Đánh giá hiệu suất phân ly của thiết bị phân ly dầu – nước bằng phương pháp điện từ trườngĐánh giá hiệu suất phân ly của thiết bị phân ly dầu – nước bằng phương pháp điện từ trườngĐánh giá hiệu suất phân ly của thiết bị phân ly dầu – nước bằng phương pháp điện từ trườngĐánh giá hiệu suất phân ly của thiết bị phân ly dầu – nước bằng phương pháp điện từ trườngĐánh giá hiệu suất phân ly của thiết bị phân ly dầu – nước bằng phương pháp điện từ trường
Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHÂN LY DẦU – NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN TỪ TRƯỜNG 1.1 Tổng quan công trình nghiên cứu Hiện giới, phương pháp phân ly dầu – nước công nghệ điện từ trường giai đoạn nghiên cứu, kết công bố dạng báo, chưa có thiết bị thương mại hóa chưa áp dụng vào thực tế Phương pháp nghiên cứu một số sở nghiên cứu của Nhật Kết nghiên cứu công bố một số báo như: “Nghiên cứu phương pháp điện từ trường để phân tách dầu khỏi nước biển có nhiễm dầu sử dụng điện từ trường cao” của tác giả: M Takeda, Y Tanase T Kubozono, A, Abe, S Nishio and B Wan, Trường đại học Hàng hải Kobe, Hyogo 658-0022, Nhật [16] Bài báo “Cải tiến thiết bị phân ly dầu nước kiểu điện từ trường để tách dầu khỏi nước có nhiễm dầu sử dụng điện từ trường cao” của tác giả Minoru Takeda, Toshiki Tachibana, Teruhiko Akazawa, Kazu Nishigaki Akira Awata, Proceedings of the 7th International Symposium on Marine Engineering Tokyo October 24th to 28th 2005 [7] 1.1.1 Nội dung nghiên cứu của các tác giả: M Takeda, Y Tanase T Kubozono, A, Abe, S Nishio and B Wan [8] a Nguyên lý phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường Phương pháp phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường có sơ đồ hình 1.1 Một ống hình hộp chữ nhật mà có đặt cặp cực song song theo phương Y hình vẽ Các cặp cực cấp điện áp một chiều khoảng 20V Khi này, hai dãy cực xuất một từ trường E có phương chiều trùng với phương X Nước biển có nhiễm dầu dẫn vào không gian cực theo chiều của đường sức từ trường E với vận tốc lưu động vf Khi nước biển bị nhiễm điện sinh lực điện từ Ft có hướng từ xuống, phần tử dầu không bị nhiễm điện nên không sinh lực điện từ, phần từ dầu chịu tác động của lực Fnổi có hướng ngược với hướng của lực điện từ Ft Do có lực đẩy phần tử dầu chuyển động phía ngăn A ở phía (trên đường của khoang phân tách dầu có đặt một ngăn) Các phẩn tử nước biển lực điện từ tác động trọng lực xuống khỏi khoang phân ly ở ngăn B Các phần tử dầu Hướng dòng chảy L I E v Fnổi Y vf Ngăn A Vách ngăn Ngăn B Ft Y Hỗn hợp nước biển dầu Nước biển E X Các cực Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Hình 1.1.Nguyên lý phân tách dầu nước biển thủy động học từ trường b Quan sát kết bên thiết bị phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường Để quan sát kết phân tách dầu khỏi nước có nhiễm dầu phương pháp thủy động học từ trường, nhóm nghiên cứu xây dựng sơ đồ thử nghiệm quan sát hình 1.2 Đèn chiếu Gương Cuộn dây tạo từ trường Cửa số Ống phân tách dầu Điều khiển ống telescope Camera tốc độ cao Hình 1.2 Sơ đồ quan sát kết phân tách dầu thủy động học từ trường Sơ đồ thí nghiệm phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường có sơ đồ hình 1.3 Ống phân tách dầu có hai loại loại dài 30mm cho ống 50mm cho ống Các cực chế tạo từ nhôm có bề rộng 20mm, cách 20mm Ống phân tách dầu chế tạo từ ống nhựa PVC suốt có kích thước dài 290mm, rộng 20mm cao 20mm Các cực cấp điện áp một chiều 20V, cường độ dòng điện khoảng 10A từ trường khoảng 10T Tốc độ dòng nước mẫu cho ống khoảng 50mm/s ống khoảng 20mm/s Bơm Két phân ly 800 lít Nước biển Ống chữ Y Chai N2 N2 Két nước mẫu Két xả 400 lít Cửa A Ống phân tách dầu Cuộn dây tạo từ trường Cửa B Hình 1.3 Sơ đồ thử nghiệm phân tách dầu thủy động học từ trường Kết quan sát trình phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường thể hình 1.4 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Từ tường tác động trực tiếp Cực dương Hạt dầu Cực âm Hình 1.4 Kết quan sát phân tách dầu khỏi nước thủy động học từ trường Qua kết thử nghiệm cho thấy nếuống có kích thước dài, cấp điện cho chiều dòng điện từ lên từ trường khoảng 10T hiệu phân tách dầu cao, có thể lên đến 90% 1.1.2 Nội dung nghiên cứu của các tác giả Minoru Takeda, Toshiki Tachibana, Teruhiko Akazawa, Kazu Nishigaki Akira Awata [8] a Nguyên lý phân tách dầu ống thủy động học từ trường Cũng giống nguyên lý phân tách dầu khỏi nước ở công trình trên, công trình xây dựng sở lý thuyết để phân tách dầu khỏi nước ống thủy động học từ trường hình 1.5 Cực dương Dầu Vách ngăn Hỗn hợp dàu nước Dầu nước Cực âm Ft I Fnổi Nước Hình 1.5 Nguyên lý phân tách dầu nước biển ống thủy động học từ trường b Lựa chọn vật liệu cực củaống thủy động học từ trường Bài báo chủ yếu nghiên cứu hiệu phân tách dầu cặp cực chế tạo từ loại vật liệu khác Sơ đồ thí nghiệm phương pháp phân tách dầu Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường khỏi nước biển có nhiễm dầu ống thủy động học từ trường với vật liệu làm cặp cực khác thể hình 1.6 Hốn hợp dầu+ nước Các cặp cực tạo từ trường Bơm Két nước biển Ống phân ly Ống chữ Y Két xả dầu nước Hình 1.6 Sơ đồ nghiên cứu hiệu phân tách dầu ống thủy động học từ trường với vật liệu làm cặp cực khác Hình 1.7 sơ đồ cấu tạo ống thủy động học từ trường để phân tách dầu khỏi nước từ trường Các cặp cực Vách ngăn Nước biển chảy Nguồn DC cấp Hình 1.7.Sơ đồ cấu tạo ống thủy động học từ trường Kết thử nghiệm loại vật liệu thể hình 1.8 Kết cho thấy vật liệu làm cực có hiệu phân tách dầu tốt Titanium hiệu phân tách dầu thép Stainless steel Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Nguồn điện cấp vào (W) Thuyết minh đề tài NCKH Các loại vật liệu Hình 1.8 Các loại vật liệu làm cực 1.2 Các Bộ luật, công ước bảo vệ giữ gìn môi trường biển 1.2.1 Giới thiệu số luật bảo vệ gìn giữ môi trường biển a Luật pháp quốc tế Công ước năm 1982 của Liên Hiệp Quốc luật biển (UNLOSC)[9] bộ luật hoàn chỉnh biển thời đại chúng ta, phần XII quy định việc bảo vệ gìn giữ môi trường biển, gồm có 11 mục 46 điều khoản (từ điều 192 đến 237) Đó sở pháp lý giúp quốc gia bảo vệ gìn giữ môi trường biển của đồng thời đẩy mạnh hợp tác quốc tế để ngăn ngừa, hạn chế chế ngự ô nhiễm môi trường biển Điểm bật của Công ước xác định rõ ràng quyền hạn nghĩa vụ của quốc gia ven biển việc bảo vệ môi trường biển khỏi bị ô nhiễm Công ước quốc tế ngăn ngừa ô nhiễm biển từ tàu thủy (MARPOL 73/78)[10]: Ra đời năm 1973, bộ luật chuyên ngành hàng hải của giới, thông qua Hội nghị quốc tế ô nhiễm biển Tổ chức hàng hải quốc tế (IMO) triệu tập từ ngày 8/10 đến 2/12/1973 Công ước đưa quy định nhằm ngăn ngừa ô nhiễm gây tai nạn vận chuyển hàng hóa dầu mỏ, hàng nguy hiểm, độc hại tàu, nước, rác khí thải từ tàu Năm 1978, Công ước 1973 sửa đổi, bổ sung Nghị định thư 1978 kèm thêm phụ lục mới, thức gọi tắt MARPOL 73/78 Tiếp đến năm 1997 MARPOL 73/78 bổ sung Nghị định thư 1997 có thêm phụ lục thứ Như vậy, đến MARPOL 73/78 thực thi nghiêm ngặt ngành Hàng hải giới Ngoài ra, có khoảng 10 công ước thỏa thuận quốc tế liên quan đến việc phòng chống ô nhiễm môi trường biển áp dụng như: Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Công ước quốc tế sẵn sàng ứng phó hợp tác việc xử lý ô nhiễm dầu (OPRC) Công ước ngăn ngừa ô nhiễm biển chất thải vật liệu khác (London 1972) Các thỏa thuận khu vực để tạo điều kiện cho cảng biển kiểm tra chấp hành luật lệ bảo vệ môi trường biển của tàu cập bến b Luật pháp nước Luật bảo vệ môi trường[13] Quốc hội khóa XIII thông qua ngày 23/06/2014 Bộ Luật gồm 20 chương 170 điều khoản Chương V quy định bảo vệ môi trường biển Hải Đảo (từ điều 49 đến điều 51) với nội dung: Quy định chung bảo vệ môi trường biển hải đảo; Kiểm soát, xử lý ô nhiễm môi trường biển hải đảo; Phòng ngừa ứng phó cố môi trường biển hải đảo Điều 51 – điểm quy định: “Tổ chức, cá nhân hoạt động biển hải đảo có nguy gây cố môi trường phải có kế hoạch, nguồn lực phòng ngừa, ứng phó cố môi trường thông báo cho quan nhà nước có thẩm quyền” Điều 51 – điểm quy định: “Bộ, quan ngang bộ, quan thuộc Chính phủ Ủy ban nhân dân cấp tỉnh phạm vi nhiệm vụ, quyền hạn của có trách nhiệm cảnh báo, thông báo kịp thời cố môi trường biển tổ chức ứng phó, khắc phục hậu ” Bộ luật hàng hải Việt Nam[12] Quốc hội khóa X, kỳ họp lần thứ bảy thông qua ngày 14/6/2005 có hiệu lực thi hành từ ngày 1/4/2006.Đây bộ luật chuyên ngành có 18 chương với 261 điều khoản Chương II (Tàu biển), Mục nói “An toàn hàng hải, an ninh hàng hải phòng ngừa ô nhiễm môi trường” Điều 28, điểm quy định: “Tàu biển chuyên dùng để vận chuyển dầu mỏ, chế phẩm từ dầu mỏ hàng hóa nguy hiểm khác bắt buộc phải có bảo hiểm trách nhiệm dân của chủ tàu ô nhiễm môi trường hoạt động vùng nước cảng biển vùng biển Việt Nam” Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 26: 2010/BGTVT)[14] Quy phạm hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm biển của tàu Mục 2.2, chương quy định lưu lượng của bơm phân ly đường ống của hệ thống phân ly sau: (2) Phải trang bị bơm thỏa mãn yêu cầu sau để xả cặn dầu khỏi két: (a) Không dùng chung với bơm nước đáy tàu nhiễm dầu (b) Bơm phải kiểu phù hợp để xả cặn lên bờ (c) Tổng cột áp phải 40 m lớn Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường (d) Sản lượng của bơm Q1 Q2 sau đây, lấy sản lượng lớn Tuy nhiên, tàu giai đoạn đóng trước ngày 31.12.1991, có thể miễn yêu cầu Ngoài ra, ở tàu không chạy tuyến quốc tế, sản lượng bơm có thể lấy 0,5 (m3/h): Hoặc Q2 = 2,0 (m3/h) Trong đó: V: Là V1 V2 nêu ở 2.2.1-1(1) của phần t = (e) Cột áp hút thực tế của bơm phải thỏa mãn yêu cầu sau: 3,0 m: P ≤ 15.000 (kW); 3,5 m: P > 15.000 (kW) Trong đó: P công suất liên tục lớn của máy Mục 2.3, chương quy định thiết bị phân ly dầu nước 15ppm, hệ thống ghi kiểm soát xả dầu dùng cho nước đáy tàu két giữ nước đáy tàu sau: Thiết bị phân ly dầu nước 15ppm (Hệ thống lọc dầu) phải thỏa mãn yêu cầu ở (1), (2) (3) sau tùy theo kiểu kích thước của tàu vùng khai thác: (1) Phải có thiết kế Đăng kiểm chấp thuận phải bảo đảm cho hỗn hợp dầu nước sau qua hệ thống lọc phải có hàm lượng dầu không 15ppm (2) Hệ thống lọc dầu phải thỏa mãn yêu cầu ở (1) phải lắp đặt một thiết bị báo động ánh sáng âm có kiểu duyệt, tự hoạt động hàm lượng dầu nước thải vượt 15ppm, tự hoạt động chức đo đạc bị sai sót hư hỏng (3) Hệ thống lọc dầu phải thỏa mãn yêu cầu ở (2) trang bị một thiết bị ngừng xả tự động cho đảm bảo tự động dừng hệ thống hàm lượng dầu nước thải vượt 15ppm Hệ thống đường ống của hệ thống lọc dầu phải phù hợp với hệ thống đường ống khác 2.3.2 Hệ thống ghi kiểm soát việc xả dầu dùng cho nước đáy tàu Hệ thống ghi kiểm soát việc xả dầu phải kiểu Đăng kiểm phê duyệt phải có chức sau: (1) Phải lắp đặt thiết bị có khả ghi liên tục hàm lượng dầu tính phần triệu (ppm) (2) Chức ghi nói đến ở (1) phải bao gồm thời gian ngày, tháng (3) Các chức phải hoạt động đồng thời với bắt đầu xả của dòng thải biển Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường (4) Khi hàm lượng dầu của dòng nước thải vượt 15ppm, có sai sót hư hỏng của bộ phận đo đạc, tín hiệu báo động ánh sáng âm phải phát với việc tự động ngừng xả hỗn hợp dầu 1.2.2 Giới thiệu tóm tắt nghị MEPC 107(49) của Ủy ban bảo vệ môi trường của IMO a Thiết bị phân ly dầu nước -1 Thiết bị phân ly dầu nước phải thỏa mãn yêu cầu từ (1) đến (3) sau có sản lượng yêu cầu ở (-4), tùy theo kiểu kích thước của tàu vùng khai thác: (1) Phải Đăng kiểm công nhận kiểu nêu ở (-3) phải bảo đảm cho hỗn hợp dầu nước sau qua hệ thống phân ly dầu nước phải có hàm lượng dầu không 15ppm (2) Thiết bị phân ly dầu nước phải thỏa mãn yêu cầu ở (1) phải lắp đặt một thiết bị báo động ánh sáng âm có kiểu duyệt, tự hoạt động hàm lượng dầu nước thải vượt 15 ppm tự hoạt động chức đo đạc bị sai sót hư hỏng (3) Thiết bị phân ly dầu nước phải thỏa mãn yêu cầu ở (2) trang bị một thiết bị ngừng xả tự động cho tự động dừng hệ thống hàm lượng dầu nước thải vượt 15 ppm -2 Hệ thống đường ống của thiết bị phân ly dầu nước phải phù hợp với hệ thống đường ống của tàu sau: (1) Thiết bị phân ly dầu nước phải phù hợp cho việc sử dụng tàu phải thuận tiện cho việc bảo dưỡng (2) Phải có một điểm lấy mẫu ở phần ống thẳng đứng của ống xả nước từ thiết bị phân ly dầu nước, gần cửa tốt (hình 1.15) (3) Việc bố trí tàu để lấy mẫu từ đường ống xả của thiết bị phân ly dầu nước 15 ppm phải cho mẫu nước thể trung thực nước xả từ thiết bị phân ly dầu nước, với đầy đủ áp suất lưu lượng (4) Sản lượng của bơm cấp (bơm cho thiết bị phân ly dầu nước) không vượt 110% sản lượng định mức của thiết bị phân ly dầu nước, kích cỡ của bơm mô tơ lai Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Hình 1.9 Bố trí đường ống thiết bị phân ly dầu nước (5) Sơ đồ bố trí hệ thống phải cho toàn bộ thời gian tác động (kể thời gian tác động của thiết bị báo động 15 ppm) đường xả nước từ thiết bị phân ly dầu nước hàm lượng dầu vượt 15 ppm hoạt động của thiết bị ngừng xả tự động mạn tàu phải ngắn tốt mọi trường hợp phải không 20 giây (áp dụng tàu có GT≥10.000) (6) Thiết bị phân ly dầu nước phải có biển gắn cố định có ghi mọi giới hạn hoạt động lắp đặt (7) Thiết bị ngắt tự động ngừng xả phải bao gồm một van bố trí đường ống xả nước từ thiết bị phân ly dầu nước 15 ppm tự động chuyển hướng hỗn hợp nước xả từ hướng xả mạn tàu sang xả vào đáy tàu két nước đáy tàu, hàm lượng dầu nước xả vượt 15 ppm (áp dụng tàu có GT≥ 10.000) (8) Phải trang bị phương tiện tái tuần hoàn, ở phía sau của thiết bị ngắt tự động gần sát đầu xả mạn để đảm bảo thiết bị phân ly dầu nước, kể thiết bị báo động 15 ppm thiết bị ngắt tự động, có thể thử hoạt động van xả mạn bị đóng (áp dụng tàu có GT≥ 10.000) (9) Phải bố trí hệ thống kiểu an toàn sau cố (fai-safe) để tránh trường hợp xả mạn thiết bị phân ly dầu nước bị hỏng -3 Thiết bị phân ly dầu nước phải công nhận kiểu phù hợp với yêu cầu sau: (1) Đối với tàu có giai đoạn đầu của trình đóng tàu hoán cải lớn vào sau ngày 01 tháng 01 năm 2005: Nghị MEPC 107(49) của IMO (2) Đối với tàu khác (a) trên, có giai đoạn đầu của trình đóng vào sau ngày 30 tháng năm 1994: Nghị MEPC 60(33) của IMO (3) Đối với tàu tàu nêu ở (a) (b) trên: A 393(X) của IMO Sản lượng xử lý của thiết bị phân ly dầu nước (Q, m3/h) không nhỏ giá trị sau: Q= 0,00044 x tổng dung tích tàu có tổng dung tích 1000 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Tổng quan thiết bị phân ly dầu – nước phương pháp điện từ trường Q = 0,4+0,00004 x tổng dung tích tàu có tổng dung tích từ 1.000 đến 40000 Q= tàu có tổng dung tích từ 40.000 trở lên b Hệ thống điều khiển kiểm soát xả dầu cho nước đáy tàu nhiễm dầu Một hệ thống điều khiển kiểm soát xả dầu phải có chức sau Đăng kiểm công nhận kiểu phù hợp với Nghị A.393(X) của IMO: (1) Được lắp đặt với thiết bị có khả ghi liên tục hàm lượng dầu theo ppm; (2) Chức ghi nêu ở (1) phải bao gồm ngày thời gian; (3) Phải hoạt động đồng thời từ xả nước thải biển; (4) Khi hàm lượng dầu nước thải vượt 15 ppm xảy cố của thiết bị đo, phải có báo động ánh sáng âm đồng thời ngừng việc xả hỗn hợp lẫn dầu 1.3 Các thiết bị phân ly dầu nước tàu biển hạn chế thiết bị 1.3.1 Giới thiệu các thiết bị phân ly dầu nước của các hãng giới a.Thiết bị phân ly kiểu ly tâm của hãng Alfa laval Trên hình 1.10 giới thiệu thiết bị phân ly dầu nước của hãng Alpha-Laval Đây thiết bị phân ly dầu nước làm việc theo nguyên lý phân ly ly tâm Thiết bị thường lắp đặt tàu chuyên dụng chở dầu giàn khoan dầu đòi hỏi xử lý với lưu lượng lớn Hình 1.10 Thiết bị phân ly kiểu ly tâm hãng Alfa laval Điện áp: pha 440V/60Hz Công suất: 12 kW Chiều cao: 1768mm Chiều rộng: 1450mm 10 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước Việc tạo nhũ tương của dầu có thể sử dụng một bơm ly tâm hút tuần hoàn két hay dung thiết bị khuấy liên tục Nhóm nghiên cứu tiến hành pha mẫu dầu thử nghiệm theo mẫu dầu quy định của Nghị MEPC 107(49) Nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm tính phân tách dầu khỏi nước của thiết bị thời gian 20 liên tục Kết thử nghiệm tính phân tách dầu của thiết bị sau: Khoang phân tách dầu từ trường Khoang phân tách dầu khỏi nước có nhiễm dầu từ trường có kết cấu gồm bộ biến đổi điện áp từ điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều có thể thay đổi từ đến 200V, cấp điện một chiều cho bộ tạo từ trường hình 2.8 Bộ tạo từ trường có kết cấu gồm cặp cực tạo bởi cuộn dây đồng bọc thủy tinh cách điện, quấn quanh một lõi sắt từ tạo từ trường cao.Mỗi cặp cực gồm có một cực dương một cực âm.Các cực đặt hai bên của một khối hộp chữ nhật có kích thước 50x120x300mm hình 3.2 Khi cấp dòng điện một chiều vào cặp cực tạo từ trường cuộn dây của cặp cực Khi thay đổi điện áp đặt vào cặp cực của bộ tạo từ trường từ 0-80V dùng đồng hồ ampe kẹp dòng dòng thay đổi từ 0-23A, vậy cường độ dòng điện thực tế tương đương với cường độ dòng điện theo tính toán thiết kế Khi bộ tạo từ trường làm việc êm, không nóng.Sau thời gian chạy thử để kiểm tra tính của bộ tạo từ trường kiểm tra lượng dầu tách qua van kiểm tra thấy lượng dầu tách lên phía của khoang nước nhiều.Thiết bị điện tạo từ trường làm việc ổn định, điện áp cấp vào cho cuộn dây không thay đổi Như vậy bộ tạo từ trường làm việc tương tự tính theo thiết kế Khoang khử nhũ tương hóa của dầu Do dầu lẫn nước tạo thành nhũ tương hỗn hợp của phần tử dầu có kích thước nhỏ với phần tử nước tạo thành hỗn hợp Hỗn hợp có trọng lượng riêng nằm trọng lượng riêng của dầu nước, chúng thường lơ lửng nước nên khó xử lý lắng đọng tự nhiên hay bắt dính Để xử lý hỗn hợp thiết bị phân ly có bố trí một khoang phá tạo nhũ tương của dầu Để tạo nhũ tương hóa của dầu với mẫu phân tích trên, nhóm nghiên cứu tiến hành dùng que để khuấy liên tục két dầu mẫu trình thử nghiệm khử nhũ tương hóa của dầu.Kết cho thấy thiết bị báo hàm lượng dầu nước không thay đổi nhiều so với mẫu dầu không khuấy Điều chức tỏ khoang khử nhũ tương hóa của dầu hoạt động hiệu Trong khoang có chứa hạt dùng để phá nhũ tương của dầu.Các hạt chế tạo từ hỗn hợp zeolit có hình dáng viên trụ tròn mà bên tạo không gian xốp có tác dụng hấp thụ hỗn hợp dầu nhũ tương Khi hạt no dầu ta có 24 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước thể tái sinh lại cách ngâm dung dich phá dầu kerosin có tác dụng tẩy hạt dầu sau rửa lại nước xà phòng Khoang phân tách dầu phin lọc kết tụ Hỗn hợp nước có nhiễm dầu với hàm lượng dầu thấp đưa vào khoang phân tách dầu phin lọc kết tụ (khoang khoang 4) Do hạt dầu lẫn nước có kích thước nhỏ nên sử dụng phương pháp lắng đọng tự nhiên từ trường không hiệu nên phải sử dụng phương pháp kết dính để xử lý Tại hai khoang có bố trí lõi phin lọc kết tụ dầu chế tạo gồm bên bên lưới Inox dạng hình trụ có bịt hai đầu, có tác dụng tạo khung cho lõi phin lọc.Giữa lưới inox hình trụ sợi thủy tinh dùng để kết dính hạt dầu.Mặt của lưới inox có bố trí đường dẫn hỗn hợp dầu nước vào (hình 3.4) Hỗn hợp dầu nước từ khoang khử nhũ tương của dầu dẫn vào bên của lõi phin lọc kết tụ vào không gian của sợi thủy tinh.Tại hạt dầu có độ nhớt cao, có khả bắt dính tốt nên dính lại bề mặt của lõi phin lọc kết tụ.Các phần tử dầu nhỏ kết hợp với thành hạt dầu đủ lớn lên của hai khoang này.Kết thử nghiệm cho thấy thay đổi điện áp đặt vào bộ tạo từ trường từ 0-80V hàm lượng dầu nước không thay đổi chứng tỏ bộ lọc kiểu phin lọc kết tụ có khả tách dầu tốt Kết cấu vỏ của thiết bị phân ly Vỏ thiết bị phân ly chế tạo thép dạng khối hộp chữ nhật chia thành khoang phục vụ cho mục đích phân tách dầu của thiết bị Bên phần tiếp xúc với nước biển sơn lớp sơn chống ăn mòn nước biển, bên sơn lớp sơn chống rỉ thông thường (hình 3.10) Như vậy vỏ thiết bị bảo vệ bên bên khỏi bị ăn mòn nước biển Bộ giám sát hàm lượng dầu 15ppm Bộ giám sát hàm lượng dầu 15ppm loại BilgMom 488 của hãng BRANNSTOM của Thụy Điển, đặt đường của thiết bị phân ly dầu nước Thiết bị thiết kế theo quy định của Nghị MEPC 107(49) Thiết bị hoạt động dải hàm lượng dầu nước từ (0-30ppm) Trên nắp thiết bị có một hình hiển thị có thể thị liên tục hàm lượng dầu nước, hiển thị ngày, giờ, có thể ghi nhật ký liên tục (hình 2.11) 25 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước Màn hình hiển thị ABORT PLUS MINUS ENTER Báo động Nguồn Van mở Hình 2.11 Mặt trước giám sát hàm lượng dầu 15 ppm Trên đường có bố trí một đường ống để dẫn nước mẫu vào giám sát Bộ giám sát có nhiệm vụ giám sát chất lượng phân ly của thiết bị Khi hàm lượng dầu lẫn nước khỏi thiết bị nhỏ 15 ppm thiết bị giám sát cho hệ thống hoạt động bình thường, nước thải xả mạn Khi hàm lượng dầu nước khỏi thiết bị =15ppm thiết bị đưa tín hiệu báo động đồng thời đóng đường xả mạn mở đường tuần hoàn két Qua kết thử nghiệm tính của bộ giám sát cho thấy thiết bị hiển thị hàm lượng dầu nước của thiết bị Khi tạo tín hiệu giả hàm lượng dầu nước lớn 15ppm cách ấn giữ Enter đồng thời ấn nút “ABORT” tín hiệu đưa vào hoạt động thay đổi : SEP-OFF thiết bị phân ly hoạt động SEP-ON dừng thiết bị phân ly Thay đổi hàm lượng dầu đạt tới 15 ppm cách ấn nút “PLUS” với việc ấn nút “ABORT” sang “SEP-ON” có tín hiệu báo động đèn báo động bảng điều khiển sáng van điện từ tuần hoàn nước két mở Khi giảm hàm lượng dầu xuống 15 ppm cách ấn vào nút “MINUS” với “ABORT” ở chế độ “SEPON” báo động tắt van điện từ ngắt Điều khẳng định thiết bị cảm biến hàm lượng dầu hoạt động tốt đảm bảo tính giám sát của thiết bị Chế độ ghi nhật ký của thiết bị thực Khi cấp nguồn cho thiết bị hình hiển thị sau: Giá trị hiển thị dòng của hình ngày, dòng của hình hàm lượng dầu nước ppm Để kiểm tra nhật ký hoạt động của thiết bị ta ấn ENTER sau ấn MINUS để xem lần trước hoạc PLUS để xem lần sau Cụm xả dầu tự động thiết bị Cụm xả dầu tự động thiết bị gồm có 01 cảm biến mức dầu kiểu điện dung một van điện từ xả dầu (hình 4.4) 26 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước Khi lượng dầu ở phía của khoang phân ly dầu nước điện từ trường nhiều trùm lên đầu của bộ cảm biến mức dầu bộ cảm biến đưa tín hiệu đến van điện từ để xả dầu két.Khi mực dầu bộ cảm biến đưa tín hiệu đến đóng van điện từ xả dầu Do lượng dầu chủ yếu tập trung ở khoang nên khoang khác bố trí van kiểm tra.Để kiểm tra chức xả dầu của thiết bị, mở nắp thiết bị, sau gạt nút test đèn sang van điện từ mở Khi ngắt nút “test” van điện từ đóng lại sau 20 giây Có thể kiểm tra hoạt động của van điện từ cách chuyển chế độ van sang vị trí mở cưỡng Như vậy chức điều khiển tự động xả dầu của thiết bị hoạt động theo thiết kế Bảng điện điều khiển thiết bị Bảng điện điều khiển thiết bị có nhiệm vụ điều khiển hoạt động giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống thiết bị phân ly dầu nước phương pháp điện từ trường (hình 4.8) Chức của bảng điện điều khiển điều khiển hoạt động của bơm phân ly, điều khiển xả dầu lượng dầu khoang phân ly nhiều dừng xả dầu lượng dầu khoang ít, giám sát chất lượng phân ly, hàm lượng dầu khỏi thiết bị thấp 15 ppm trì cho thiết bị hoạt động bình thường Khi hàm lượng dầu nước khỏi thiết bị lớn 15 ppm đưa tín hiệu báo động mở van điện từ đường tuần hoàn kết.Khi van mở nước xả quay trở lại két nước mẫu Sau kiểm tra chức điều khiển, giám sát bảo vệ của hệ thống điện điều khiển, hệ thống hoạt động chức nêu ở hệ thống làm việc ổn định 2.1.2 Kết quả thử nghiệm thiết bị Sau thử nghiệm tính của thiết bị, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm thiết bị phòng thí nghiệm thử nghiệm tàu Sao Biển tàu huấn luyện của Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Mỗi lần thử tính của thiết bị, nhóm nghiên cứu tiến hành lấy mẫu để xét nghiệm trung tâm Đào tạo tự vấn KHCN bảo vệ môi trường thủy Phòng hóa học môi trường của Viện Tài nguyên Môi trường để đánh giá chất lượng xử lý của thiết bị Các kết xét nghiệm chất lượng xử lý của thiết bị thể phụ lục.Các kết thử nghiệm phản ánh bảng Bảng 2.1 Kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước với mẫu dầu A Thời gian thử nghiệm Điện áp cấp vào Điện áp cực (Vôn) (Vôn) Dòng điện tạo từ trường Tính toán Thực nghiệm (Ampe) (Ampe) Hàm lượng dầu nước mẫu (ppm) Hàm Hàm lượng dầu lượng dầu nước nước khỏi thiết bị cửa ppm khoang PL từ trường (ppm) 27 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước 5/10/15 0 0 200 100 12 6/10/15 20 6,3 6,0 200 60 10 7/10/15 28 8,89 8,5 200 45 8/10/15 40 10 12,4 12 200 20 9/10/15 52 13 16,23 15,8 200 15 12/10/15 60 15 17,5 17 200 12 13/10/15 80 20 25 23 200 6,5 2,5 Bảng 2.1 Giới thiệu kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước phương pháp điện từ trường phòng thí nghiệm Khoa Máy tàu biển, trường Đại học Hàng hải Việt Nam.Ở nhóm nhiên cứu thử nghiệm với nhiều giá trị điện áp đặt vào bộ tạo từ trường để kiểm tra kết phân ly dầu nước điện từ trường phin lọc kết tụ.Mỗi giá trị điện áp đặt vào bộ tạo từ trường thử nghiệm thời gian liên tục trì hàm lượng dầu mẫu không đổi Mẫu thử nghiệm A hỗn hợp mẫu dầu có tỷ trọng 0,98 ở 150C nước muối với hàm lượng dầu có nước 200ppm Kết cho thấy tăng điện áp đặt vào bộ tạo từ trường tăng từ trường của bộ tạo từ trường Khi từ trường tạo bộ tạo từ trường tăng lên chất lượng xử lý tăng lên nhiều (từ 100ppm từ trường giảm xuống 6,5ppm từ trường tăng đến 10T ) Bảng 2.2 Kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước với mẫu dầu B Thời gian thử nghiệm Điện áp cấp vào Điện áp cực (Vôn) (Vôn) Dòng điện tạo từ trường Tính toán Thực nghiệm (Ampe) (Ampe) Hàm lượng dầu nước khỏi TB (ppm) Hàm lượng dầu nước cửa khoang PL từ trường (ppm) Hàm lượng dầu nước mẫu ppm 14/10/15 0 0 200 95 10 15/10/15 20 6,3 6,0 200 50 16/10/15 28 8,89 8,5 200 40 19/10/15 40 10 12,4 12 200 20 20/10/15 52 13 16,23 15,8 200 15 21/10/15 60 15 17,5 17 200 12 22/10/15 80 20 25 23 200 2,5 1,7 Bảng 2.2 Giới thiệu kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước phương pháp điện từ trường với mẫu thử nghiệm B hỗn hợp mẫu dầu có tỷ trọng 0,83 ở 15 0C nước muối với hàm lượng dầu có nước 200ppm Cũng giống mẫu A, mẫu B thử nghiệm với nhiều giá trị điện áp đặt vào bộ tạo từ trường 28 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước Kết cho thấy tăng từ trường bộ tạo từ trường chất lượng xử lý tăng lên nhiều (từ 95ppm từ trường giảm xuống 2,5ppm từ trường tăng đến 10T) Do mẫu dầu B có tỷ của dầu mẫu nhỏ tỷ của dầu mẫu A nên chất lượng xử lý có cao một chút Lý chênh lệch tỷ dầu nước lớn so với mẫu A Như vậy ảnh hưởng của tỷ dầu đến khả phân tách dầu đáng kể Tuy nhiên, thiết bị phân ly dầu nước lắp đặt xuống tàu thủy phải chịu tác động của sóng gió Ngoài hỗn hợp dầu không hoàn toàn giống với mẫu A mẫu B mà hỗn hợp của hai loại mẫu Chính vậy mà phải tiếp tục thử nghiệm với mẫu C hỗn hợp của nước với 947,8g nước hòa trộn với 0,25g A , 0,25g B hòa trộn liên tục tạo thành dung dịch nhũ tương Bảng 2.3 Kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước với mẫu dầu C Thời gian thử nghiệm Điện áp cấp vào Điện áp cực (Vôn) (Vôn) Dòng điện tạo từ trường Tính toán Thực nghiệm (Ampe) (Ampe) Hàm lượng dầu nước khỏi TB (ppm) Hàm lượng dầu nước cửa khoang PL từ trường (ppm) Hàm lượng dầu nước mẫu ppm 3/11/15 40 10 12,4 12 200 30 4/11/15 60 15 17,5 17 200 15 5/11/15 80 20 25 23 200 12 Bảng 2.3 Giới thiệu kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước phương pháp điện từ trường với mẫu thử nghiệm mẫu C Việc thử nghiệm với mẫu nhằm đánh giá khả phân tách dầu bị nhũ tương hóa của thiết bị Với mẫu C nhóm nhiên cứu thử nghiệm ở ba giá trị điện áp đặt vào 40V, 60V 80V tương ứng với giá trị điện áp cực 10V, 15V 20V Kết cho thấy khi dầu bị nhũ tương hóa chất lượng xử lý của thiết bị bị ảnh hưởng, cụ thể: hàm lượng dầu nước ở giá trị thử nghiệm tăng lên Tuy nhiên, hàm lượng dầu nước cửa của thiết bị đảm bảo < 15ppm Sau thử nghiệm với mẫu C, nhóm nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm với một loại mẫu một thời gian dài để đánh giả khả hoạt động của thiết bị theo thời gian Ở nhóm nghiên cứu chọn thử nghiệm với mẫu A thời gian ngày liên tục Kết thử nghiệm thể bảng 2.4 29 Thuyết minh đề tài NCKH Chương Thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước Bảng 2.4 Kết thử nghiệm thiết bị phân ly dầu nước với mẫu dầu A Thời gian thử nghiệm Điện áp cấp vào Điện áp cực (Vôn) (Vôn) Dòng điện tạo từ trường Tính toán Thực nghiệm (Ampe) (Ampe) Hàm lượng dầu nước mẫu (ppm) Hàm lượng dầu Hàm lượng dầu nước nước cửa khoang khỏi TB PL từ ppm trường (ppm) 10/11/15 80 20 25 23 200 6,5 2,5 11/11/15 80 20 25 23 200 6,5 2,3 12/11/15 80 20 25 23 200 7,0 2,5 Bảng 2.4 thể kết phân ly dầu nước của thiết bị theo thời gian Ở nhóm nghiên cứu thử nghiệm ở chế độ điện áp đặt vào cho cặp cực 20V cường độ dòng điện 23V, tương ứng với từ trường tạo khoảng 10T.Thời gian thử nghiệm ngày liên tục ngày thử nghiệm giờ.Kết cho thấy chất lượng xử lý của thiết bị tương đối ổn định Sau thử nghiệm phòng thí nghiệm với kết thử nghiệm theo thiết kế, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm tàu huấn luyện Sao Biển của trường Đại học Hàng hải Việt Nam dể đánh giá khả hoạt động thực tế của thiết bị Thời gian thử nghiệm thiết bị tàu huấn luyện Sao Biển toàn bộ tháng 12 năm 2015 Kết thử nghiệm thể bảng 2.5 Bảng 2.5 Kết thử nghiệm thiết bị tàu Sao Biển Thời gian thử nghiệm Điện áp cấp vào Điện áp cực (Vôn) (Vôn) 10/12/15 80 17/12/15 24/12/15 Dòng điện tạo từ trường Hàm lượng dầu nước khỏi TB (ppm) Tính toán Thực nghiệm (Ampe) (Ampe) 20 25 23 7,5 80 20 25 23 9,5 80 20 25 23 7,0 Bảng 2.5 thể kết thử nghiệm tàu huấn luyện Sao Biển.Tàu chạy chuyên tuyến Cát bà - Hải Phòng.Tuyến hành trình của tàu chạy từ thứ đến thử hàng tuần.Nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm 01 tháng tàu Qua kết thử nghiệm cho thấy làm việc tàu thủy giống thử nghiệm với mẫu C, tàu chạy điều kiện sóng gió làm tàu lắc nên dầu khuấy nước hỗn hợp dầu nước hòa trộn với ở thể nhũ tương Mặc dù chất lượng xử lý của thiết bị có ảnh hưởng đảm bảo chất lượng theo yêu cầu của MEPC 107(49)