Đang tải... (xem toàn văn)
I Tên đề tài khoa học: “Nghiên cứu cải tiến hệ thống xử lý khí thải gây ô nhiễm môi trường của động cơ xăng” II Đề cương nghiên cứu của đề tài 1. Thuyết minh tính cấp thiết của đề tài Động cơ đốt trong đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Và là nguồn động lực chính của các phương tiện vận tải như: Ôtô, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay,… hay các máy công tác như: máy phát điện, máy xây dựng, các máy công cụ trong công nghiệp, nông nghiệp,… năng lượng mà do động cơ đốt trong cung cấp chiếm khoảng 80% tổng năng lượng toàn trái đất. Tuy nhiên động cơ đốt trong cũng là nguồn gốc gây ra ô nhiễm môi trường. Trong tình hình thế giới đang ngày càng phát triển với tốc độ chóng mặt, sản lượng công nghiệp hằng năm ngày càng tăng nhanh thì nguồn Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: thu thập thông tin về sự phát triển của hệ thống xử lý khí thải; nghiên cứu phân tích đặc điểm, cấu tạo nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải xúc tác. Phương pháp a. Những kết luận, đề xuất và kiến nghị Kết luận: Xử lý các thành phần ô nhiễm độc hại trong khí thải động cơ xăng bằng kỹ thuật xúc tác cho thấy là giải pháp có hiệu quả khá cao, có tính khả thi về mặt kỹ thuật công nghệ lẫn kinh tế, phù hợp với điều kiện của Việt Nam hiện nay. Đối với các động cơ xăng cũ thích hợp với biện pháp trang bị hệ thống xử lý khí thải dùng bộ xúc tác sẽ giúp các động cơ thỏa được các tiêu chuẩn về ô nhiễm, tăng thời gian sử dụng, tiết kiệm chi phí, tăng tính kinh tế. 2. Xác định các phương pháp nghiên cứu và phương tiện nghiên cứu a. Các phương pháp nghiên cứu
Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý I- Tên đề tài khoa học: “Nghiên cứu cải tiến hệ thống xử lý khí thải gây ô nhiễm môi trường động xăng” II- Đề cương nghiên cứu đề tài Thuyết minh tính cấp thiết đề tài Động đốt đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Và nguồn động lực phương tiện vận tải như: Ôtô, tàu thủy, tàu hỏa, máy bay, … hay máy công tác như: máy phát điện, máy xây dựng, máy công cụ công nghiệp, nông nghiệp,… lượng mà động đốt cung cấp chiếm khoảng 80% tổng lượng toàn trái đất Tuy nhiên động đốt nguồn gốc gây ô nhiễm môi trường Trong tình hình giới ngày phát triển với tốc độ chóng mặt, sản lượng công nghiệp năm ngày tăng nhanh nguồn lượng tiêu thụ giới ngày lớn Động đốt nguồn cung cấp lượng chủ yếu trái đất Chính vậy, mà lượng sản phẩm khí thải từ động đốt năm giới ngày tăng, gây ô nhiễm môi trường nặng nề ảnh hưởng trực tiếp biến đổi khí hậu ngày phức tạp, trái đất ngày nóng lên, ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ người, gây nạn tuyệt chủng động thực vật,… toàn giới Để giảm lượng độc hại phát từ sản phẩm khí thải động đốt mà trì tốc độ phát triển công nghiệp giới Một số nước có công nghiệp phát triển hàng đầu giới, nước có lượng khí thải phát sinh độc hại gây ô nhiễm nhiều giới như: Mỹ, Nhật Bản số nước Châu Âu đầu việc nghiên cứu đưa biện pháp giảm thiểu lượng khí thải độc hại môi trường Bên cạnh đó, nước đưa tiêu chuẩn nồng độ chất độc hại khí thải động bắt buộc hãng sản xuất nước nhập phải tuân thủ tiêu chuẩn khí thải Để đánh giá chất lượng động đốt phương diện khí thải, động phải thử nghiệm điều kiện cụ thể theo chu trình thử nghiệm quy định Hiện nay, giới có nhiều chu trình thử như: Chu trình Mỹ, Nhật Bản, Châu Âu,… ứng với chu trình thử tiêu chuẩn khí thải Các hệ thống tiêu chuẩn xây dựng cho loại động khác như: Động xe máy, động tàu biển, động tĩnh tải, động ô tô,… Ở Châu Âu áp dụng số chu trình thử như: ECE15, EUDC, NEDC,… để thử nghiệm công nhận kiểu cho dòng xe Bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn khí thải EURO vào năm 1992, EURO vào năm 1996, Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý EURO vào năm 2000, EURO vào năm 2005, EURO vào năm 2008 Các tiêu chuẩn ngày đòi hỏi khắt khe nồng độ chất khí thải động Ở Việt Nam trước tình hình kinh tế bước vào giai đoạn đầu nước có kinh tế phát triển, phải tuân theo xu hướng chung giới phát triển bền vững, tức phát triển bảo vệ môi trường Chính vậy, mà nhà nước ta áp dụng chu trình thử tiêu chuẩn Châu Âu để thử nghiệm công nhận kiểu cho dòng xe Đặc biệt, nhà nước ta bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn EURO từ ngày 01/07/2007 cho tất phương tiện vận tải đất nước ta Từ vấn đề nêu cho thấy cần thiết phải đẩy mạnh phát triển ứng dụng giải pháp hạn chế ô nhiễm khí thải từ động đốt trong, chủ yếu động xăng động Diesel Hiện nay, giải pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm khí thải loại động đốt xúc tác nhiều nhà sản xuất quốc gia giới áp dụng, giải pháp cho thấy hiệu cao, có khả đáp ứng quy định ngày chặt chẽ hạn chế ô nhiễm Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp hạn chế ô nhiễm từ khí thải động đốt nước ta, chọn thực nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu cải tiến hệ thống xử lý khí thải gây ô nhiễm môi trường động xăng” Xác định khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu là: Cải tiến hệ thống xử lý khí thải Đối tượng nghiên cứu bao gồm: - Loại động xăng kỳ, kỳ - Loại xăng A92, A95 - Khí thải - Lõi lọc - Chất xúc tác Xác định mục đích nghiên cứu đề tài - Mục đích hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường sống, đồng thời góp phần vào xu hướng cải tạo, phát triển loại phương tiện giao thông sạch, gây ô nhiễm phù hợp với đặc điểm, điều kiện nước ta - Với số lượng phương tiện dùng động xăng lớn hoạt động nay, nghiên cứu giải pháp xử lý khí thải động xăng xúc tác ứng dụng rộng rãi mang lại lợi ích nhiều mặt, góp phần cải thiện môi trường không khí, đảm bảo sức khỏe cho người dân thành phố lớn khu du lịch Xác định phạm vi nghiên cứu đề tài Trên sở kế thừa, sử dụng kết nghiên cứu, ứng dụng giải pháp xử lýkhí thải xử lý khí thải xúc tác cho động xăng có giới nước, đề tài tập trung nghiên cứu cải tiến xử lý khí thải dùng xử lý khí thải xúc tác cho Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý số loại động xăng thông dụng nước ta chưa trang bị hệ thống xử lý khí thải từ nhà sản xuất Trong đó, có thực ứng dụng lắp đặt, đo đạc thử nghiệm khí thải động xăng có dùng xúc tác, làm sở để phân tích đánh giá, đề xuất giải pháp ứng dụng rộng rãi, phù hợp với điều kiện thực tế Thời gian nghiên cứu từ tháng năm 2016 Xây dựng giả thuyết nghiên cứu - Do nghiên cứu trang bị thêm cho loại động xăng thông dụng lưu hành với hệ thống xử lý khí thải xúc tác, nên không thay đổi kết cấu, thông số hệ thống động mà nghiên cứu cải tiến, tạo hệ thống xử lý khí thải ứng dụng dễ dàng rộng rãi vào thực tế - Khí thải sau qua hệ thống xử lý xúc tác hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường sống, đồng thời góp phần vào xu hướng cải tạo, phát triển loại phương tiện giao thông sạch, gây ô nhiễm phù hợp với đặc điểm, điều kiện nước ta Xác định nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích, tổng hợp vấn đề lý thuyết liên quan đến giải pháp xử lý ô nhiễm khí thải động xăng kỹ thuật xúc tác nghiên cứu giải pháp sử dụng xúc tác để xử lý giảm ô nhiễm khí thải số loại động xăng gắn phương tiện giao thông vận tải thông dụng lưu hành nước ta chưa trang bị hệ thống xử lý khí thải từ nhà sản xuất - Tiến hành thực nghiệm giải pháp xử lý khí thải xúc tác cho loại phương tiện giao thông vận tải, giúp loại phương tiện hạn chế mức khí thải ô nhiễm, đáp ứng tiêu chuẩn quy định ô nhiễm, với công nghệ chi phí phù hợp với điều kiện, đặc điểm nước ta, góp phần đẩy mạnh hạn chế ô nhiễm từ loại phương tiện giao thông máy chuyên dùng dùng có sử dụng động xăng Xác định nội dung nghiên cứu a Lịch sử vấn đề nghiên cứu Trên giới, chương trình kiểm soát khí thải ô tô Mỹ dùng xúc tác khí thải vào năm 1974 Từ xúc tác ô xy hóa hai chức đến xúc tác chức thuận lợi ngày nay, cắt giảm ô nhiễm 1,5 tỷ 100 nghìn chì nhiên liệu Do đó, xúc tác có uy tín việc cải thiện chất lượng không khí giới Từ đó, tiêu chuẩn kiểm soát khí thải ứng dụng xúc tác Mỹ truyền bá sang Đức, Nhật, Úc nước khác Ban đầu nhà sản xuất xúc tác quan tâm đến hợp kim Crôm-Đồng, Nhôm-Silic, phủ lên lõi lọc gốm Tuy nhiên, khả dẫn nhiệt hợp kim lúc kém, trở lực lớn vậy, độ Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý phát ô nhiễm cao xảy động xăng khởi động lạnh Bộ xúc tác cần phải đạt nhanh đến thời điểm nhiệt độ làm việc "light-off" có nghĩa nhiệt độ bắt đầu xúc tác có hiệu Từ đó, nhà nghiên cứu tìm việc xúc tiến Platin với kim loại khác có ưu điểm xúc tác có Platin (Pt) Năm 1971, việc dùng Rh xúc tiến chất xúc tác Pt để kiểm soát NOx Năm 1981, xúc tác chức đưa vào áp dụng có phát triển cảm biến ô xy Nhiệm vụ xúc tác chức chia cách xử lý CO, HC NOx, phụ thuộc mạnh vào tỷ lệ không khí nhiên liệu động trì tỷ lệ cân lý tưởng cho biến đổi chất ô nhiễm Song song, với việc phát triển xúc tác gốm, chất kim loại phát triển nhanh có nhiều ưu điểm gốm nhờ ứng dụng kỹ thuật nano để chế tạo cấu trúc lõi lọc Tuy nhiên, sản phẩm kim loại phát triển mạnh vào năm 1986 kỹ thuật hàn nếp gấp phát triển nên có nhiều ưu điểm đa dạng hình dạng kích thước cho loại động cơ, diện tích bề mặt tiếp xúc tăng lần, độ bền nhiệt cao trở lực thấp so với gốm dễ hàn gắn Tuy nhiên, tính kinh tế kỹ thuật xúc tác phụ thuộc vào số yếu tố: Tỷ lệ thành phần hỗn hợp, hàm lượng chì, lưu huỳnh nhiên liệu Đến nay, động đốt ô tô ngày đạt tiêu chuẩn khí thải với yêu cầu giảm đến 98% HC, 96% CO 95% cho NOx Vì xúc tác bị hủy hoại chì, nên sử dụng giúp đem lại việc loại bỏ chì khỏi xăng dầu, tức loại bỏ loạt mối nguy hại cho sức khỏe người Việt Nam chưa sử dụng xúc tác để giảm ô nhiễm khí thải cho động đốt Vì tiêu chuẩn giới hạn khí thải xe giới ta thấp nhiều so với tiêu chuẩn khí thải nước khu vực giới Nền công nghiệp giao thông vận tải nước cần phát huy, bắt kịp quy chế hội nhập tiêu chuẩn giới hạn khí thải dây chuyền công nghệ sản xuất Đây hội để động xăng sử dụng công nghệ xúc tác khí thải để đạt tiêu chuẩn hành Năm 1995 đến nay, Việt Nam có số công trình nghiên cứu xử lý khí thải từ động đốt ứng dụng xúc tác sở Platin số vật liệu xúc tác sở kim loại chuyển tiếp kim loại đáp ứng yêu cầu sử dụng cho ống xả xe máy Viện Vật liệu chế tạo xương gốm tổ ong vật liệu gốm Silica Một số loại xúc tác kiểu perovskite có kích thước nanomet (20÷ 40 nm) chế tạo từ La, Sr, Mn, Co, Sn tẩm lên xương gốm nói Viện nghiên cứu Khoa học Vật liệu tìm tổ hợp chất xúc tác (VN1, VN2, VN3, ) Kết chuyển hóa khí thải độc hại CO, Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý CxHy, NOx hoạt động vùng nhiệt độ rộng (200÷600) 0C Nhưng kết thử nghiệm Do đó, việc ứng dụng kỹ thuật xử lý khí thải tiên tiến giới sẵn có vào điều kiện Việt Nam để đem lại hiệu tối ưu, mục tiêu cho việc xử lý xúc tác khí thải động xăng b Xây dựng sở lý luận đề tài Các chất gây ô nhiễm nguy hại đến tự nhiên người mà khoa học nhận biết được, hay đơn giản gây khó chịu chẳng hạn mùi hôi, màu sắc… Các chất ô nhiễm giới hạn nồng độ cho phép chúng nguồn phát thải thay đổi theo thời gian Ngày nay, người ta xác định chất ô nhiễm không khí, mà phần lớn chất có khí xả động đốt Khí thải động gồm sản vật cháy hoàn toàn CO2, H2O, N2 sản vật chưa cháy hoàn toàn, sản vật phân giải từ sản vật cháy từ nhiên liệu Do đó, để hạn chế ô nhiễm môi trường ta cần hạn chế lượng khí thải môi trường đến mức tối thiểu đạt được, hay nói cách khác, khí thải động phải đạt tiêu chuẩn quy định c Nội dung nghiên cứu thực nghiệm - Xác định hàm lượng chất HC, CO, NOx, CO2, O2 khí thải số động không trang bị có trang bị xử lý khí thải xúc tác chạy chế độ không tải; - Đưa giải pháp giảm độ độc hại khí thải động đốt thông qua hệ thống xử lý khí thải xúc tác - Thiết kế lắp đặt hệ thống xử lý khí thải xúc tác - Thí nghiệm, kiểm tra hàm lượng chất loại động cơ, loại xăng - Ghi nhận đánh giá kết thí nghiệm d Những kết luận, đề xuất kiến nghị - Kết luận: Xử lý thành phần ô nhiễm độc hại khí thải động xăng kỹ thuật xúc tác cho thấy giải pháp có hiệu cao, có tính khả thi mặt kỹ thuật công nghệ lẫn kinh tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam Đối với động xăng cũ thích hợp với biện pháp trang bị hệ thống xử lý khí thải dùng xúc tác giúp động thỏa tiêu chuẩn ô nhiễm, tăng thời gian sử dụng, tiết kiệm chi phí, tăng tính kinh tế Sau tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, ta rút kết luận: sau khí cải tiến hệ thống khí thải xúc tác tiến hành thí nghiệm, kết cho thấy hàm lượng chất HC, CO, NOx, CO2, O2 khí thải giảm đáng kể đạt theo tiêu chuẩn - Đề xuất, kiến nghị: đề nghị đưa vào sử dụng rộng rãi xử lý khí thải xúc tác động xăng loại phương tiện máy chuyên dùng nhằm đạt tiêu Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang Tiểu luận Phương pháp luận nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Dương Phúc Tý chuẩn bảo vệ môi trường Nhà nước cần có chế, quy định, sách khuyến khích sử dụng xử lý khí thải xúc tác, nhằm hạn chế loại khí thải độc hại từ động cơ, hạn chế ô nhiễm môi trường Xác định phương pháp nghiên cứu phương tiện nghiên cứu a Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: thu thập thông tin phát triển hệ thống xử lý khí thải; nghiên cứu phân tích đặc điểm, cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý khí thải xúc tác - Phương pháp quan sát: quan sát trình hoạt động hệ thống; quan sát thực nghiệm qua kết qua đo kiểm - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: thiết kế, lắp đạt xử lý khí thải xúc tác, tiến hành thí nghiệm, đo kiểm kết b Phương tiện nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu đề tài ta cần phương tiện sau: - Các loại động - Bộ xử lý khí thải xúc tác - Thiết bị đo khí thải Học viên: Phạm Văn Vinh MSSV: 15001451 Trang