TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU

Luận văn tốt nghiệp 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU PHỔ BIẾN - Các loại nhiên liệu thường thấy là: + Nhiên liệu hóa thạch (như: than, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, xăng, kerosen, gas oil, nhiên liệu diezen, dầu mazut, ). + Nhiên liệu hạt nhân. + Các nhiên liệu có thể tái tạo. - Tuy nhiên đối với việc sử dụng nhiên liệu cho mục đích đun nấu trong gia đình thì có thể chia nhiên liệu thành ba nhóm chính gồm: + Nhiên liệu khí + Nhiên liệu lỏng + Nhiên liệu rắn 1. Nhiên liệu khí Gas (gas oil) 1,11 Nhiên liệu khí là các Hidrocarbon no có khoảng nhiệt độ sôi từ 177C-347C (450-620K hay 350-656F). Nó bao gồm các Hidrocarbon no được tạo ra từ quá trình chưng cất và khử lưu huỳnh của dầu thô 1 . Hiện nay loại nhiên liệu này được sử dụng rất phổ biến ở cả thành thị và nông thôn. Loại nhiên liệu này có ưu điểm là sử dụng nhanh, sạch, dễ điều chỉnh nhiệt độ theo ý muốn, ít hao phí…Nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là kém an toàn (do dễ nổ) và chi phí tương đối cao (khoảng 130.000 - 135.000 đồng / bình gas 13,5 kg) 11 . Ngoài công dụng là nhiên liệu phục vụ cho mục đích đun nấu trong gia đình, nó còn được sử dụng để làm nhiên liệu cho động cơ diezen, luyện kim và là nguyên liệu cho quá trình cracking 1 . 2. Nhiên liệu lỏng 2.1. Dầu lửa 1,11 Luận văn tốt nghiệp 2 Dầu lửa là các Hidrocarbon họ Parafin, có khoảng nhiệt độ sôi từ 137C- 302 (410 - 575K hay 278 - 575F). Nó được tạo thành từ quá trình chưng cất và cracking dầu thô 1 . Bên cạnh những mặt hạn chế như: sinh ra muội than, nhiệt lượng tỏa ra thấp, mất nhiều thời gian khi sử dụng, sau khi tắt bếp dầu thì thường tỏa ra mùi rất khó chịu… Nhưng khi sử dụng để đun nấu thì loại nhiên liệu này còn có những ưu điểm là rẻ tiền, ít hao phí… Với thực trạng hiện nay là ngộ độc khí than tổ ong xảy ra nhiều. Nhưng than tổ ong vẫn còn được sử dụng nhiều trong các gia đình, kể cả các đô thị lớn bởi vì tính kinh tế của nó. Để khắc phục thực trạng trên thì cần phải tìm ra một loại bếp vừa phát huy được ưu điểm của nhiên liệu rẻ lại vừa khắc phục được nhược điểm ô nhiễm môi trường, gây độc hại của bếp than tổ ong. Vì thế “bếp dầu đun theo kiểu gas” là một giải pháp tối ưu nhất hiện nay với ưu điểm là tiện sử dụng, không ô nhiễm môi trường, không sinh ra muội đen, chi phí thấp (dùng bếp dầu đun kiểu gas, chi phí để mua nhiên liệu chỉ khoảng 30.000 - 40.000 đồng / tháng) và nhiệt lượng toả ra lớn, tạo nhiệt độ khá cao (khoảng 1300C) 11 . Hiện nay loại nhiên liệu này ngoài việc sử dụng cho mục đích đun nấu nó còn được sử dụng để làm nhiên liệu cho các máy nông nghiệp, thắp sáng và tuabin khí trong ngành hàng không 1 … 2.2.Cồn (Alcol etyl, Etanol) 5 Cồn hay Alcol etyl tức Etanol có công thức là C 2 H 5 OH. Alcol etyl không chỉ là hợp chất hữu cơ xưa nhất được dùng bởi con người mà còn là một hợp chất quan trọng nhất, vì nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực 5 . Do tỏa ra năng lượng rất cao khi cháy và không gây độc hại nên cồn cũng được sử dụng để làm nhiên liệu như làm đèn cồn trong nhằm cung cấp nguồn nhiệt trong các thí nghiệm hóa học. Người ta còn dùng trong việc nướng khô, nấu lẩu trong bửa ăn gia đình hay tại nhà hàng. Nhưng nó có nhược điểm là cháy hết nhanh, khó khăn trong bảo quản và không mấy an toàn khi sử dụng. Ngoài công dụng làm nhiên liệu để sử dụng trong thí nghiệm và trong việc đun nấu nó còn được sử dụng cho rất nhiều mục đích như: sát trùng, làm dung Luận văn tốt nghiệp 3 môi cho sơn mài, vecni, dầu thơm, làm môi trường cho phản ứng hoá học và dùng trong sự tái kết tinh. Etanol là hợp chất rất quan trọng cho tổng hợp hữu cơ, và nó còn là rượu uống từ xưa nay của con người 5 . 3. Nhiên liệu rắn Nhiên liệu rắn có nhiều hình dạng khác nhau, kích cỡ và thành phần khác nhau. Đặc trưng nhất là một số nhiên liệu như Hexamine, Trioxane, META, cồn khô, nhiên liệu nhão và sau đó là gỗ 18 . 3.1 Hexamine (Hexamethylenetetramine) 18,19 - Hexamine là hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là 4126 NHC và công thức cấu tạo là: Hình 1: Hexamine Nó là hợp chất hữu cơ dị vòng và có thể được điều chế bằng phản ứng giữa Formaldehid (HCHO) và Amoniac (NH 3 ). Hexamine được sử dụng kết hợp với 1,3,5-Trioxane trong bánh nhiên liệu Hexamine (trong đó Hexamine là thành phần chủ yếu). Luận văn tốt nghiệp 4 Hình 2: Hexamine dạng bánh Bánh nhiên liệu này thường được gọi là Esbit, viết tắt của từ "Erich Schumms Brennstoff in Tablettenform", nó được phát minh bởi một người Đức tên là Murrhardt vào năm 1932. Nó được bán dưới nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau và hiện nay trên thị trường nhiên liệu Hexamine ở dạng bánh này còn có rất nhiều tên gọi khác nhau như:  Hexi Tabs  Hexamine Tabs  ESBIT Tabs  Fuel Tabs  HEF Tabs  Hexi Block Mỗi kg Esbit này có giá khoảng 35,71 USD Luận văn tốt nghiệp 5 Hình 3: ESBIT Tabs Nhiên liệu rắn ở dạng bánh này được sử dụng để đun nấu thức ăn trong những buổi cắm trại, trang bị cho quân đội, trong tổ chức cứu tế…Nó dễ cháy, sạch, có hiệu suất tạo năng lượng cao, không hóa lỏng trong suốt quá trình cháy và không để lại tro. Bên cạnh những ưu điểm như đã nêu ở trên, loại nhiên liệu này còn có một trở ngại rất lớn khi sử dụng đó là nó độc. Bánh nhiên liệu này phát ra hơi khói độc hại như: hơi Formaldehid (HCHO), Amoniac (NH 3 ), Carbon oxid (CO), Hydrogen cianur (HCN) và Nitrogen oxid (NO), . khi cháy. Ngoài mục đích sử dụng để làm nhiên liệu, Hexamine cũng có thể được sử dụng như chất khử trùng và dùng trong chất nổ… 3.2. Trioxane 18,19 Còn được gọi là - triox, GI fuel tabs, Metaformaldehyde, Trioxane; 1,3,5- Trioxacyclohexane; 1,3,5-Trioxane; Aldeform; Formagene; Marvosan, s- Trioxane, s-Trixane, sym-Trioxane, Triformol, Trioxymethylene. Trioxane là một hợp chất hữu cơ dạng vòng có công thức phân tử là C 3 H 6 O 3. Mỗi vòng có sáu cạnh tương ứng với ba nguyên tử Carbon và ba nguyên tử Oxi. Hợp chất này có hai dạng đồng phân là: + 1,2,4-Trioxane: chủ yếu được biết đến như là một nguyên tố chủ yếu trong chất chống sốt rét. Luận văn tốt nghiệp 6 + 1,3,5-Trioxane: chủ yếu được biết đến như là một thuốc thử hoá học, nhưng cũng được sử dụng như là một nhiên liệu. Loại nhiên liệu này có chứa Metaformaldehyde nên độc và thoát ra khí Formaldehid (cũng độc) khi nó phân huỷ. Ngoài nhược điểm nói trên, Trioxane còn có ưu điểm là giá rẻ, sức nóng chỉ bằng một nửa Hexamine nhưng Trioxane cháy với ngọn lửa màu xanh, tốt hơn ngọn lửa màu vàng của Hexamine. Hình 4: Trioxane 3.3. Metaldehyde 18,19 Metaldehyde gọi tắt là là META, Meta-fuel, tên gọi theo danh pháp quốc tế là r-2, c-4, c-6, c-8-Tetramethyl-1,3,5,7-tetroxocane và còn có tên khác là 2,4,6,8-Tetramethyl-1,3,5,7-tetraoxocanemetacetaldehyde. Luận văn tốt nghiệp 7 Hợp chất này có công thức phân tử là: C 8 H 16 O 4 Công thức cấu tạo là: Loại bánh nhiên liệu này không được thấy phổ biến như Hexamine và Trioxane. Nó được tạo ra bởi LONZA và có thể được tìm thấy ở Châu Âu và Nhật. Hình 5: Bánh nhiên liệu Metaldehyde Loại nhiên liệu này tuy độc hại nhưng chỉ ở mức độ vừa phải, nó có thể gây ra cái chết cho những con vật cưng nuôi trong nhà cũng như những động vật hoang dã. META được sử dụng cho đèn, cho những cái bếp nhỏ, cho bộ phận đánh lửa và hiện tại nó là hợp chất phổ biến nhất được sử dụng trong thuốc diệt côn trùng. 3.4. Cồn khô: (Solid Alcohol, Dry Spirit, Waxed Solid Fuel, Pastilles Carburant Solide, Flaming Solid Alcohol…) 18 . Cồn khô là một nhiên liệu rắn với thành phần chính là cồn tinh khiết. Luận văn tốt nghiệp 8 Hình 6: Chinese Solid Alcohol (Cồn khô Trung Quốc) Cồn khô có thể dùng để đun nấu hoặc dùng cho lò sưởi, nó có nhiều ưu điểm như : o Tăng độ ổn định trong thời gian bảo quản. o Giảm nhẹ tốc độ cháy (so với cồn lỏng). o Không phát sinh sản phẩm phụ độc hại. o Không khói, không độc. o Sản phẩm sạch. o An toàn khi sử dụng. o Tiện lợi (nhiên liệu này sạch, gọn nhẹ và còn có thể dùng ở ngoài trời, nên rất thích hợp với các buổi dã ngoại). Với rất nhiều ưu điểm như trên nên hiện nay loại nhiên liệu này được sử dụng rộng rãi ở Châu Á và Châu Âu. Hình 7: Japanese Waxed Methanol (Sáp Metanol Nhật Bản) Luận văn tốt nghiệp 9 Hình 8: American Gelled Alcohol (Cồn đặc Mỹ) Hạn sử dụng của loại nhiên liệu này phụ thuộc vào việc bao bọc và cách bảo quản. Do đó chúng phải được bọc thật kín bởi nhiều lớp bao bì và được giữ trong bọc bằng nhựa hoặc hợp bằng kim loại. 3.5. Nhiên liệu nhão (paste fuel) 18 Còn gọi là fire paste Hình 9: Fire paste Loại nhiên liệu này thường được sử dụng để nhóm lửa hoặc dùng để đun nóng sơ bộ một một chất lỏng nào đó. Nhiên liệu nhão này có thể có thể được điều chế từ nhiều thành phần khác nhau. 3.6. Những sản phẩm gỗ/ sinh khối 18 Luận văn tốt nghiệp 10 Những sản phẩm gỗ hay sinh khối bao gồm củi, giấy, than, than củi, gỗ nén, lá khô, rơm rạ… Hình 10: Nhiên liệu sinh khối (gỗ) Mặc dù những nhiên liệu rắn này thường tốn nhiều thời gian khi sử dụng, và thường dẫn đến kết quả là gây bẩn tay hoặc quần áo của người sử dụng nhưng hiện nay có hơn 3 tỉ người trên thế giới phụ thuộc vào chúng để đun nấu và sưởi ấm. Đây là thủ phạm gây nên tình trạng ô nhiễm trong nhà, làm phát sinh rất nhiều bệnh tật như: làm hủy tế bào máu, tế bào gan, thận; gây ung thư, viêm da, tổn hại đến hệ thần kinh trung ương, buồn nôn, mất phương hướng; mệt mỏi; ảnh hưởng đến khả năng sinh sản (hiếm muộn, vô sinh) và giảm tỉ lệ sinh sản (khó đậu thai, sinh ít con) và phổ biến nhất là bệnh đường hô hấp . Nguyên nhân dẫn đến những căn bệnh trên là: trong khói bếp do đốt cháy những nhiên liệu như than, củi…có chứa các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC- volantile organic compounds). Các VOC cũng có thể được tìm thấy trong các sản phẩm như sơn, khói thuốc lá, khói nhang, thuốc xịt muỗi, nước hoa xịt phòng, mỹ phẩm, khăn giấy, bột giặt, nước làm mềm vải, giấy dán tường, xi đánh giày (cire), keo dán tổng hợp, hóa chất bảo quản đồ nội thất Đối tượng bị ảnh hưởng nặng nề nhất của dạng ô nhiễm này là phụ nữ và trẻ em. Mỗi năm trên thế giới có khoảng 1,5 triệu người chết vì ô nhiễm trong nhà [...]... liệu được đưa ra tại Hội nghị Ủy ban Liên Hiệp Quốc về phát triển bền vững ở New York Hội nghị nhìn nhận việc sử dụng nhiên liệu rắn là một trong 10 hiểm họa lớn đối với sức khỏe của dân chúng Như vậy, mỗi nhiên liệu nói trên điều có những ưu và nhược điểm riêng của nó Nhưng nói chung việc lựa chọn một nhiên liệu thích hợp còn phụ thuộc vào hoàn cảnh và mục đích sử dụng Riêng với mục đích sử dụng nhiên. .. nhiên liệu nói trên điều có những ưu và nhược điểm riêng của nó Nhưng nói chung việc lựa chọn một nhiên liệu thích hợp còn phụ thuộc vào hoàn cảnh và mục đích sử dụng Riêng với mục đích sử dụng nhiên liệu để đun nấu khi đi dã ngoại hoặc dùng để sưởi ấm mà có độ an toàn cao và tiện lợi thì cồn khô là một sự lựa chọn thích hợp nhất 11 . CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU PHỔ BIẾN - Các loại nhiên liệu thường thấy là: + Nhiên liệu hóa thạch (như: than, khí thiên nhiên, khí. có thể chia nhiên liệu thành ba nhóm chính gồm: + Nhiên liệu khí + Nhiên liệu lỏng + Nhiên liệu rắn 1. Nhiên liệu khí Gas (gas oil) 1,11 Nhiên liệu khí là