Đang tải... (xem toàn văn)
Với lịch sử phát triển hàng trăm năm, ngành động cơ đã phát triển và đạt được những thành tựu vượt bậc.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU .3 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Kiên Phùng Tiến Dũng Chương TỔNG QUAN .5 1.1 Những vấn đề chung: 1.2 Động diesel tiêu chuẩn khí thải châu Âu: 1.2.1 Động diesel tăng áp: 1.2.2 Tiêu chuẩn khí thải Châu Âu (EURO): 1.3 Mục đích, nội dung, ý nghĩa đề tài: .10 1.3.1 Mục đích: .10 1.3.2 Nội dung: .10 1.3.3 Ý nghĩa: .10 Chương CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ TÁC HẠI .11 2.1 Cơ chế hình thành khí thải động diesel: 11 2.1.1 Một số vấn đề liên quan đến trình cháy 11 Cơ chế hình thành CO : 18 2.1.3 Cơ chế hình thành NOx: 19 2.1.4 Cơ chế hình thành bồ hóng: 22 2.1.5 Cơ chế hình thành khí các-te: 24 2.1.6 Cơ chế hình thành chất nhiễm đăc trưng: 25 2.1.7 Cơ chế hình thành SOx: .27 2.2 Ảnh hưởng khí thải động diesel người môi trường: .28 2.2.1 Ảnh hưởng CO: .28 2.2.2 Ảnh hưởng NOx: 29 2.2.3 Ảnh hưởng bồ hóng: .30 2.2.4 Ảnh hưởng khí các-te: 31 2.2.5 Ảnh hưởng chất ô nhiễm đặc trưng: .31 2.2.6 Ảnh hưởng SOx: 32 Chương 3.CÁC GIẢI PHÁP GIẢM LƯỢNG KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL: 32 3.1 Các vấn đề chung: 32 3.1.1 Tính kinh tế nhiên liệu mức độ độc hại khí xả: 32 3.1.2 Phân loại giải pháp: .32 3.2 Giảm ô nhiễm nguồn phát sinh: .33 3.2.1 Tối ưu hoá tốc độ phun nhiên liệu: .33 Sử dụng hệ thống tuần hồn khí xả: 34 -1- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Lựa chọn phương pháp tạo hỗn hợp thích hợp 35 Phun nước vào xy-lanh 36 Điều chỉnh lượng nhiên liệu lớn cung cấp cho chu trình .37 Giảm hệ số dư lượng khơng khí giảm bớt mức độ xoáy lốc 37 Sử dụng hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 37 Xử lý khí xả: 38 Các biện pháp xử lý khí xả: 38 Đối với BXLKX kiểu ơ-xy hố động diesel 40 Bộ lọc ơxy hố bồ hóng: .41 Các vấn đề chung 41 Một số phương pháp lọc bồ hóng: 42 3.5 Xu hướng sử dụng nhiên liệu 45 Chương KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 -2- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 LỜI NÓI ĐẦU Với lịch sử phát triển hàng trăm năm, ngành động phát triển đạt thành tựu vượt bậc Trong năm gần việc thiết kế phát triển động đốt không trọng đến tính vận hành tính kinh tế mà cịn đặc biệt ý đến vấn đề mơi trường Động nói chung động diesel nói riêng nguồn phát thải gây ô nhiễm nặng nề nước ta, đô thị Cùng với tăng trưởng kinh tế nhu cầu loại phương tiện giao thơng dùng lĩnh vực vận tải đường bộ, hàng khơng, vận tải biển ngày gia tăng Trong để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ vận tải cơng cộng số lượng xe bt tăng lên Tuy nhiên số lượng xe buýt đạt tiêu chuẩn phát thải Euro2 theo quy định cịn Để hạn chế thành phần gây ô nhiễm này, có nhiều giải pháp đưa bao gồm giải pháp với động giải pháp xử lý khí thải Các biện pháp giảm phát thải cho động diesel lắp xe buýt nói riêng phương tiện nói chung vấn đề cấp bách Với tất lý trên, chúng em chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng khí thải động diesel tăng áp sức khoẻ môi trường sống người” Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian kinh nghiệm cịn nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý thầy cô môn, chuyên gia người quan tâm đến vấn đề để đề tài hoàn thiện Chúng em xin cảm ơn Khương Thị Hà tận tình hướng dẫn để chúng em hồn thành đề tài Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy cô -3- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 giáo Bộ mơn Động Cơ Đốt Trong, Khoa Cơ khí, trường Đại học Giao thơng vận tải tận tình giúp đỡ chúng em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Kiên Phùng Tiến Dũng -4- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Chương TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung: Ngày vấn đề phát triển bền vững quốc gia giới quan tâm, đặc biệt bảo vệ môi trường sống người Môi trường người bị huỷ hoại nghiêm trọng từ nhiều nguồn khác nguồn nhiễm chủ yếu khí thải động đốt - động cung cấp tới 80% tổng số lượng tiêu thụ giới Động đốt loại động nhiệt, trình đốt cháy nhiên liệu, trình chuyển từ nhiệt khí sang tiến hành than động Động đốt kiểu pittơng có hiệu suất nhiệt cao nhiệt độ cực đại q trình cháy đến 1800 K- 2800 K, nhiệt độ khí xả thải mơi trường khoảng vào 900 - 1500 K Đặc biệt động tăng áp tua bin có hiệu suất cao tất loaị động nhiệt Việc xem xét chi tiết tác động tiêu cực động đốt hêt sức quan khía cạnh xem xét : - Ơ nhiễm bay nhiên liệu - Ô nhiễm khí cac te - Ơ nhiễm khí xả, nhiễm tạp chat chất phụ gia nhiên liệu, giảm tầm nhìn khói mùi khó chịu khí thải diesel Như biết giới có khoảng xấp xỉ tỷ ôtô, hàng năm thải môi trường hàng triệu độc hại.Riêng Việt Nam, với phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ tăng hang năm phương tiện nêu cao -5- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Chẳng hạn , tốc độ tăng bình quân xe máy năm 2005 11,94% Tại thời điểm 31.12.1999 nước có 460.000 ơtơ, 5.585.000 xe máy Đến cuối năm 2003 có 500.000 ơtơ, khoảng 11triệu xe máy, cuối năm 2004 số tương ứng 523.509 13triệu theo số liệu Đăng Kiểm Việt Nam.Hiện tại, phần lớn ôtô xe máy tập trung khu vực đô thị lớn Hà Nội , thành phố HCM gây ô nhiễm môi trường nặng nề Tại đây, vào cao điểm đạt tới giới hạn cho phép [2].Vì vậy, việc nghiên cứu để hạn chế nhiễm khí thải động yêu cầu cấp bách không quốc gia Để kiểm sốt khí thải cần phải : - Kiểm sốt khí thải từ nguồn cung cấp - Xử lý khí xả Kiểm sốt khí thải động lưu hành gọi kiểm định khí thải thực quan đăng kiểm Như , thấy , để giảm nhiễm khí thải cách toàn diện hiệu phải tiến hành đồng hang loạt công việc phức tạo từ khâu nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành phương tiện nghiên cứu, xây dựng thực tiêu chuẩn cho đối tượng cụ thể 1.2 Động diesel tiêu chuẩn khí thải châu Âu: 1.2.1 Động diesel tăng áp: Động diesel dùng phổ biến phương tiện vận tải đường thuỷ, chúng có vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Do đó, nghiên cứu phát triển động diesel chiến lược phát triển kinh tế Trên quan điểm lượng động diesel có hiệu suất nhiệt động cao hầu hết điều kiện vận hành, chế độ tải thấp khơng bị bất lợi tổn thất bơm (do khơng có bướm ga nên khơng tạo cản khí động đường -6- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 nạp) hiệu suất thị chúng cao Tuy nhiên, hiệu suất động diesel giảm nhanh tốc độ cao (khoảng 4000 vòng / phút) tổn thất ma sát cao khó đảm bảo cháy hồn tồn thời gian ngắn Bên cạnh đó, nhiên liệu diesel có ưu điểm nội tiêu thụ nhiên liệu so với xăng có giá trị nhiệt dung riêng (kJ/dm 3) lớn xăng 10% tiêu thụ nhiên liệu tính theo l/100km thấp 10% với mức hiệu suất động 1.2.2 Tiêu chuẩn khí thải Châu Âu (EURO): Theo định số 249/2005/QĐTTg ngày 10/10/2005 thủ tướng phủ, ngày 1/7/2007 Việt Nam thức áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO Đồng thời lộ trình áp dụng tiêu chuẩn EURO cao thảo luận áp dụng tương lai không xa Với tiểu chuẩn EURO cao EURO đặc biệt EURO 4, EURO thành phần độc hại HC, CO, PM, NO x… ngày thắt chặt Điều địi hỏi cần có biện pháp xử lý động luân hồi khí thải hay dùng xúc tác DeNOx để giảm phác thải NOx, trang bị cho động lọc khí thải hay biện pháp khác để giảm lượng bồ hóng (PM) Năm 1987, Châu Âu, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới hạn loại khí thải thơng qua người ta thường gọi EURO Trải qua 18 năm, thêm tiêu chuẩn ban hành bao gồm: Euro năm 1992, EURO năm 1996, Euro năm 2000 EURO năm 2005, EURO năm 2008 Với tiêu chuẩn đời, nồng độ giới hạn khí thải lại thấp tiêu chuẩn trước Tiêu chuẩn EURO áp dụng cho tất loại xe máy, xe bánh, bánh bánh lắp động đốt chạy nhiên liệu xăng, dầu, LPG (Liquefied Petroleum Gas) chia theo tính như: xe du lịch, xe công suất nhỏ, xe công suất lớn xe bus Tiêu chuẩn khí thải Châu Âu ý giới hạn lượng phát thải động diesel xe tải nặng đặc biệt EURO III, EURO IV Các tiêu chuẩn -7- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 đòi hỏi biện pháp tự chuẩn đoán xe (OBD – Onboard Diagnostic), xe tải có lỗi dẫn đến tăng lượng phát thải động cơ, hệ thống phải cảnh báo cho lái xe biết Bảng 1.1 thể cụ thể lượng phát thải với thành phần độc hại khác xe tải nặng sử dụng động diesel Tất phép đo tiến hành theo qui trình thử tiêu chuẩn -8- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Bảng 1.1 Các tiêu chuẩn EURO giới hạn lượng phát thải cho xe tải nặng sử dụng động diesel, g/kWh ( với khói g/kWm-1 ) Ngày có Chu có hiệu lực trình thử CO HC NOx PM 4.5 1.1 8.0 0.612 4.5 1.1 8.0 0.36 10/1996 4.0 1.1 7.0 0.25 10/1998 4.0 1.1 7.0 0.25 10/1999 ESC&ELR 1.5 0.25 2.0 0.02 0.15 10/2000 2.1 0.66 5.0 0.10 0.8 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 1992, 85kW ECE R49 EURO II EURO III EURO IV 10/2005 EURO V ESC,ETC 10/2008 &ELR Tiêu chuẩn Euro sử dụng chu trình thử tĩnh ECE R49, từ tiêu chuẩn Euro trở chu trình thử gồm chu trình thử tĩnh ESC/ELR chu trình thử động ETC Độ mờ khói đo chu trình thử ELR -9- NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 1.3 Mục đích, nội dung, ý nghĩa đề tài: 1.3.1 Mục đích: - Tìm hiểu tác hại khí thải động diesel tăng áp người môi trường - Các giải pháp khắc phục tác hại khí thải động diesel tăng áp 1.3.2 Nội dung: - Cơ chế hình thành khí thải động diesel - Các thành phần độc hại khí thải động diesel - Các tác hại khí thải động diesel - Nghiên cứu biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực khí xả 1.3.3 Ý nghĩa: - 10 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 - Nhóm thứ : Bao gồm biện pháp liên quan đến cấu tạo động , phương pháp hính thành hỗn hợp nhằm làm giảm nhiễm gốc - Nhóm thứ hai: Bao gồm biện pháp xử lý khí xả , nhằm đảm bảo nồng độ chất độc hại khí xả vào mơi trường phải nhỏ giới hạn cho phép 3.2 Giảm ô nhiễm nguồn phát sinh: 3.2.1 Tối ưu hoá tốc độ phun nhiên liệu: Đối với động diesel buồng cháy thống , hai mục tiêu quan trọng ( giảm lượng chất thải độc hại giảm tiếng ồn) đạt phần lớn nhờ việc điều chỉnh tốc độ phun nhiên liệu vào xilanh động Tốc độ phun nhiên liệu tối ưu cần phải đảm bảo đồng thơi yếu tố sau: - Tối ưu hố tốc độ giải phóng nhiệt - Giảm chất nhiễm dạng khí - Giảm lượng thải P-M Khi động làm việc chế độ tải cực đại, tức với λ nhỏ lượng phát thải NOx cao (cả CO PM) Trên bơm cao áp có cấu hạn chế lượng nhiên liệu cung cấp chu trình Để tránh động làm việc chế độ tải cực đại điều chỉnh cấu hạn chế phía giảm nhiên liệu, giảm tỷ lệ NOx Tuy nhiên, biện pháp làm giảm công suất cực đại động - 33 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Sử dụng hệ thống tuần hồn khí xả: Hình 3.1.Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống luân hồi khí xả Đối với động diesel tỷ lệ tuần hoàn (%ERG) cao so với động xăng (động xăng phun trực tiếp lên tới 60%, với động xăng lên đến 30%) Tuy nhiên, động diesel sử dụng hệ thống ERG làm giảm tình kinh tế nhiên liệu , tăng lượng thải HC PM.Hơn , sử dụng ERG làm tăng mài mòn động cơ.Ta cần phải ý sử dụng ERG phải đảm bảo hoà trộn tốt lượng khí xả tuần hồn lại , lượng khí nạp lượng khí sót cịn lại xylanh.Nếu hồ trộn khơng tọ vung q nghèo ơxy, khơng thể trì cháy , dẫn đến có dư thừa lượng HC Đồng thơi với việc tuần hồn khí xả , người ta cịn tiến hầnh làm mát lượng khí , nhằm mục đích giảm nhiệt độ khí nạp Thiết bị để sử dụng ERG phức tạp độ chân khơng thấp để mở van tuần hồn đường nạp Vì , ngồi kiểm sốt điện tử , van điện khí - 34 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 nén , van tuần hồn hệ thống cịn phải bổ sung thêm bơm chân khơng để cung cấp tín hiệu chân khơng Lựa chọn phương pháp tạo hỗn hợp thích hợp Động diesel có phương pháp hình thành hỗn hợp : + Sử dụng buồng cháy thống ( phun nhiên liệu trực tiếp ) phương án sử dụng rộng rãi có tính kinh tế cao + Sử dụng buồng cháy phân chia ( phun nhiên liệu gián tiếp ):do tính kinh tế nên sử dụng loại xe con) Tuy nhiên, xét góc độ nhiễm, tuỳ theo phương pháp tạo hỗn hợp mà mức ồn hàm lượng chất nhiễm khí xả có khác biệt đáng kể Trong buồng cháy phân chia, cường độ xoáy lốc mãnh liệt trình hình thành hỗn hợp cháy nên nhiên liệu hồ trộn với khơng khí tốt giảm lượng thải CO Ngồi ra, q trình cháy diễn buồng cháy phụ thuộc rât thiếu ô-xy buồng cháy với nhiệt độ khơng cao nên giảm đáng kể lượng thải NOx.Hơn , hỗn hợp hoà trộn tốt hệ số dư lượng khơng khí nhỏ ( hỗn hợp đậm hơn) nên thành phần HC thấp Tuy nhiên , buồng cháy phân chia , thành phần P-M cao chế độ tải cục bộ.Do buồng cháy có khu vực thiếu ơ-xy trầm trọng nên phần nhiên liệu bị phân huỷ thành muội than.Trong trình lưu động từ buồng cháy phụ sang buồng cháy , tác độngcủa nhiệt độ cao, P-M tiếp tục bị ơ-xy hố.Do chế độ tải cục , nhiệt đô buồng cháy thấp làm cho cường độ ơ-xy hố P-M giảm, dẫn đến lượng PM cịn lại khí thải cao rõ rệt.Mặt khác ,do tính kinh tế nhiên liệu thấp nên đơngj phun gián tiếp có lượng thải CO cao - 35 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 3.2.2 Lựa chọn góc phun sớm thích hợp Ảnh hưởng góc phun sớm động dieseltương tự động xăng.Việc giảm góc phun sớm nhiên liệu( tính từ góc phun sớm tối ưu)và giảm tốc độ phun nhiên liệu giảm lượng phát thải NOx thông qua viêc giảm nhiệt độ cháy ( với chấp nhận tăng lượng tiêu thụ nhiên liệu , tăng khói thải giăm chút mơ men xoắn động cơ) Khi nhiệt độ trình cháy giảm dẫn đến q trình ơ-xy hố PM giảm nên lượng thải PM động tăng.Do vây , việc giảm góc phun sớm nhìn chung biên pháp để giảm NOx Phun nước vào xy-lanh Mục đích việc phun nước vào xy-lanh nhằm giảm nhiệt đoỌ cực đậi trình cháy Mặc dù kết đạt khả quan , giải pháp phức tạp vê công nghệ , chưa áp dụng rộng rãi.Các vân đề đặt : - Điều khiển làm việc đồng hai hệ thống phun (nhiên liệu, nước) - Bố trí vịi phun vị trí phun - Thời điểm phun lượng nước phun vào xylanh - Độ tơi phần nước phun vào xylanh Các kết thực nghiệm cho thấy nhiệt độ lửa giẳm đáng kể trì nhiệt độ thị trung bình xylanh gần không đổi Điều cho phép giảm NOx không gây tác động tiêu cực theo hiệu suất nhiệt động cơ.Voíư động diesel phun nhiên liệu gián tiếp , việc phun nước vào phần buồng cháy xốy lốc có hiệu cao phun nước vào buồng cháy chính( giảm 50% lượng thải NO x nước phun trước nhiên liệu từ - 10 góc quay trục khuỷu).Tỷ lệ tối ưu giưũa lượng nước nhiên liệu phun vào xylanh W/F ~ 0.6 - 36 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Điều chỉnh lượng nhiên liệu lớn cung cấp cho chu trình Khi động siesel làm việc chế độ tải cực đại thi hàm lượng CO ,NOx ,PM cao đặc biệt lượng thải PM Biểu rõ nét dộng xả nhiều khói đen.Trên bơm cao áp có cấu hạn chế lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình Do , điều chỉnh để tránh khơng cho động làm việc chế độ tải cực đại uy nhiên , biện pháp khiến cho động phát huy tối đa công suất Giảm hệ số dư lượng khơng khí giảm bớt mức độ xốy lốc Giảm hệ số dư lượng khơng khí giảm bớt mức độ xốy lốc dịng khí lbuồng cháy làm giảm nhiệt độ cực đại trình cháy dẫn đến giảm phát thải NOx.Tuy nhiên , vận động xoáy lốc dịng khí nạp cuối q trình nến có vai trò đặc biệt quan trọng chất lượng trình tạo hỗn hợp cháy động diesel đại , động diesel phun gián tiếp Do , lần giảm NOx đạt kèm theo chấp nhận giảm tính kinh tế nhiên liệu , tăng lượng thải HC q trình cháy kém hồn thiện , mặt khác động khó khởi động th tiết lạnh Sử dụng hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển điện tử Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử sử dụng nhiều động diesel đại.So với hệ thống phun nhiên liệu diếel truyền thống hệ thống phun nhiên liệu điện tử có khả liên kết xử lý nhiều tín hiệu để đạt thông số công tác tối ưu hàm lượng chất ô nhiễm mứac thấp nhẩt Đối với động diesel dung Phương tiện giới đường (PTCGĐB) , thông số đầu vào gồm co : Vị trí cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp ( vị trí chân ga) Tốc độ vịng quay Nhiệt độ nước làm mát,khơng khí,nhiên liệu - 37 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Lưu lượng khí nạp Thời điểm bắt đầu phun Vận tốc xe Vị trí tay số Các thông số khác xử lý khí thải… Xử lý khí xả: Các biện pháp xử lý khí xả: - Xử lý nhiệt : việc lưu giữ khí thải lâu trạng thái nhiệt độ cao để kéo dài thời gian phản ứng ô-xy hoá thành phần CO , HC Buồng phản ứng phải đủ lớn, cách nhiệt tốt phải bố trí sau xupap thải nhằm đảm bảo nhiệt độ T≥1000 O K cho q trình ơ-xy hố Ở chế độ làm việc với hệ số dư lượng khơng khí nhỏ, cần bổ sung thêm khơng khí qua đường ống nhỏ nằm sau xu-pap thải.Phương pháp hiệu động làm việc với hỗn hợp giầu ( với hệ số dư lượng khơng khí 0,8 – 0,9 giảm HC từ 530 ppm xuống 30 ppm ; CO từ 6% xuống 0,2%) Tuy nhiên phương pháp không giảm NOx - Hỗ trợ phản ứng đường thải : Thực chất phương pháp cung cấp thêm ơ-xy để ơ-xy hố CO, HC khí thải.Khơng khí bổ xung thường đưa vào sau xupap thải Khí đưa vào phương pháp : • Dùng bơm cung cấp • Nhờ áp suất thấp khơng khí bổ sung qua van chiều Tuy nhiên , phương pháp không giảm NOx - 38 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 - Xử lý xúc tác : Nhờ cá chất xúc tác (catalyst ) làm tăng tốc độ phản ứng ơ-xy hố ( phản ứng khử ) thành phần độc hại khí xả mà khơng cần nhiệt độ 1000 K Do BXLKX khơng cần bố trí sau xupap thải Hiện có kiểu : • BXLKX kiểu xúc tác đường: Thực chất gồm xử lý xúc tác nối tiếp nhau.Khí thải từ động vào xử lý NOx trước.Sau tiếp tục vào xử lý ơ-xy hố để giảm thành phần CO HC • BXLKX kiểu xúc tác đường : tức xử lý đồng thời chất ô nhiễm CO ,HC ,NOx Ưu điểm xử lý xử lý đến 90% chất nhiễm nói Nên sử dụng rộng rãi phương tiện giới đường Mục đích xử lý khí xả đường loại bỏ chất ô nhiễm không mong muốn( CO ,HC ,NOx ) khí xả cách biến đổi chúng phản ứng hoá học thành CO ,H O N Các phản ứng diễn xúc tác gồm : Phản ứng ơ-xy hố : CO + (3.1) O → CO C X H Y + (x + y ) O → xCO + H O Phản ứng khử : - 39 - (3.2) NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 NO + H → y N2 + H2 O (3.3) NO + CO → (2x + 2 N + CO (3.4) )NO + C X H Y → (x + y )N +xCO + y H2 (3.5) O Đối với BXLKX kiểu ơ-xy hố động diesel Trên thực tế , động diesel hệ đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt giới hạn CO HC mà không cần thiết bị xử lý Hơn ,BXLKX diesel kiểu ơ-xy hố có hiệu lực giưói hạn PM cịn lượng thải NOx động khơng thay đổi Khí xả diesel chứa lượng nhỏ CO ,HC ,PM lượng ơ-xy dư ( hệ só dư lượng khơng khí thường lớn ) Vì , q trình ơ-xy hố gapự khó khăn mơi trường phản ứng có nhiệt độ thấp Q trình ơ-xy hoá SO2 nhiên liệu thành SO bắt đầu xuất nhiẹt độ khoảng 300 C Đây tượng xấu làm tăng lượng thải PM Ngồi , sau hình thành SO dễ bị chuyển hoá thành axit H SO ( khí xả có nước) Một phần lượng axit bị giữu lại BXLKX làmgiảm đáng kể tuổi thọ Việc sử dụng BXLKX động diesel với phương tiện hạng nhẹ tỷ lệ giảm nhiễm trung bình la 40% - 50% CO HC Đối với PM , xúc tác chủ yếu tác động lên phần hồ tan SỊ ( Soluble Fraction ) , với mức giảm trung bình từ 30% -35% - 40 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Bộ lọc ơxy hố bồ hóng: Các vấn đề chung Với động diesel cháy với hỗn hợp khơng đồng mức thải PM tương đối cao Lượng bồ hóng khí thải có kích thước nhỏ ( 90% số hạt có kích thước trung bình khoảng 1μm) Và thực tế với tất lại bụi không khí, bồ hóng có kích thước hạt dễ bị giữ lại với thời gian lâu hệ thông hô hấp - 41 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Một số phương pháp lọc bồ hóng: Kết cấu bên thiết bị thiết kế để thúc đẩy va chạm hạt với lõi lọc với lỗ than lõi lọc - 42 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Hình 2.24 Chiều chuyển động dịng khí thải qua lõi lọc Hình 2.25 Ngun tắc bẫy bồ hóng • Lọc va chạm: Thường dung để lọc hạt PM có kích thước lớn lơ lửng dịng khí thải, chúng bị va đập bám dính vào bề mặt lưới thép - 43 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 ` Hình 2.27 - Lõi lọc sợi thép mạ crơm • Lọc chặn ( dùng lõi gốm kiểu tổ ong ): thường dùng để lọc hạt PM có kích cỡ trung bình khí xả.Khi qua lọc , chúng va chạm với miệng rãnh dẫn khí xả Các hạt PM bị giữ lọc nhiệt độ đủ cao để đốt cháy lượng PM tích luỹ • Lọc khuếch tán( dùng lõi gốm xốp) : Thường dùng với hạt PM có kích cỡ nhỏ, chúng vào lọc, bị va chạm bám vào thành xốp tiếp tục bám vào cácc hạt PM trước bám bề mặt lõi lọc - 44 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Hình 2.26 Lõi lọc lưới sợi gốm 3.5 Xu hướng sử dụng nhiên liệu Trong suốt nhiều thập kỷ tương lai, phụ thuộc phương tiện giao thông đường vào dầu mỏ to lớn.Trong nguồn tài nguyên có hạn.Mặt khác, nguồn nguyên liệu sinh ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người Xu hướng thời gian tới thay nguồn nhiên liệu sạch, ô nhiễm ( methanol ,Ethanol, khí tự nhiên , khí propan ,hyđrơ, LPG…) Với động diesel, sử dụng Ethanol methalnol ( dạng nhũ tương) để trộn vào nhiên liệu diesel.Tuy nhiên, hỗn hợp có độ ổn định thấp nhiên liệu thấp, nhiên liệu có nước nước Hỗn hợp pha trộn tới 30% Alcol dung cho động diesel.Tuy nhiên, động khó khởi động Ngồi Alcol có số xetan thấp nên trình tự bốc cháy thấp Hiện người ta phát triển hệ thống phun nhiên liệu kép để phun mồi lượng nhỏ nhiên liệu diesel để lượng nhiên liệu đốt cháy trước Đây giải pháp có nhiều triển vọng - 45 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Đối với động diesel dung alcol nguyên chất , người ta đẫ phát triển “động diesel có trợ giúp tia lửa điện”.Những tín hiệu ban đầu cho thấy có thê phối hợp tốt tiêu lượng môi trường tương lai Các loại nhiên liệu có nguồn gốc phi dần mỏ khác : dầu dừa, dầu cọ, dầu đậu nành … có số xetan cao sử dụng tốt với động diesel Chương KẾT LUẬN - 46 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Ngày ô nhiễm môi trường ngày trở thành vấn đề nhức nhối với người, phần khơng nhỏ ngun nhân có nguồn gốc từ khí thải động Động Diesel cơng nhận có nhiều ưu vượt trội tồn nhiều nhược điểm khía cạnh môi trường, đặc biệt việc thải NO x va bồ hóng Việc nắm rõ cấu trúc, đặc điểm, q trình hình thành khí thải có vai trò quan trọng việc nghiên cứu giải pháp để bảo vệ môi trường Người ta nghiên cứu nhiều phương pháp khác để giảm lương phát thải NOx,bồ hóng … Nói chung phương pháp có ưu nhược điểm định, phương pháp sử dụng hệ thống ln hồi khí thải lọc bụi khói coi phương pháp tối ưu - Luân hồi khí thải động góp phần làm giảm đáng kể lượng phát thải NOx, việc tìm tỷ lệ luân hồi tối ưu chế độ tải tốc độ khác vơ quan trọng Vì với tỷ lệ luân hồi tối ưu công suất động giảm khơng đáng kể, khơng ảnh hưởng tới tính vận hành động cơ, đồng thời tiêu hao nhiên liệu lại tăng không đáng kể - Lọc bụi giúp ta lọc 95% lượng bồ hóng sinh trình cháy động diesel Nghiên cứu trình hình thành trình tái sinh bầu lọc để tìm phương án tối ưu nhằm giảm tới mức lớn lượng phác thải bồ hóng TÀI LIỆU THAM KHẢO - 47 - ... tăng áp người môi trường - Các giải pháp khắc phục tác hại khí thải động diesel tăng áp 1.3.2 Nội dung: - Cơ chế hình thành khí thải động diesel - Các thành phần độc hại khí thải động diesel - Các... hại khí thải động diesel - Nghiên cứu biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực khí xả 1.3.3 Ý nghĩa: - 10 - NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2009- 2010 Chương CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL. .. chung vấn đề cấp bách Với tất lý trên, chúng em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng khí thải động diesel tăng áp sức khoẻ môi trường sống người? ?? Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian kinh nghiệm cịn