Chất ô nhiễm dạng hạt (PM) và biện pháp giảm thiểu

MỤC LỤC MỤC LỤC .1 LỜI NÓI ĐẦU TS Nguyễn Trung Kiên CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHÍ XẢ .4 1.1 Khái quát chung 1.2 Thành phần độc hại khí xả động đốt 12 1.2.1 Thành phần CO 12 1.2.2 Thành phần NOX 14 1.2.3 Thành phần HC 19 1.2.4 Thành phần khí thải dạng hạt PM 22 1.3 Tác động ảnh hưởng khí thải động đốt đến môi trường người 22 1.3.1 Tác động đến người 22 1.3.2 Tác động đến môi trường 23 1.4 Các phương pháp xác định khí thải động đốt 24 1.5 Mục đích, nội dung ý nghĩa đề tài 26 1.5.1 Mục đích đề tài 26 1.5.2 Nội dung nghiên cứu đề tài 26 1.5.3 Ý nghĩa đề tài 27 CHƯƠNG II CƠ CHẾ HÌNH THÀNH KHÍ XẢ DẠNG HẠT PM 27 2.1 Khái niệm khí xả dạng hạt (PM) 27 2.2 Thành phần khí thải dạng hạt PM .28 2.3 Cơ chế hình thành PM 31 2.4 Phương pháp xác định hạt PM 36 CHƯƠNG BIỆN PHÁP GIẢM KHÍ XẢ DẠNG HẠT PM .39 3.1 Đặt vấn đề 39 3.2 Phương pháp tiếp cận để giảm khí thải động diesel 42 3.2.1 Điều khiển động 42 3.2.2 Kiểm sốt khí thải 44 3.3 Giảm khí thải dạng hạt PM nguồn phát sinh 45 3.2.1 Tối ưu hóa tốc độ phun nhiên liệu .45 3.2.2 Lựa chọn phương pháp tạo hỗn hợp thích hợp 46 3.2.3 Lựa chọn góc phun sớm thích hợp 47 3.2.4 Điều chỉnh lượng nhiên liệu lớn cung cấp cho chu trình 48 3.2.5 Giảm hệ số dư lượng khơng khí giảm bớt mức độ xốy lốc 48 3.2.6 Sử dụng hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử 49 3.2.7 Ảnh hưởng chất phụ gia 49 3.2.8 Ảnh hưởng vận động rối buồng cháy 51 3.2.9 Ảnh hưởng hình dạng buồng cháy 51 3.2.10 Đặc tính nhiên liệu 52 3.2.11 Phương pháp đốt cháy HCCI .55 3.2.12 Phương pháp phun nhiên liệu 56 3.4 Các biện pháp giảm thiểu khí thải dạng hạt PM sau nguồn phát sinh 58 3.4.1 Đặt vấn đề 58 3.4.2 Bộ lọc xy hóa PM 58 3.4.3 Bộ lọc vật liệu thiêu kết 68 3.4.4 Bộ lọc hạt diesel (DPFs) 69 3.4.5 Thơng kín hộp trục khuỷu .75 3.4.6 Bộ lọc chất xúc tác có chọn lọc 76 3.4.7 Bộ lọc chất xúc tác xi hóa diesel (DOCs) 79 3.4.8 Hệ thống xử lý khí thải kết hợp 82 3.4.9 Công nghệ BLUETEC-Technology .85 3.4.10 Phục hồi khả lọc .85 3.5 Sử dụng nhiên liệu thay 87 3.5.1 Vấn đề chung .87 3.5.2 Nhiên liệu LPG 90 3.5.3 Khí Gas tự nhiên dùng cho động 91 3.5.4 Methanol MTBE .94 3.5.5 Nhiên liệu sinh học 96 3.5.6 Dimethyl Ether (DME) 99 3.5.7 Dimethoxy Methane 99 3.5.8 Nước nhũ tương 100 3.5.9 Fischer-Tropsch Diesel (F-T) 100 3.5.9 Nhiên liệu biodiesel 100 KẾT LUẬN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 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 khơng 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 nói riêng giới nói chung, đô thị Cùng với tăng trưởng kinh tế nhu cầu loại phương tiện giao thông dùng lĩnh vực vận tải đường bộ, hàng không, vận tải biển ngày gia tăng Trong để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ vận tải cơng cộng số lượng xe buýt 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 liên quan tới 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, em xin chọn đề tài: “Chất ô nhiễm dạng hạt (PM) biện pháp giảm thiểu’’ Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý thầy cô môn, chuyên gia người quan tâm đến vấn đề để đề tài hoàn thiện Em xin cảm ơn Thầy Nguyễn Trung Kiên tận tình hướng dẫn để em hồn thành đề tài Em xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo Khoa Kĩ Thuật Ơ tơ Và Máy Động Lực Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên tận tình giúp đỡ chúng em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực TS Nguyễn Trung Kiên Trần Ngọc Vi CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHÍ XẢ 1.1 Khái quát chung Ngày với phát triển kinh tế, với với gia tăng dân số nhu cầu lại ngày tăng, với phát mạnh mẽ phương tiện lại ngày dùng phổ biến, ngành cơng nghiệp nên nghành công nghiệp ô tô Đây nghành công nghiệp phát triển từ nâu, đem lại lợi ích to lớn cho quốc gia giới Bên cạnh tác động tích cực mà nghành tơ mang lại đáp ứng nhu cầu lại, xuất linh kiện thu ngoại tệ cho quốc gia quốc gia phát triển, bên cạnh khơng tiêu cực mà mang lại vấn đề nhiễm khí xả động đốt trong, tiếng ồn Trên giới, vấn đề phát triển bền vững ngày quốc gia quan tâm có nhiều cơng trình đề cập đến vấn đề phát thải phương tiện giới tác hại chúng đến người mơi trường, cịn kìm hãm phát triển kinh tế, đặc biệt nước phát triển Trong xu phát triển nay, giới có khoảng 750 triệu tơ,hàng năm thải ngồi mơi trường trăm độc hại Ở Việt Nam, với phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ tăng hàng năm phương tiện cao, ví dụ tốc độ tăng bình quân xe máy năm 90 11,94% Tại thời điểm 31/12/1999 nước có 460.000 tơ 5.585.000 xe máy hoạt động, cuối năm 2003 tăng nên đến 500.000 ô tô, khoảng 11 triệu xe máy, cuối năm 2004 số tương ứng 523.509 13 triệu theo số liệu Đăng Kiểm Việt Nam Năm 2008 theo ước tính nước ta có khoảng 700.000 tơ 20 triệu xe máy Phần lớn số ô tô, xe máy tập trung đô thị lớn Hà Nội 12% thành phố Hồ Chí Minh 30% gây ô nhiễm nặng nề.Tại đây, nồng độ chất độc hại số nút dân cư vào cao điểm đến ngưỡng cho phép Có thể nói vấn đề nhiễm khí thải động mang tính thời tồn cầu Việt Nam ngoại lệ, [6] Trước ảnh hưởng khí xả tới mơi trường người, giới Việt Nam có nhiều biệp pháp để giảm thiểu phát thải từ động đốt trong, chẳng hạn tiêu chuẩn khí xả Mỹ, Nhật, EURO… Cũng biện pháp hướng tới sử dụng nhiên liệu gây ô nhiễm cho động đốt Nội dung số tiêu chuẩn khí xả giới thiệu bảng từ 1.1 tới 1.6 +Hoa Kỳ : Bảng 1.1 Tiêu chuẩn khí xả nước Mỹ đối ô tô du lịch, [1] Năm 1960 1968 1970 1972 1973 1975 1977 1980 1983 Dự kiến CO, [g/mile] 84 51 34 28 28 15 15 7,0 3,4 3,4 HC, [g/mile] 10,6 6,3 4,1 3,0 3,0 1,5 1,5 0,41 0,41 0,25 NOx, [g/mile] 4,1 0,4 0,4 0,4 3,1 3,1 2,0 2,0 1,0 0,4 Bảng 1.2 Tiêu chuẩn ô nhiễm bang Carlifornia phương tiện hạng nhẹ, [2] Hạng phương tiện TLEV LEV ULEV Hành trình, [dặm] 50.000 100.000 50.000 100.000 50.000 100.000 ZEV NMOG, [g/dặm] CO, [g/dặm] NOx, [g/dặm] HCHO, [g/dặm] PM, [g/dặm] 0,125 0,156 0,075 0,090 0,040 0,055 - 3,4 4,2 3,4 4,2 1,7 2,1 0,4 0,6 0,2 0,3 0,2 0,3 0,015 0,018 0,015 0,018 0,008 0,011 0,08 0,08 0,04 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn mức ô nhiễm phương tiện vận tải hạng nặng Mỹ, [2] Thời hạn Loại phương Hành trình, Giới hạn chất ô nhiễm, tiện [dặm] 1991 Xăng >1400 pao 2,0 Xăng 1,4