Tổng Quan Hệ Thống Xử Lý Khí Thải Trên Tàu

Bộ lọc hoặc hệ thống làm sạch khí thải (EGCS) được sử dụng để loại bỏ các hạt vật chất và các thành phần gây hại, như oxit lưu huỳnh (SOx) và oxit nitơ (NOx) từ khí thải được tạo ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ hàng hải, để thực hiện kiểm soát sự ô nhiễm. Các hệ thống lọc này được phát triển và sử dụng để xử lý khí thải từ động cơ chính, động cơ phụ và nồi hơi trên tàu, để đảm bảo rằng không có thiệt hại nào đối với cuộc sống của con người và môi trường bởi các hóa chất độc hại.

Khí thải chứa lưu huỳnh vào khí quyển từ các tàu biển bị giới hạn bởi các quy định quốc tế mới nhất, sẽ có hiệu lực bắt đầu từ ngày 1 tháng 1 năm 2020 theo Hiệp ước Marpol
Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) quy định rằng hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu được dùng cho các tàu buôn phải được giới hạn ở mức 0,5% trên toàn cầu và 0,10%  trong khu vực ECA (Khu vực kiểm soát khí thải: Vùng biển Baltic, The Khu vực Biển Bắc, Hoa Kỳ, Canada và khu vực Biển Caribê Hoa Kỳ).

Trước đó, giới hạn hàm lượng lưu huỳnh tối đa trong nhiên liệu được giữ ở mức 3,5% . Tuân thủ theo quy định mới yêu cầu các tàu  hoặc sử dụng nhiên liệu đắt tiền có hàm lượng lưu huỳnh thấp hoặc làm sạch khí thải bằng cách sử dụng các hệ thống lọc khí thải. Do đó, bộ lọc khí thải được lắp đặt trên một số lượng lớn tàu để tuân thủ các quy định quốc tế.


Phân loại bộ lọc khí xả

I. Bộ lọc vòng hở

Thay vì được tái sử dụng, nước xử lý được xả trực tiếp ra biển trong khi tuân thủ đầy đủ các quy định của IMO

Hoạt động như thế nào?
• Nước biển (nước xử lý) KHÔNG được tuần hoàn mà được thải ra biển.
• Lưu huỳnh trong khí thải hòa tan trong nước xử lý.
• Nước xử lý được bơm qua hệ thống xử lý nước và thải ra biển.
• Chất rắn và dầu từ nước xử lý được chuyển đến thiết bị phân tách.
• Hệ thống phân tách này sẽ tách chất rắn và dầu ra khỏi nước xử lý.
• Cặn bùn còn lại được bơm vào két chứa cặn bùn trên tàu.
• Nước xử lý sau khi đã được loại bỏ chất rắn và dầu sẽ được thải ra biển.
• Độ pH, độ đục của nước và nồng độ của PAH liên tục được đo theo độ phân giải MARPOL Phụ lục VI MEPC.184 (59).
• Khí thải sạch sau khi được loại bỏ lưu huỳnh và các hạt tạp chất, thông qua bộ phận khử được xả ra ngoài.

Ưu điểm
- Hệ thống có ít bộ phận, thiết kế đơn giản và dễ dàng để lắp đặt trên tàu.
- Ngoài việc kiểm tra hoạt động, nhu cầu bảo trì hệ thống rất ít
- Hệ thống này không yêu cầu lưu giữ chất liệu thải
Nhược điểm
- Làm mát khí thải là một vấn đề phải đối mặt với hệ thống máy lọc ướt.
- Cần một lượng lớn nước biển để có được sự làm sạch hiệu quả và do đó hệ thống tiêu thụ nhiều năng lượng.
- Trong các khu vực ECA và các cảng, chi phí nhiên liệu sẽ cao hơn


II. Bộ lọc vòng kín

Hệ thống lọc khí thải vòng kín
Vòng kín là hệ thống được sử dụng thường xuyên nhất. Nước biển được sử dụng trong quá trình được tuần hoàn liên tục

Hoạt động như thế nào?
• Khí thải đi vào dưới đáy, được dẫn thông qua hệ thống lên trên đỉnh bộ lọc khí.
• Nước biển được đưa vào đỉnh của bộ lọc qua vòi phun. Điều này làm cho nước phun vào đều.
• Khí thải đi ra được làm sạch bằng nước biển trong bộ lọc sau đó thoát ra ngoài.
• Nước biển (nước được xử lý) liên tục được tuần hoàn.
• Lưu huỳnh trong khí thải hòa tan trong  nước tuần hoàn và liên kết với NaOH dưới dạng muối.
• Dựa trên mức cảm ứng nồng độ, một lượng nước xử lý nhất định sẽ được xả tự động  ra khỏi hệ thống (vào két chứa).
• Khi cần, nước biển sạch và cả NaOH. sẽ được bổ sung vào bể nước xử lý
• Nước xử lý được bơm qua hệ thống phân tách.
• Bộ tách này sẽ tách chất rắn và dầu ra khỏi nước xử lý.
• Cặn bùn còn lại được bơm vào bể chứa cặn bùn trên tàu.
• Nước xử lý có nồng độ cao  (trong két chứa) sẽ được xả trực tiếp ra biển  khi tuân thủ đầy đủ các quy định của IMO.
• Độ pH, độ đục và nồng độ của PAH liên tục được đo theo độ phân giải MARPOL Phụ lục VI MEPC.184 (59).
• Khí thải sạch thoát ra khỏi hệ thống lọc khí, được loại bỏ lưu huỳnh và các hạt, thông qua bộ phận khử.

Ưu điểm
- Nhu cầu bảo trì thấp.
- Độc lập với môi trường hoạt động của tàu.
- Khí thải được làm mát trong hệ thống lọc khí ướt.
Nhược điểm
- Hệ thống đòi hỏi phài có két chứa để giữ nước thải cho đến khi nó có thể được xả ra biển.
- Hệ thống khử xúc tác chọn lọc phải hoạt động trước khi lọc ướt.
- Lắp hệ thống lại với nhau, đặc biệt đối với động cơ nhiên liệu kép có thể khá phức tạp.


III. Bộ lọc kết hợp
Hệ thống lọc kết hợp có thể hoạt động ở cả chế độ vòng kín hoặc vòng hở. Nước được tuần hoàn chuyển hoặc được xả thẳng ra biển.


Hệ thống làm sạch khí thải hybrid hoạt động vòng mở




Hệ thống làm sạch khí thải hybrid hoạt động vòng kín

Ưu điểm
- Thích hợp cho các chuyến đi dài và ngắn trên khắp thế giới
- Các tàu có hệ thống lọc kết hợp có thể hoạt động  nhiều thời gian hơn trong các khu vực ECA và trên cảng so với các tàu có hệ thống vòng hở
- Có thể sử dụng HFO (Dầu nặng) giá thấp hơn ở mọi thời điểm
Nhược điểm
- Nhiều thay đổi về cấu trúc hơn khi sử dụng hệ thống này.
- Yêu cầu không gian lưu trữ cho hóa chất và phụ gia rất lớn.
- Lắp đặt hệ thống  mất nhiều thời gian và chi phí lắp đặt cao.


Chọn lựa hệ thống lọc khí phù hợp
Để một công ty tàu biển lựa chọn loại hệ thống lọc khí phù hợp nhất được lắp đặt trên tàu, có nhiều yếu tố phải xem xét. Bao gồm: các không gian lắp đặt có sẵn trên tàu, khu vực hoạt động và lịch trình thuê tàu, công suất và phụ tải của động cơ và nồi hơi trên tàu, có sẵn nước ngọt trên tàu và nguồn điện có sẵn trên tàu để vận hành hệ thống trong điều kiện khác nhau.