Nghiên cứu mô hình xử lý khí thải xe buýt b80 đang lưu hành tại tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THỊ VINH HƯƠNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công nghệ môi trường NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI XE BT B80 ĐANG LƯU HÀNH TẠI TP HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8/2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Huỳnh Thanh Công (Khoa Kỹ thuật Giao thông, Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh) TS Bùi Xn Thành (Khoa Mơi Trường, Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh) Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 09 tháng năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Nguyễn Phước Dân – Chủ tịch Hội đồng PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn – Phản biện PGS.TS Nguyễn Thành Quân – Phản biện TS Huỳnh Thanh Công – Thành viên TS Nguyễn Quốc Bình – Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Thị Vinh Hương Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1978 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 09259006 I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI XE BT B80 ĐANG LƯU HÀNH TẠI TP HỒ CHÍ MINH II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: * NHIỆM VỤ : Nghiên cứu mơ hình xử lý NOx muội than phát thải từ động xe buýt Diesel B80 lưu hành TP.HCM hệ thống luân hồi khí thải (Exhaust Gas Recirculation, EGR) lọc muội than (Diesel Particulate Filter, DPF) để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro * NỘI DUNG : - Tổng quan tài liệu tình hình phát thải chất nhiễm khí thải động xe buýt B80 lưu hành Thành phố Hồ Chí Minh phương pháp xử lý NOx muội than phát thải từ động xe bt sử dụng dầu Diesel - Nghiên cứu mơ hình lý thuyết cơng nghệ ln hồi khí thải (Exhaust Gas Recirculation, EGR) để giảm thiểu NOx kết hợp với lọc muội than (Diesel Particulate Filter, DPF) để giảm thiểu PM phát thải từ động xe buýt B80 - Thử nghiệm đánh giá khả giảm phát thải NOx sau lắp luân hồi khí thải lựa chọn “Băng thử tính động lực học cao Engine Test Bed (ETB)” Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 15/7/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/7/2011 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): 1/ Cán hướng dẫn 1: Tiến sĩ Huỳnh Thanh Công – Khoa kỹ thuật giao thơng, Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh 2/ Cán hướng dẫn 2: Tiến sĩ Bùi Xuân Thành – Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua LỜI CẢM ƠN • Tơi xin gửi lời cảm ơn tri ân sâu sắc đến: - Ban Lãnh đạo tập thể Phòng Quản lý Khoa học, Phịng Kế hoạch – Tài chính, Sở Khoa học Cơng nghệ Bình Định - TS Huỳnh Thanh Cơng – Cán hướng dẫn - TS Bùi Xuân Thành – Cán hướng dẫn - TS Lê Anh Tuấn – Viện Cơ khí động lực Hà Nội - PGS TS Phạm Xuân Mai – Khoa Kỹ thuật Giao thông, Trường ĐH Bách Khoa Tp HCM - Các Thầy cô Khoa Môi Trường, Khoa Kỹ thuật Giao thông – Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia TP.HCM - Viện Cơ khí Động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Viện Môi Trường Tài nguyên – Đại học Quốc Gia TP.HCM • Xin gửi tình u thương biết ơn vơ bờ đến: - Chồng trai Gia đình hai bên nội, ngoại Bạn Thu Hằng Minh Anh • Xin gửi tình cảm thân thương lời cảm ơn chân thành đến: - Các bạn lớp cao học công nghệ môi trường K.2009, K 2010 - Những người bạn thầm lặng Khơng có tạo điều kiện, dạy dỗ, hướng dẫn, tình cảm yêu thương, hỗ trợ, động viên quan, Thầy cơ, Nhà trường, gia đình bạn bè tơi khơng thể hồn thành chương trình học tập thực Luận văn TN Tất tơi nhận q trình học tập thực Luận văn hành trang quý giá suốt chặng đường phát triển tương lai Lê Thị Vinh Hương TÓM TẮT LUẬN VĂN Ơ nhiễm mơi trường khơng khí Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hà Nội ngày tăng nhanh, đó, phần chủ yếu khí thải loại xe buýt sử dụng nhiên liệu Diesel sinh Việt Nam bắt đầu áp dụng lộ trình cắt giảm khí thải theo tiêu chuẩn khí thải Euro từ 01/7/2007 cho loại tô xe máy Tuy nhiên, phần nhiều loại ô tô (xe) buýt hai thành phố có nồng độ khí thải khơng đạt tiêu chuẩn khí thải Euro Nhằm mục đích đề xuất phương án khả thi giúp giảm khí thải độc hại xe buýt B80 (là loại xe chiếm tỉ lệ lớn loại xe buýt lưu hành), luận văn trình bày phương pháp xử lý hai loại khí thải từ xe buýt B80 sử dụng nhiên liệu Diesel, NOx muội than (PM) Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, phương án dùng kỹ thuật luân hồi khí thải (EGR, Exhaust Gas Recirculation) lựa chọn để giảm thiểu NOx đề xuất sử dụng lọc muội than (DPF, Diesel Particulate Filter) để giảm thiểu PM cho xe buýt Diesel B80, đảm bảo đạt tiêu chuẩn khí thải Euro Kết thực nghiệm cho thấy: vận hành chế độ chế độ tải thấp trung bình, động thử nghiệm có sử dụng EGR cho mức phát thải NOx thấp 13% so với trước lắp Hàm lượng HC tăng không nhiều Tuy nhiên, lượng khói lại tăng đột biến từ chế độ tải trung bình trở lên có ln hồi khí thải Do đó, nhu cầu lọc muội than cần thiết động phải thường xuyên làm việc chế độ tải cao nhằm giảm đồng thời hai thành phần để bảo đảm tiêu chuẩn khí thải Euro Các kết thực nghiệm mô sở đề xuất áp dụng hệ thống xử lý khí thải phù hợp cho xe buýt B80 TP Hồ Chí Minh thành phố lớn khác nước SUMMARY Air pollution in Ho Chi Minh and Ha Noi City are rapidly growing, in which a major source of this pollution is produced by exhaust emission of Diesel-powered buses Although Vietnam government has started to apply the roadmap for reducing of vehicle emissions at the Euro emission standards since July 1st 2007, however, the majority of buses in these cities are still in Euro standards situation This thesis presents the method of reducing simultaneously NOx and soot (PM) of B80 Diesel-powered buses in Ho Chi Minh city On the basis of simulation validation and experimental research, the techniques of EGR and DPF have been studied and evaluated for B80 Diesel bus in order to satisfy the Euro emission standards Experimental results show that in the operation at mode of low and medium load, the tested engine with EGR reduced up to 13% of NOx in comparison of without EGR However, the amount of smoke increases significantly at the medium load and higher with EGR Therefore, it is required to equip a combinated system of DPF and EGR to reduce the exhaust emission at higher load and satisfy the Euro mission standards The experimental and simulation results can be the basis of the proposed application for exhaust treatment systems of the B80 bus in Ho Chi Minh city, as well as other major cities in Vietnam i MỤC LỤC Đề mục Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU viii CHƯƠNG PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Tính đề tài 14 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 17 2.1 Hệ thống xe buýt TP Hồ Chí Minh…… 17 2.2 Quy hoạch phát triển xe buýt TP Hồ Chí Minh 20 2.3 Tiêu chuẩn ô tô giới Việt Nam 22 2.4 Ô nhiễm từ động diesel 24 2.5 Ảnh hưởng NOx muội than từ khí thải động diesel đến mơi trường sức khỏe người 31 2.6 Các phương pháp giảm thiểu NOx muội than phát thải từ động diesel 32 2.7 Hệ thống luân hồi khí thải 35 2.8 Bộ lọc DPF 41 2.9 Lựa chọn mơ hình xử lý khí khải cho động xe buýt mẫu 48 ii CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 51 3.1 Kết đo độ khói thực tế xe buýt B80 51 3.2 Kết mô động D1146TI xe buýt mẫu với hệ thống luân hồi khí thải lọc muội than AVL - BOOST 51 3.3 Kết mơ hình thực nghiệm băng thử động có trang bị thiết bị đo đạc khí thải 56 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 4.1 Kết luận 62 4.2 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC BÀI BÁO KHOA HỌC LÝ LỊCH KHOA HỌC \ iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải UNEP Chương trình mơi trường Liên Hợp Quốc TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh TP.HN Thành phố Hà Nội PM Particulate matter (muội than) SOF Solube Organic Fraction (phần chất hữu hòa tan) CNG Compressed Natural Gas (nhiên liệu khí nén thiên nhiên) LPG Liquefied Petroleum Gas (nhiên liệu khí hóa lỏng) LNC Lean NOx Catalyst (DeNOx – xúc tác khử NOx) LNT Lean NOx Trap (Bộ làm NOx bẩy) SCR Selective Catalytic Reduction (Bộ xúc tác chọn) DPF Diesel Particulate Filter (bộ lọc muội than) CC Catalytic converter (bộ chuyển đổi xúc tác) EGR Exhaust Gas Recirculation (hệ thống luân hồi khí thải) ETB Engine Test Bed (Băng thử tính động lực học cao) PTA Public Transportation Authority (Chính quyền Giao thông công cộng) GTCC Hệ thống giao thông công cộng CKD Completely KnockDown (cụm chi tiết) ĐLCB Đánh lửa cưỡng iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Mơ hình van venturi Hình 1.2: Mơ hình động D1146TI với hệ thống EGR AVL - BOOST Hình 1.3: Mơ hình động D1146TI với hệ thống EGR AVL – BOOST Hình 1.4: Mơ hình DPF 10 Hình 1.5: Sơ đồ băng thử tính động lực học cao ETB 11 Hình 1.6: Lắp ráp EGR đường ống xả 13 Hình 1.7: Bố trí van EGR động thử nghiệm 14 Hình 2.1: Sản xuất xe buýt TP.HCM 19 Hình 2.2: Phát thải loại xe buýt Diesel TP HCM 2007 - 2014 20 Hình 2.3: Tiêu chuẩn Euro cho NOx PM động Diesel 23 Hình 2.4: Các nguồn nhiễm từ động Diesel 25 Hình 2.5: Tỷ lệ thành phần khí thải động Diesel 25 Hình 2.6: Thành phần hạt muội than từ động Diesel 29 Hình 2.7: Cơ chế hình thành muội than 30 Hình 2.8: Cấu trúc tổ hợp hạt muội than hợp chất hấp thụ 31 Hình 2.9 Các hướng hạn chế khí thải động Diesel 33 Hình 2.10: Các hướng công nghệ xử lý NOx hạt rắn khí xả động Diesel 35 Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống luân hồi khí thải 36 Hình 2.12: Ảnh hưởng luân hồi khí thải tới lượng phác thải NOx 39 Hình 2.13: Hỗn hợp khí nạp - luân hồi phân lớp xi lanh 39 Hình 2.14: Mơ hình ln hồi khí thải phân lớp phần mềm mô KIVA-3V 39 Hình 2.15: Mơ hình ln hồi khí thải phân lớp động diesel tăng áp 40 Hình 2.16: Áp suất turbine, tăng áp tỷ lệ luân hồi 41 Hình 2.17: Sơ đồ tăng áp Venturi 41 Hình 2.18: Lõi lọc muội than 42 Hình 2.19: Lọc gốm monolith 43 Hình 2.20: Lõi lọc gốm 43 ... nghệ Môi trường MSHV: 09259006 I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI XE BT B80 ĐANG LƯU HÀNH TẠI TP HỒ CHÍ MINH II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: * NHIỆM VỤ : Nghiên cứu mô hình xử lý. .. tình hình phát thải chất nhiễm khí thải động xe buýt B80 lưu hành Thành phố Hồ Chí Minh phương pháp xử lý NOx muội than phát thải từ động xe buýt sử dụng dầu Diesel - Nghiên cứu mô hình lý thuyết... nhiễm khí thải từ động xe buýt B80 đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho xe buýt B80 thành phố lớn Việt Nam, tác giả sử dụng số liệu nghiên cứu thành phố Hồ Chí Minh để làm sở đánh giá Vì TP HCM