Tìm hiểu nhiên liệu CNG

Khí thiên nhiên được nén tới áp suất 200 – 250 bars, ở nhiệt độ môi trường đề giảm thể tích bồn chứa, tăng hiệu suất và giảm chi phí vận chuyển bằng các phương tiện vân tải đường bộ,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA

KHOA Ô TÔ

CHỦ ĐỀ :TÌM HIỂU NHIÊN LIỆU CNG

NHIÊN LIỆU CNG

I GIỚI THIỆU

1 Nguồn gốc

Khí thiên nhiên được tạo ra từ sinh vật phù du, các

vi sinh vật sống dưới nước bao gồm tảo và động vật nguyên sinh, khi các vi sinh vật này chết đi và tích tụ trên đáy đại dương, chúng dần bị chôn đi và xác của chúng được nén dưới các lớp trầm tích Trải qua hàng triệu năm, áp suất và nhiệt đã chuyển hóa các chất hữu cơ này thành khí thiên nhiên

NHIÊN LIỆU CNG

2 Khái niệm

CNG (Compressed Natural gas) là khí nén thiên

nhiên được khai thác từ các mỏ khí tự nhiên hay

là khí đồng hành trong quá trình khai thác dầu

mỏ, qua thiết bị làm sạch để loại bỏ các tạp chất

và các cấu tử nặng, vận chuyển bằng đường ống

tới Nhà máy nén khí hay nén trực tiếp vào các tàu

chở CNG Khí thiên nhiên được nén tới áp suất

200 – 250 bars, ở nhiệt độ môi trường đề giảm

thể tích bồn chứa, tăng hiệu suất và giảm chi phí

vận chuyển bằng các phương tiện vân tải đường

bộ, đường sắt, đường thủy.Tại nơi tiêu thụ, CNG

được gia nhiệt và giảm áp qua cụm thiết bị PRU –

Pressure Reducer Unit, tới áp suất yêu cầu của

khách hàng (thường là 3 Bar).

NHIÊN LIỆU CNG

3 Thành phần

Thành phần khí chủ yếu là CH4

(84%), C2H6 (12%), khi cháy sinh ra

ít khí CO2, làm cho môi trường sạch

hơn, không gây hiệu ứng nhà kính

Trong tương lai, sẽ thay thế cho các

loại nhiên liệu như xăng, dầu… Vì là

loại nhiên liệu được khai thác muộn

hơn so với dầu thô, trữ lượng hiện tại

còn nhiều trong khi đó dầu thô ngày

càng cạn kiệt.

Giới hạn dưới thể tích bốc cháy (%V) 0.50 0.60

Năng lượng đánh lửa tối thiểu (mJ) 0.33 0.26

Nhiệt độ đoạn nhiệt của màng lửa (K) 2227 2266

Thành phần hóa học %C

H

O

75 25 0

85.4 14.6 0

cơ cháy, nổ do sự tích tụ khí

NHIÊN LIỆU CNG

II LỢI ÍCH KHI SỬ DỤNG

1 Tiết kiệm nhiên liệu

Khi so sánh với xăng thì không thể phủ nhận là LPG/CNG giúp tiết kiệm được một khoản tiền lớn Tuy nhiên, nếu tính một galông đi được bao nhiêu dặm thì nhiên liệu LPG không hiệu quả như xăng Vì thế, cách tốt nhất để tính được sự tiết kiệm là ước tính xem chi phí đi 1000 dặm bằng xăng so với 1000 dặm bằng nhiên liệu LPG như thế nào.

Sự tiết kiệm nhiên liệu cho lái xe của các phương tiện kinh doanh vận tải có thể rất lớn Với tổng số quãng đường đi là 50.000 dặm thì một phương tiện kinh doanh vận tải hàng năm có thể tốn 6.500 bảng Anh (nếu sử dụng xăng) hoặc 5.356 bảng Anh (nếu sử dụng diezen) Chi phí trung bình để đi một quãng đường như vậy chỉ là 3.744 bảng Anh đối với LPG và 3.183 bảng Anh đối với CNG Tại Việt Nam trong gần 6 năm thực

tế sử dụng (2007-2013), so với xăng/dầu mức tiết kiệm chi phí nhiên liệu trên cùng một quãng đường là từ 20-30% đối với LPG và 30-40% đối với CNG.

NHIÊN LIỆU CNG

2 Sử dụng LPG/CNG an toàn hơn xăng hay diezen

Hệ thống sử dụng LPG/CNG làm việc theo chu trình kín, tất cả các thiết bị chuyên dụng đều được kiểm nghiệm nghiêm ngặt trước khi xuất xưởng, được kiểm định an toàn lần đầu bởi cơ quan nhà nước có thẩm quyền trước khi đưa vào sử dụng và kiểm định định kỳ theo quy định Ngoài ra, riêng bình chứa LPG/CNG luôn được kiểm định kỹ thuật an toàn định kỳ tối thiểu 5 năm 1 lần Các bình chứa LPG/CNG được trang bị thiết bị dừng khẩn cấp khi xe gặp

sự cố

NHIÊN LIỆU CNG

3 Giảm chi phí bảo dưỡng

Xe ô tô sử dụng LPG/CNG cho thấy các động cơ của xe bền hơn và khí LPG/CNG cháy sạch, không thải ra các chất độc hại, dầu bôi trơn ít bị bẩn Chi phí bảo dưỡng buzi, pit-tông, … cũng giảm xuống

4 Luôn sẵn có những ưu đãi của chính phủ

Chính phủ đưa ra những ưu đãi đối với các chủ xe ô tô, tàu biển, và những doanh nghiệp chuyển sang sử dụng LPG hay những nhiên liệu thân thiện với môi trường khác

5 Không có sự ảnh hưởng về hoạt động của động cơ

Nhiều chủ ô tô cho rằng chuyển sang sử dụng LPG/CNG sẽ làm giảm hoạt động của ô tô - đây là một quan niệm sai khá phổ biến Sự thật là sử dụng LPG/CNG thì nó sẽ ảnh hưởng không đáng kể và hầu hết không nhận thấy sự khác biệt

NHIÊN LIỆU CNG

6 Giảm ô nhiễm môi trường

Nguyên nhân cơ bản dẫn đến chất lượng không khí thấp ở

Anh thường bị chính phủ đổ lên đầu những nhiên liệu

truyền thống như xăng hay diezen Các phương tiện đi lại

thải ra một hỗn hợp các khí độc hại bao gồm Sulphur

Dioxide Hydrocarbons, các hạt bụi nhỏ và một ít Nitric

Oxides.Chất lượng không khí kém do mức khí độc cao sẽ

đánh vào các chi phí xã hội mà chủ yếu liên quan tới chi

phí chăm sóc sức khoẻ Những vấn đề sức khoẻ do các khí

độc hại này thải vào môi trường gây ra bao gồm bệnh suy

tim, các vấn đề về hô hấp, viêm phế quản.Theo nghiên cứu

của Hội đồng quản lý tỉnh Norfolk, về căn bản, những ô tô

sử dụng LPG ít thải ra chất độc hơn Các cá nhân và tổ

chức sử dụng những nhiên liệu và công nghệ ô tô thân

thiện với môi trường không chỉ tiết kiệm chi phí cho bản

thân họ mà còn cho cả xã hội.

NHIÊN LIỆU CNG

III CÁC PHƯƠNG PHÁP CUNG CẤP KHÍ CNG

1 Cung cấp khí CNG dùng bộ hòa trộn

Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất

200 bar, khi khởi động động cơ van bình sẽ mở ra cho

nhiên liệu CNG đi vào bộ giảm áp Tại bộ giảm áp, áp

suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc, nhờ

độ chân không ở họng venturi thấp hơn áp suất khí trời

nên CNG được hút vào đường nạp, lưu lượng CNG

cung cấp được khống chế bởi bộ giảm áp và độ chân

không ở họng ống venturi, nhiên liệu CNG đi vào bộ

hỗn hợp hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp

nhiên liệu đi vào buồng cháy.

Bộ hòa trộn kiểu họng venturi được sử dụng phổ biến

cho tất cả những loại nhiên liệu khí ( LPG, CNG, ) vì

việc hòa trộn đơn giản, phù hợp đối với nhiên liệu khí

Vì vậy kết cấu của hệ thống cung cấp sử dụng bộ hòa

trộn sẽ đơn giản làm cho giá thành rẻ.

Sự cung cấp CNG liên tục làm hạn chế khả năng khống

chế tỷ lệ không khí/CNG, để khắc phục nhược điểm

trên ta dùng phương án sử dụng bộ hòa trộn kết hợp

với van tiết lưu và van công suất

NHIÊN LIỆU CNG

2 Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ

trộn kết hợp với van tiết lưu và van công

suất

Khi bật khóa điện, dòng điện qua cuộn dây sih ra

một từ tính làm van điện từ mở ra cho khí CNG

nén từ bình chứa áp suất cao đến bộ giảm áp, tại bộ

giảm áp áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị

làm việc khoảng 0,8 đến 1,5 bar, sau đó nhiên liệu

được qua bộ lọc áp suất thấp trước khi đi vào van

tiết lưu, van tiết lưu được điều khiển tự động bởi

bộ vi xử lý, lưu lượng CNG cung cấp được khống

chế bởi bộ giảm áp, tiết diện lưu thông của van tiết

lưu và độ chân không ở ống venturi, tiết diện lưu

thông của van tiết lưu được điều khiển tương ứng

với phần trăm vị trí bướm ga thông qua cảm biến

vị trí bướm ga Nhiên liệu đi vào bộ hỗn hợp hòa

trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu đi

vào buồng cháy.

Khí CNG không những chỉ định lượng bởi độ chân

không trong ống venturi mà còn bởi sự thay đổi độ

tiết lưu trên đường nạp, sự điều chỉnh mức độ tiết

lưu trên đường nạp được thực hiện nhờ bộ vi xử lý

chuyên dụng nhận tín hiệu từ các cảm biến Khi sử

dụng bộ hòa trộn công suất của động cơ giảm đi

khoảng ( 5-8%) do tổn thất lượng không khí nạp

tại họng và do CNG chiếm chỗ

NHIÊN LIỆU CNG

3 Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trên đường nạp

Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar Khi bật khóa điện khởi

động động cơ, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm van điện từ mở ra cho

CNG nén từ bình chứa đến bộ giảm áp Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm

xuống giá trị làm việc, sau đó nhiên liệu qua bộ lọc áp suất thấp trước khi dẫn đến vòi

phun Vòi phun được bộ vi xử lý điều khiển một cách tự động, thời gian phun được điều

khiển tương ứng tỷ lệ với phần trăm vị trí tay ga thông qua cảm biến vị trí tay ga Bộ xử

lý này nhận phần lớn các tín hiệu cần thiết từ hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG Hệ

thống phun CNG trên đường nạp bao gồm các hệ thống cơ bản sau:

Hệ thống cung cấp CNG: gồm bình chứa, van điện từ, bộ điều hòa áp suất, vòi phun

CNG Do đặc thù riêng của nhiên liệu CNG nên áp suất cần thiết để cung cấp nhiên liệu

đến vòi phun là 5 bar để tránh hiện tượng hóa hơi trên đường ống nhiên liệu.

Hệ thống điều khiển gồm các cảm biến ghi nhận thông tin về chế độ làm việc của động

cơ, ECU xử lý các thông tin nhận được từ các cảm biến và phát tín hiệu điều khiển đến

các vòi phun CNG để điều khiển thời gian mở vòi phun cung cấp CNG Các tín hiệu

điều khiển tới vòi phun là các xung thời gian có độ dài tương ứng tỷ lệ với lượng CNG

cần phun vào ống góp nạp Các loại cảm biến trong hệ thống gồm: cảm biến vị trí tay

ga, cảm biến tốc độ động cơ, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nồng độ oxy Trong bộ vi xử lý

có bổ xung thêm cảm biến đo áp suất bình chứa nhiên liệu CNG, từ đó tín hiệu được

ECU xử lý phát tín hiệu điều khiển tới vòi phun.

Hệ thống phun CNG trên đường nạp cho phép cải thiện được tính năng của động cơ và

mức độ phát ô nhiễm Khác với bộ hòa trộn, hệ thống này phun nhiện liệu dưới áp suất

khoảng 5 bar Điều này cho phép cung cấp 1 lượng nhiên liệu chính xác theo chế độ làm

việc của động cơ Mặt khác do không có họng venturi nên hệ số nạp được cải thiện đáng

kể Phun nhiên liệu CNG được thực hiện theo phương án riêng rẽ nên giảm khả năng

hồi lưu ngọn lửa vào đường nạp, cải thiện được sự đồng đều nhiên liệu cung cấp cho

các xi lanh của động cơ Việc khống chế lưu lượng CNG nạp vào xi lang được thực hiện

nhờ bộ vi xử lý

NHIÊN LIỆU CNG

4 Cung cấp CNG cho động cơ bằng

phương pháp phun trực tiếp vào buồng

cháy

Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm vì

nó cho phép đồng thời làm giảm mức độ

gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của

động cơ Phun trực tiếp CNG vào buồng

cháy cho phép kết hợp các ưu điểm của

khí thiên nhiên và quá trình cháy của hỗn

hợp nghèo phân lớp Mặt khác, hệ thống

phun CNG còn thừa hưởng ưu thế của

nhiên liệu nén ban đầu nên không cần

bơm nhiên liệu áp suất cao Động cơ có

thể hoạt động không có tổn thất hệ số nạp

và ở điều kiện hỗn hợp nghèo Nhược

điểm chính của hệ thống này là đòi hỏi kĩ

thuật chế tạo à điều chỉnh chính xác hệ

thống phun vì vậy đắt tiền

NHIÊN LIỆU CNG

IV THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

Hiện nay từ tập đoàn dầu khí có 02 công ty: Công

ty Cổ phần khí CNG và Công ty Cổ phần khí hoá

lỏng miền Nam Tiên phong thực hiện kinh doanh

khí CNG khai thác từ đường ống dẫn khí quốc gia

Phú Mỹ, Mỹ Xuân trong phạm vi cung cấp không

quá bán kính 150 km Các mỏ khí Tiền Hải, tỉnh

Thái Bình dẫn trực tiếp đến các nhà máy sử dụng

không quá 1 km Nói chung việc cung cấp tiêu thụ

cho thị trường không đáng kể Chỉ tập trung chủ

yếu cho các nhà máy khí điện và sản xuất đạm.

Phần thị trường cần được cung cấp còn lại là một

con số rất lớn và cần tất cả các công ty kinh doanh

phân phối, các công ty xăng, dầu trong cả nước

cùng thực hiện thì lợi ích quốc gia mới được thể

hiện và người dân mới được hưởng lợi từ tài

nguyên trong nước.

 Xe buýt CNG chạy tuyến xe

buýt số 1 tại TPHCM

NHIÊN LIỆU CNG

Sản xuất và đưa xe buýt sử dụng khí CNG vào hoạt động là một trong những chủ trương lớn của Chính phủ, Bộ GTVT và UBND TPHCM UBND TPHCM đã đề xuất và được Chính phủ, Bộ GTVT cho phép Công ty Xe khách Sài Gòn được miễn giảm thuế khi nhập khẩu gần 30 chiếc xe buýt sử dụng khí CNG Trong kế hoạch phát triển vận tải hành khách công cộng đến năm 2020, TPHCM xác định rõ việc ưu tiên phát triển giao thông xanh để bảo vệ môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu Việc giao Samco sản xuất 300 xe buýt sử dụng khí CNG là một phần trong kế hoạch này Vấn đề còn lại hiện nay là công tác triển khai thực hiện chủ trương của các sở, ngành và đơn vị liên quan Ông Nguyễn Hồng Anh, Tổng Giám đốc Samco, cho biết, nếu không có gì thay đổi, trong tuần này Samco sẽ trình Sở KH-

ĐT, Sở GTVT kế hoạch sản xuất 300 xe buýt sử dụng khí CNG (chiếc xe vừa sản xuất mới là thử nghiệm) Trên cơ sở dự án của Samco, Sở KH-ĐT

và Sở GTVT sẽ xem xét, đề xuất cơ chế hỗ trợ Samco sản xuất xe

NHIÊN LIỆU CNG

Riêng đối với các đơn vị vận tải, hiện vẫn đang sử dụng định mức trợ giá cho xe chạy bằng nhiên liệu xăng, dầu cho xe chạy bằng khí CNG Mức trợ giá cho xe chạy bằng xăng, dầu cao hơn khoảng 20% - 25% so với chi phí tiêu hao nhiên liệu thực sự của

xe sử dụng khí CNG và khoản chênh lệch này được các đơn vị vận tải coi là khoản hỗ trợ cho việc đầu tư và sử dụng loại xe buýt thân thiện với môi trường của mình Tuy nhiên, về lâu dài, các HTX vẫn mong muốn có sự hỗ trợ của Nhà nước một cách cụ thể hơn Mức giá 2,6 tỷ đồng/xe buýt sử dụng khí CNG là mức giá khá cao so với giá 1,7 tỷ - 1,8 tỷ đồng/chiếc xe buýt cùng loại nhưng sử dụng xăng, dầu làm nhiên liệu

NHIÊN LIỆU CNG

Ngày 18-4, Samco đã cho xuất xưởng xe buýt sử dụng khí CNG đầu tiên được sản xuất trong nước Sở GTVT TPHCM yêu cầu Samco đến tháng 4-2014 phải sản xuất xong 300 xe buýt sử dụng khí CNG phục vụ hoạt động vận tải hành khách công cộng của thành phố Sở GTVT TPHCM sẽ

đề xuất thêm những chính sách hỗ trợ phát triển xe buýt sử dụng khí CNG như miễn thuế nhập khẩu khung gầm xe, đơn vị xe buýt sử dụng xe được hưởng số tiền có được từ tiết kiệm năng lượng do sử dụng loại xe buýt dùng khí CNG Sở GTVT TPHCM sẽ chủ động làm việc với Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam để lắp đặt thêm trạm cung cấp khí CNG cho

xe buýt thành phố Hiện nay, tại TPHCM có khoảng 30 xe buýt sử dụng khí CNG hoạt động nhưng tất cả đều là xe nhập khẩu.

NHIÊN LIỆU CNG

Tiềm năng phát triển của CNG

Công nghệ khí nén thiên nhiên CNG lần đầu tiên xuất hiện tại Việt Nam năm 2008 bằng sự ra đời của nhà máy khí thiên nhiên CNG tại Khu Công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-

Vũng Tàu Và vào tháng 5-2010, để hạn chế ô nhiễm môi trường, chống biến đổi khí hậu, vì môi trường xanh sạch, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã chuyển đổi và sử dụng nhiên liệu khí nén CNG cho toàn bộ xe ô tô tại các đơn vị thành viên của tập đoàn trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh và tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu (ước

khoảng 600 xe).

NHIÊN LIỆU CNG

Hiện tại, ở phía Nam đã có 2 trạm nạp khí nén CNG cho các phương tiện giao thông vận tải: một trạm ở Phú Mỹ, Đồng Nai và một trạm ở gần khu vực sân bay Tân Sơn Nhất, TP HỒ CHÍ MINH Và được cung cấp chủ yếu từ Công ty CNG Việt Nam và Công ty cổ phần Kinh doanh Khí hóa lỏng Miền Nam (PGS) có nhà máy đặt tại Khu công nghiệp Phú Mỹ I (Bà Rịa- Vũng Tàu) với tổng công suất 150 triệu mét khối mỗi năm

Theo thống kê, có gần 500 công ty sản xuất trong các khu công nghiệp gần

đó có khả năng sử dụng thêm 338 triệu mét khối khí đốt/năm Nguồn cung khí ở Việt Nam sẽ tăng 11%/năm trong giai đoạn 2013 -2017 Bên cạnh đó,

đề án sản xuất 300 xe bus chạy bằng khí nén thiên nhiên CNG và đưa vào hoạt động vào tháng 4 năm nay của UBND TP Hồ Chí Minh đã được phê duyệt sẽ góp phần làm tăng cầu tiêu thụ khí CNG trong nước năm 2014