Chuyển đổi động cơ diesel d4 cd170 thành động cơ lưỡng nhiên liệu dual fuel syngas diesel

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL D4-CD170 THÀNH ĐỘNG CƠ LƯỠNG NHIÊN LIỆU DUAL FUEL SYNGAS-DIESEL Mã số: T2022-06-19 Chủ nhiệm đề tài: ThS Đỗ Phú Ngưu Đà Nẵng, tháng 11 năm 2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL D4-CD170 THÀNH ĐỘNG CƠ LƯỠNG NHIÊN LIỆU DUAL FUEL SYNGAS-DIESEL Mã số: T2022-06-19 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG PGS TS VÕ TRUNG HÙNG ThS ĐỖ PHÚ NGƯU DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA TT Họ tên Đơn vị công tác lĩnh Nội dung nghiên cứu cụ vực chuyên môn thể giao Nguyễn Minh Tiến Trường Đại học Sư phạm Thành viên Kỹ thuật – Kỹ thuật cháy, Động nhiệt, Cơ học chất lỏng, Năng lượng tái tạo, nhiên liệu thay thế i MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA i MỤC LỤC ii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ .v DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ix INFORMATION ON RESEARCH RESULTS xii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề khủng hoảng lượng toàn cầu 1.2 Tiềm năng lượng tái tạo Việt Nam 1.2.1 Ưu thế địa lý Việt Nam lượng tái tạo 1.2.2 Năng lượng sinh khối 1.3 Vấn đề xử lý rác thải sinh hoạt 1.3.1 Trên thế giới .6 1.3.2 Tại Việt Nam .8 1.5 Khí hóa nhiên liệu rắn 10 1.5.1 Khí hóa nhiên liệu rắn biomass 10 1.5.2 Phương pháp khí hóa biến rác thải sinh hoạt thành syngas 11 1.6 Ứng dụng syngas động đốt 12 1.7 Tính cấp thiết đề tài .13 CHƯƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DUAL FUEL SYNGAS-DIESEL 15 2.1 Giới thiệu nhiên liệu syngas 15 2.1.1 Giới thiệu chung .15 2.1.2 Đặc điểm tính chất Syngas 16 2.2 Tính tốn q trình cung cấp nhiên liệu cho động dual fuel syngas-diesel .20 2.2.1 Nghiên cứu mô 20 2.2.2 Kết bình luận 21 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 30 3.1 Động Diesel D4 CD170: 30 3.1.1 Giới thiệu chung: .30 3.1.2 Thông số động Diesel D4 CD170: 30 3.1.3 Hệ thống nhiên liệu động CD 170: .31 3.2 Đặc tính động dual fuel diesel-syngas 31 3.2.1 Đặc điểm 31 3.2.2 Quá trình cháy 32 3.2.3 Ảnh hưởng syngas đến phát thải động diesel 34 3.3 Thiết bị sử dụng thực nghiệm 35 3.3.1 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm .35 3.3.2 Động thực nghiệm .36 3.3.3 Nhiên liệu thực nghiệm 37 3.3.4 Thiết bị phân tích khí thải 37 3.3.5 Đồng hồ vạn Hioki 3280-10F 38 3.3.6 Máy đo tốc độ 39 3.3.7 Hệ thống tải điện 39 3.4 Thiết kế cải tạo động 41 3.4.1 Cải tiến đường nạp 41 3.4.2 Cải tiến đường xả động .42 3.4.3 Thiết kế tiếp điểm nhận tín hiệu đóng mở van điện từ 42 3.5 Quá trình thực nghiệm 44 3.5.1 Quy trình hình thành hỗn hợp khí syngas 44 3.5.2 Chế độ thực nghiệm 45 3.5.3 Tiến hành thực nghiệm .46 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 48 4.1 Đánh giá mức tiêu thụ nhiên liệu động động .48 4.2 Đánh giá ảnh hưởng thành phần khí syngas đến cơng suất động .51 4.3 Đánh giá ảnh hưởng thành phần syngas đến phát thải động 53 4.3.1 Khí CO2 53 4.3.2 Khí NOx 54 4.3.3 Khí CO 55 KẾT LUẬN .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI 66 HỢP ĐỒNG TRIỂN KHAI THỰC HIỆN 76 PHỤ LỤC HỢP ĐỒNG .79 DANH MỤC MINH CHỨNG SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI .81 DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình Sơ đồ bớ trí thí nghiệm động ix Hình Động D4 CD170 lưỡng nhiên liệu dual fuel syngas x Hình 1.1 Năng lượng tái tạo Việt Nam Hình 1.2 Quy trình xử lý rác thải sinh hoạt Hình 1.3 Phương pháp chôn lấp rác thải Hình 1.4 Các phản ưng có lò khí hố 11 Hình 2.1 Chia lưới khơng gian tính tốn vị trí vòi phun 21 Hình 2.2 Biến thiên tốc độ bốc nhiên liệu diesel 21 Hình 2.3 Đường đồng mức phân bố nhiên liệu 22 Hình 2.4 Diễn biến trình cháy phát thải 23 Hình 2.5 Biến thiên hỗn hợp khí trước sau phun diesel 24 Hình 2.6 Ảnh hưởng thời điểm bắt đầu kết thúc phun đến biến thiên áp suất 25 Hình 2.7 Ảnh hưởng thành phần biogas hỗn hợp 26 Hình 2.8 Ảnh hưởng thành phần biogas 28 Hình 2.9 Ảnh hưởng hệ số tương đương 29 Hình 3.1 Động D4 CD170 30 Hình 3.2 Động dual fuel syngas-diesel 32 Hình 3.3 Giai đoạn trình cháy động dual fuel 33 Hình 3.4 Giai đoạn trình cháy động dual fuel 33 Hình 3.5 Giai đoạn trình cháy động dual fuel 33 Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm 35 Hình 3.7 Hình ảnh thực tế bớ trí sơ đồ thực nghiệm 36 Hình 3.8 Máy phát điện 36 Hình 3.9 Thiết bị phân tích khí thải 37 Hình 3.10 Đồng hồ vạn Hioki 3280-10F 38 Hình 3.11 Máy đo tốc độ 39 Hình 3.12 Hệ thống tải điện 40 Hình 3.13 Van điện từ 40 Hình 3.14 Lưu lượng khí 40 Hình 3.15 Đồng hồ giảm áp 41 Hình 3.16 Đường nạp động CD170 41 Hình 3.17 Thiết kế tiến đường nạp 42 Hình 3.18 Cải tiến đường xả 42 Hình 3.19 Cấu tạo tiếp điểm đóng mở van điện từ 43 Hình 3.20 Cam phụ tiếp điểm 43 Hình 3.21 Sơ đồ mạch điện đóng ngắt van điện từ 44 Hình 3.22 Kết cấu buồng hòa trộn khí syngas thành phần 44 Hình 3.23 Bảng chia phần trăm ga 47 Hình 4.1 Ống nghiệm đo mức tiêu thụ nhiên liệu diesel 48 Hình 4.2 So sánh hệ sớ dư lượng khơng khí sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel- syngas ………………………………………………….………………………….50 Hình 4.3 Biểu đồ đánh giá công suất 52 Hình 4.4 Đồ thị thể hiện thay đổi hàm lượng CO2 53 Hình 4.5 Biểu đồ đánh giá mức độ phát thải khí NOx 54 Hình 4.6 Đồ thị đánh giá mức độ phát thải khí CO 56 DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 2.1 Tính chất lý hóa thành phần syngas…………………… 18 Bảng 2.2 So sánh giá trị kinh tế đơn vị nhiệt trị giữa sử dụng nhiên liệu truyền thống nhiên liệu syngas Việt Nam ………………………………………………18 Bảng 2.3 Các thông số đặc trưng nhiên liệu………… 27 Bảng 2.4 Thời điểm bắt đầu phun vòi phun 27 Bảng 3.1 Bảng thông số động D4 CD170 30 Bảng 3.2 Tỉ lệ thành phần khí syngas 37 Bảng 3.3 Thông số thiết bị phân tích khí thải 37 Bảng 3.4 Thông số máy đo tốc độ 39 Bảng 3.5 Áp suất thể tích nạp thành phần khí 45 Bảng 4.1 Bảng tiêu thụ nhiên liệu nhiên liệu ứng với chế độ vòng quay 48 Bảng 4.2 Giá trị tiêu thụ nhiên liệu động phút……………… 49 Bảng 4.3 Bảng sớ liệu hệ sớ dư lượng khơng khí động cơ……………… 50 Bảng 4.4 Bảng đánh giá công suất………………………………………… 51 Bảng 4.5 Ảnh hưởng lưu lượng syngas đến thành phần phát thải CO2 53 Bảng 4.6 Ảnh hưởng lưu lượng syngas đến thành phần phát thải NOx 54 Bảng 4.7 Ảnh hưởng lưu lượng syngas đến thành phần phát thải CO 55 ANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT: Nguồn gốc Chú giải Ký tự PM10 Tổng hạt bụi lơ lửng có đường kính khí động học nhỏ PM2.5 10 µm Tổng hạt bụi lơ lửng có đường ASTM American Society for Testing kính khí động học nhỏ ppm and Materials 2,5 µm part per million (1/1000000) Hiệp hội Thí nghiệm Vật liệu Hoa NLSK Kỳ CI Air/Fuel Đơn vị để đo mật độ đối với thể tích, A/F Brake-Specific Fuel khới lượng thấp Consumption Năng lượng sinh khối BSFC Direct current DC Alternating Current Là động đánh lửa nén (động AC diesel) RDF Hệ sớ khới lượng khơng khí chia cho khối lượng nhiên liệu NLSK Suất tiêu hao nhiên liệu NLTT Dòng điện chiều Dòng điện xoay chiều Viên nén biomass Năng lượng sinh khối Năng lượng tái tạo