kém, cổng thu khí tăng tốc, van xả và bộ tăng áp bị nhiễm bẩn, tạo ra một vòng luẩn quẩn làm trầm trọng thêm quá trình đốt cháy và làm tăng nguy cơ trục trặc, chẳng hạn như gãy vòng piston, cháy quạt gió phụ, cháy đầu piston, nứt ống lót xi lanh, đánh lửa ống xả và hỏng bộ tăng áp.
④ Khi động cơ chính chạy ở tốc độ cực thấp (dưới 50% tải) và đốt nhiên liệu có độ nhớt cực cao, lượng hơi nước do lò hơi khí thải tạo ra không đủ, cần phải khởi động lò hơi phụ. Nếu không nắm bắt đúng điểm quan trọng này, có nguy cơ cao khiến động cơ chính hoạt động không ổn định và tăng chi phí.
Kiểm soát rủi ro giảm tốc độ tàu và đốt cháy nhiên liệu có độ nhớt cực cao để ứng phó với những rủi ro trên.
Bằng cách tối ưu hóa động cơ chính với kim phun van trượt, công nghệ tăng áp T/CCUT-OUT, kim phun dầu xy lanh điện tử Alpha ACC (hệ số phun) và nhiên liệu có độ nhớt cực cao, kết hợp với quản lý khoa học, có thể tránh hoặc giảm thiểu một loạt rủi ro do điều hướng tốc độ cực thấp và quá trình đốt cháy nhiên liệu có độ nhớt cực cao, do đó đạt được mục tiêu giảm chi phí và cải thiện hiệu quả.