Hệ thống xử lý này đã được phát triển và sử dụng để xử lý khí thải từ động cơ chính, động cơ phụ và nồi hơi trên tàu thủy và được sử dụng để loại bỏ các chất dạng hạt và các thành phần có hại như oxit lưu huỳnh (SOx) khỏi khí thải được tạo ra bởi quá trình đốt cháy trong động cơ, đảm bảo không gây thiệt hại đến tính mạng con người và môi trường bởi các hóa chất độc hại. Ngày nhận bài: 02/10/2025; Ngày sửa bài: 16/10/2025; Ngày chấp nhận đăng: 30/10/2025
http://doi.org/10.64588/jc.08.10.2025
Tóm tắt
Phát thải lưu huỳnh vào khí quyển của các tàu biển được giới hạn bởi các quy định quốc tế mới và được cập nhật từ 3,5% đến 0,5% trên toàn cầu, có hiệu lực từ ngày 01/01/2020. Có nhiều phương pháp để tuân thủ các quy định quốc tế mới này như: Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp VLSFO, MGO, LNG... nhưng giá thành rất đắt nên được lựa chọn nhiều nhất là hệ thống làm sạch khí thải (EGCS). Hệ thống xử lý này đã được phát triển và sử dụng để xử lý khí thải từ động cơ chính, động cơ phụ và nồi hơi trên tàu thủy và được sử dụng để loại bỏ các chất dạng hạt và các thành phần có hại như oxit lưu huỳnh (SOx) khỏi khí thải được tạo ra bởi quá trình đốt cháy trong động cơ, đảm bảo không gây thiệt hại đến tính mạng con người và môi trường bởi các hóa chất độc hại.
Từ khóa: Hệ thống làm sạch khí xả; SOx.
Abstract
Sulphur emissions to the atmosphere by sea-going vessels are limited by new and updated international regulations from 3.5% to 0.5% on globally, which effected from 01st January 2020. There are many methods to comply with the new international regulations such as: using the VLSFO, MGO, LNG... but the cost is very expensive, so that the most selection is exhaust gas cleaning system (EGCS). These treatment systems have been developed and employed to treat exhaust from main engines, auxiliary engines and boilers on the vessels. And, to remove particulate matter and harmful components such as sulphur oxides (SOx) from exhaust gas generated by combustion processes in the engine, ensure that no damage is done to human life and the environment by toxic chemicals.
Keywords: Exhaust Gas Cleaning System; SOx.
1. Đặt vấn đề
Theo quy định tại Phụ lục VI của Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm do tàu thủy gây ra (MARPOL) [1] và Nghị quyết MEPC.280(70) của Tổ chức Hàng hải quốc tế IMO [2], từ ngày 01/01/2020, tất cả các tàu biển phải sử dụng dầu nhiên liệu hàng hải có hàm lượng lưu huỳnh không vượt quá 0,5% khối lượng. Quy định này thường được gọi là Ngưỡng lưu huỳnh IMO 2020 (IMO Sulphur Cap 2020). Nếu muốn tiếp tục sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn 0,5% sau ngày 01/01/2020 thì tàu thủy phải được trang bị hệ thống làm sạch khí xả (Exhaust Gas Cleaning System - EGCS, có thể được gọi là Scrubber).
Thiết bị xử lý khí thải có thể được thiết kế theo các phương pháp khác nhau, bao gồm:
- Thiết bị xử lý vòng kín (Closed-loop Scrubber): Xử lý khí xả và giữ lại hợp chất phát thải như cặn bẩn, lưu huỳnh để chuyển an toàn đến các phương tiện tiếp nhận (Hình 1) [4].
- Thiết bị xử lý vòng hở (Open-loop Scrubber) xử lý khí xả và thải các hợp chất ô nhiễm trở lại biển sau khi biến đổi điôxít lưu huỳnh thành axít sulphuric (Hình 2) [4].
- Ngoài ra, một số tàu thủy còn có loại thiết bị xử lý hỗn hợp (hybrid) kết hợp giữa hai loại trên, có thể chuyển đổi giữa vòng hở và vòng kín tùy thuộc vào các tình huống thực tế, chẳng hạn như quy định tại các cảng có thể cấm hoặc không cấm xả nước từ hệ thống scrubber ra biển [4].
- Hệ thống làm sạch khí xả tàu Bulk Ginza:
Tàu Bulk Ginza được lắp đặt thiết bị làm sạch khí xả [5]:
EGC Manufacturer: FUJI ELECTRIC CO.,LTD. JAPAN;
+ Type/Model: FSVBL-OPN/104A-LTCM15M31K-Z;
+ Operation mode: Open-loop scrubber;
+ Serial number: A5LL4779K001.
Sơ đồ nguyên lý và mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống EGCS được thể hiện trên Hình 3 và 4 [5]:
2. Các sự cố trong quá trình vận hành EGCS tàu Bulk Ginza
2.1. Hỏng Sensor đo pH trên đường nước xả của Scrubber (Sea water outlet)
Chúng ta biết rằng chỉ số pH nhỏ thì tính axit sẽ cao, việc xả nước xả của scrubber ra biển sẽ ảnh hưởng xấu tới môi trường biển. Bởi vậy, chỉ số pH của đường nước ra (Sea water outlet) của Scrubber thường không nhỏ hơn 5,0. Khi giá trị này nhỏ hơn 3,6 thì hệ thống sẽ cảnh báo báo động mức level 1, đồng thời tự động tăng lưu lượng nước biển cấp vào Scrubber. Nếu chỉ số pH tiếp tục giảm đến khoảng 2,5 thì hệ thống sẽ báo động và shutdown Scrubber. Việc bảo dưỡng và hiệu chỉnh chuẩn (maitenance và calibration) sensor được tiến hành hàng tháng theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Marker) [5]. Vấn đề ở đây là sensor đo chỉ số pH luôn tiếp xúc với môi trường axit cao, dễ gây hư hỏng.
Vào tháng 4/2021, tàu đang hành trình từ Brazil đến Trung quốc thì chỉ số pH đường nước biển ra khỏi Scrubber từ 5,0 nhanh chóng trong thời gian ngắn khoảng 15 phút đã giảm xuống dưới 3,6 và hệ thống báo động. Việc vệ sinh sensor bằng tool và hóa chất của nhà chế tạo đã được thực hiện, sau đó tiến hành hiệu chỉnh chuẩn cho pH sensor theo hướng dẫn [5], nhưng không khắc phục được sự cố.
Sau khi tham vấn quản lý tàu [7] và được sự đồng ý của chủ tàu, pH sensor được thay mới. Tiến hành hiệu chỉnh chuẩn cho pH sensor, cho kết quả hệ thống Scrubber trở lại hoạt động bình thường (Hình 5).
Sau thời gian vận hành và theo dõi hệ thống, chúng tôi đưa ra kết luận rằng rút ngắn thời gian bảo dưỡng và hiệu chỉnh chuẩn sẽ kéo dài tuổi thọ cho pH sensor.
2.2. Hư hỏng van 1 chiều hút và đẩy của bơm hút lấy mẫu khí xả (Sampling pump)
Trong quá trình khai thác, viên bi chỉ thị áp suất trong đường mẫu khí xả hạ thấp, báo áp suất của khí xả mẫu về bầu lọc thứ cấp và bầu tách ẩm giảm, nghi ngờ ống lấy mẫu và phin lọc Prober tắc bẩn, tiến hành tháo kiểm tra bảo dưỡng (Hình 6).
Sau kiểm tra bảo dưỡng phin lọc Prober và thông các lỗ nhỏ trên ống lấy mẫu khí xả [5], lắp đặt và chạy lại hệ thống, kết quả vẫn không khả quan.
Tiến hành tháo kiểm tra bơm lấy mẫu khí xả (gas sampling pump) thì phát hiện van 1 chiều cửa hút và cửa đẩy bị hỏng. Đặc điểm của 2 van này là nấm van 1 chiều được làm bằng nhựa dẻo lắp trên thân van kim loại. Sau một thời gian làm việc, nấm van bị biến cứng và mất đàn hồi gây hư hỏng, làm giảm áp suất và lưu lượng của khí xả mẫu cấp vào bộ phân tích khí xả. Bảng điều khiển sẽ báo động bộ xử lý khí xả bị sự cố, tiếp sau đó sẽ dừng sự cố Scrubber (Hình 7 và 8).
Do trên tàu không có dự phòng van 1 chiều hút đẩy của bơm và sau khi tham vấn quản lý tàu [7], tiến hành thay mới cả Gas Sampling pump (complete). Lắp ráp, cân chỉnh và cài đặt lại thông số theo hướng dẫn [5], thực hiện các bước chạy thử kiểm tra cho kết quả tốt.
Sau thời gian vận hành và theo dõi hệ thống, chúng tôi rút ra kết luận rằng cần phải thường xuyên kiểm tra tình trạng kỹ thuật của thiết bị làm mát (gas cooler) trong mạch Gas Sampling để đảm bảo nhiệt độ mẫu khí xả trong giới hạn yêu cầu sẽ kéo dài tuổi thọ cho Gas Sampling pump.
2.3. Hư hỏng các đầu phun nước biển (Nozzles)
a) Nozzle bị rỉ sét và bị ăn mòn
Trong quá trình mở cửa thăm để kiểm tra bảo dưỡng định kỳ, phát hiện thấy các đầu phun nước biển ở khoang Venteri bị rỉ sét và ăn mòn nghiêm trọng (Hình 9). Theo hướng dẫn của công ty quản lý tàu [7] và [8], tiến hành thay mới các Nozzles này.
b) Nozzle trong tháp Tower của Scrubber bị tắc bẩn
Trong quá trình chạy biển, hệ thống Scrubber báo động tỷ số S02/C02 tăng. Tiến hành kiểm tra thì thấy sản lượng của bơm cấp nước biển giảm, làm lưu lượng nước biển qua scrubber giảm (bơm cấp nước biển tự động giảm lưu lượng nước cấp vào Scrubber do giá trị đặt của áp suất nước biển vào Scrubber khoảng 0,2 MPa, quá trình giảm nước cấp này làm tăng tỷ số S02/C02 [5, 6]). Ban đầu, vấn đề đặt ra là phin lọc hút của bơm nước biển bẩn hoặc van hút đường nước biển vào scrubber có vấn đề. Tiến hành kiểm tra chỉ thị của van thì thấy van mở bình thường và phin lọc hút của bơm sạch. Bắt buộc phải báo quản lý tàu [7, 8] để tàu tiến hành dừng Scrubber, mở cửa thăm kiểm tra thì thấy nhiều đầu phun nước biển bị cáu cặn gây tắc lỗ phun (Hình 10).
Vệ sinh, thông tắc và xịt rửa các nozzles, sau đó hệ thống hoạt động bình thường.
3. Kết luận
Nghiên cứu đã hệ thống hóa các nguyên lý hoạt động, cấu hình kỹ thuật và quy trình vận hành của hệ thống làm sạch khí xả (Exhaust Gas Cleaning System - EGCS) trên tàu biển, đồng thời phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống trong điều kiện khai thác thực tế. Thông qua việc tổng hợp kinh nghiệm vận hành và xử lý sự cố trên tàu Bulk Ginza, tác giả đã nhận diện được các dạng sự cố đặc trưng, xác định nguyên nhân gốc rễ và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm tối ưu hóa hiệu quả làm việc của EGCS.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc nắm vững nguyên lý hệ thống, tuân thủ quy trình vận hành và áp dụng các biện pháp phòng ngừa phù hợp đóng vai trò then chốt trong việc duy trì hiệu quả xử lý khí thải, giảm thiểu rủi ro kỹ thuật và đảm bảo tuân thủ các yêu cầu của MARPOL Phụ lục VI. Các phân tích và khuyến nghị trong nghiên cứu này có thể được xem như cơ sở tham khảo hữu ích cho công tác đào tạo sỹ quan máy tàu thủy cũng như cho việc xây dựng các hướng dẫn kỹ thuật và quy trình bảo dưỡng EGCS trong thực tiễn khai thác tàu biển hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Phụ lục VI công ước MARPOL.
[2]. Nghị quyết MEPC. 280(70) của IMO.
[3]. Mannal Instruction book tàu Bulk Ginza.
[4]. Trang thông tin điện tử của đăng kiểm Việt Nam.
[5]. Tài liệu hướng dẫn Hệ thống Scrubber của hãng FUJI ELECTRIC CO.,LTD. JAPAN.
[6]. Tài liệu hướng dẫn Hệ thống Scrubber của hãng WÄRTSILÄ.
[7]. Hướng dẫn xử lý sự cố của Công ty Quản lý tàu SOMI - Singapore.
[8]. Hướng dẫn xử lý sự cố của Công ty Quản lý tàu Synergy - India.
