Công nghệ sản xuất và ứng dụng của CNG

Để giảm lượng phát thải khí gây ô nhiễm môi trường, mà nguyên nhân chủ yếu từ các phương tiện giao thông, thì song song với việc sử dụng nhiên liệu xăngdiesel chất lượng cao hay nhiên liệu thay thế (biodiesel, rượu, năng lượng điện...) thì nguồn nhiên liệu khí, đặc biệt là CNG rất có triển vọng do các ưu điểm: giá thành rẻ, công nghệ đơn giản, trữ lượng khí thiên nhiên lớn. Tài liêu cung cấp những thông tin quan trọng về nhiên liệu CNG, như: tính chất hóa lý, công nghệ sản xuất, phương pháp chiêt nạp, vận chuyển, so sánh ưu nhược điểm của CNG với LNG hay LPG trong sử dụng...

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

CNG

Công nghệ Ứng dụng

Nội dung

 Đặt vấn đề

Khí thải từ GTVT so với tổng lượng khí thải (%)

không bay hơi

Chất thải rắn

Môi trường

Các biện pháp khắc phục

 Xăng và diesel chất lượng cao

 Nhiên liệu thay thế:

 Công nghệ chế biến đơn giản

 Trữ lượng khí thiên nhiên lớn

Từ rất sớm, khí tự nhiên đã được chứa trong các bong bóng

áp suất thấp sử dụng cho các phương tiện giao thông thời đó

Circa 1930

Gas cho GTVT

Khí thải xe chạy bằng CNG

 NOx trong khÝ th¶i thÊp h¬n Diesel

 SO2 trong khÝ th¶i thÊp h¬n Diesel

 CO2 trong khÝ th¶i thÊp h¬n Diesel

 Bôi th¶i r¾n thÊp h¬n Diesel

Trạm nạp CNG

Xe sử dụng CNG pha H 2

Tính chất hoá l{ CNG Xăng Diesel

Metan (min.) 88 mol%

CNG - Thành phần

Metan Etan C3+

C6+

H2 CO O2 N2+CO2

S tổng H2O

Vận chuyển khí tự nhiên

Bằng đường ống dẫn

Bằng tàu biển LNG

Bằng tàu biển CNG

LNG CNG

Thể tích vận chuyển: 140.000 m3 100.000 m3

Khối lượng vận chuyển: 60.000 tấn 20.000 tấn

So sánh vận chuyển CNG-LNG

Vận chuyển CNG

Trường hợp CNG được sản xuất rất xa nơi tiêu thụ: CNG sản xuất tại các nhà máy được vận chuyển đến nơi tiêu thụ bằng tàu và bằng Trailer:

 Tàu sẽ vận chuyển CNG từ nhà máy sản xuất đến kho chứa

 Trailer vận chuyển CNG từ kho chứa đến các trạm con

Trường hợp nhà máy sản xuất không xa nơi tiêu thụ và có đường bộ kết nối: CNG được vận chuyển trực tiếp từ nơi

sản xuất đến các trạm con bằng Trailer

Vận chuyển bằng tàu

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Tàu biển vận chuyển CNG

Trailer là sự kết hợp giữa phương tiện vận tải và hệ thống

tồn trữ thiết kế riêng để vận chuyển khí nén gồm:

 cylinder chứa khí

 hệ thống vận hành nạp – chuyển khí



Công nghệ sản xuất CNG

Công nghệ sản xuất CNG

Thiết bị hút khí

Thiết bị sấy khí

Màng ngăn

2 cấp

Thiết bị nén khí

Thiết bị trao đổi Biogas

Sơ đồ nguyờn lý BCNG

Cơ cấu truyền động

Thiết bị phân phối CNG

Xe ôtô

Sấy khí Tái sinh

Gia nhiệt Màng ngăn 2 cấp

Sơ đồ nguyên lý LCNG

BÓ chøa

HÖ thèng Tăng áp

ThiÕt bÞ Ho¸ h¬i

ThiÕt bÞ Ph©n phèi CNG

ThiÕt bÞ Gia nhiÖt

Xe «t«

CNG

Máy nén 3 cấp nằm ngang

Thiết bị trao đổi

Thiết bị phân phối

Xe ô tô

Dãy bình chứa

vị trí cao

Dãy bình chứa

vị trí trung

Dãy bình chứa

vị trí thấp

nÐn khÝ

Hệ thống van điều khiển

Dãy bình chứa áp suất cao

Thiết bị

phân phối

CNG

của SunGas

Thiết bị

phân phối

CNG của

Gardner Denver

Trạm nạp CNG Gardner Denver

Trạm nạp CNG SULZER

Sử dụng

Xe bus chạy bằng CNG

 Xe chạy bằng hỗn hợp của hai nhiên liệu

(dual fueled vehicle)

 Có các bình chứa riêng rẽ

 Phun cả hai loại nhiên liệu vào buồng đốt

Phương pháp nạp nhiên liệu

Sơ đồ nạp chậm

Thiết bị tách bụi và ẩm

Thiết bị phân phối

éầu nạp nhiên liệu

Sơ đồ nạp nhanh

cng

Thiết bị tách bụi và ẩm

Thiết bị phân phối éầu nạp

Sơ đồ nạp nhanh

Ưu điểm khi sử dụng CNG

 Giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường

 Chi phí sản xuất thấp

 Giảm chi phí nhiên liệu 15-50%

 Thuận lợi khi vận hành

 An toàn khi sử dụng

Quá trình công nghệ Xăng Diesel LPG CNG

Chi phí nhiên liệu

Quãng đường

Tiêu hao nhiên liệu

Giá nhiên liệu

(VNđ)

Chi phí (VNđ)

Thuận lợi khi vận hành

An toàn khi sử dụng

Nhu cầu ngày càng tăng

Nhu cầu tiêu thụ khí CNG cho GTVT ở Mỹ

0 5 10 15 20 25

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Nhược điểm khi sử dụng CNG

 Chi phí hoạt động của trạm nạp lớn

 Giá thành bộ chuyển đổi cao

 Tăng tải trọng của xe

 Giảm không gian sử dụng

 CNG có nhiệt trị thấp

 Giảm phạm vi hoạt động của phương tiện

 Công suất của động cơ giảm 8-15%

Đầu tư ban đầu

Tổng chi phí

Chi phí bảo dưỡng

Chi phí năng lượng

Chi phí trạm nạp mỗi năm (USD)

Bình

chứa

CNG

Bình chứa CNG

Bình CNG cho xe ôtô con

Xe buýt 300-500 km/ngày

1400 kg

300 kg Tổng

CNG Xăng