Nghiên cứu và thử nghiệm bộ xử lý khí thải xúc tác gắn trên động cơ xăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ………… o0o………… LÊ ĐÁT TOA NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI XÚC TÁC GẮN TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Nha Trang, năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG ………… o0o………… LÊ ĐÁT TOA NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI XÚC TÁC GẮN TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật tàu thủy Mã số: 60.52.32 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Nhận Nha Trang, năm 2011 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình cao học viết luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình quý thầy cô trường Đại học Nha Trang Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn đến q thầy cô trường Đại học Nha Trang, đặc biệt thầy tận tình dạy bảo cho tơi suốt thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Văn Nhận dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp hồn thành luận văn tốt nghiệp Nhân đây, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nha Trang quí thầy Khoa Kỹ thuật tàu thủy tạo nhiều điều kiện để học tập hồn thành tốt khóa học Đồng thời, tơi xin cảm ơn quí anh, chị ban lãnh đạo trường Cao đẳng nghề Phú Yên tạo điều kiện cho tơi thiết bị đo đạc để có liệu thực nghiệm viết luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên lần đầu độc lập thực cơng trình mang tính tổng hợp nghiên cứu khoa học, với kiến thức thân hạn chế, tài liệu tham khảo chưa đầy đủ nên tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn Nha Trang, tháng năm 2011 Học viên Lê Đát Toa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Đát Toa MỤC LỤC Trang Chương ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.1 Lý nghiên cứu 1.1.2 Mục đích nghiên cứu 1.1.3 Tính khả thi ý nghĩa ứng dụng đề tài 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Xử lý khí thải động xăng công nghệ xúc tác giới 1.2.2 Xử lý khí thải động xăng công nghệ xúc tác Việt Nam 1.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VỊ VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM DO KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 10 2.1.1 Một số định nghĩa liên quan vấn đề ô nhiễm môi trường 10 2.1.2 Vấn đề ô nhiễm khơng khí khí thải động đốt 12 2.1.3 Tác hại khí thải động đốt 19 2.2 GIẢI PHÁP GIẢM ĐỘ ĐỘC HẠI CỦA KHÍ THẢI ĐỘNG CƠ XĂNG 27 2.2.1 Cơ chế hình thành chất độc hại khí thải động 27 2.2.2 Yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng chất độc hại khí thải động 33 2.2.3 Các giải pháp giảm độ độc hại khí thải động đốt 35 2.3 BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI XÚC TÁC Ở ĐỘNG CƠ XĂNG 51 2.3.1 Đặc điểm cấu tạo xử lý khí thải xúc tác 51 2.3.2 Cơ chế xử lý khí thải biến đổi xúc tác 63 2.3.3 Phân loại biến đổi xúc tác 68 2.3.4 Đặc điểm khai thác biến đổi xúc tác 72 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 80 3.1 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 80 3.1.1 Mục tiêu nội dung thí nghiệm 80 3.1.2 Phương pháp qui trình thí nghiệm 80 3.2 TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 83 3.2.1 Động TOYOTA .83 3.2.2 Động KIA 84 3.2.3 Bộ xử lý khí thải xúc tác S10 84 3.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 86 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 92 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 93 4.1 KẾT LUẬN: 93 4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 94 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang H 1-1 Lõi lọc xúc tác gốm H.1-2 Các dạng lõi lọc gốm H 1-3 Các dạng xúc tác kim loại H 1-4 Cấu trúc lõi lọc xúc tác kim loại H.1-5 Cấu trúc dạng tiết diện lõi kiểu METALIT EMITEC H.1-6a Kim loại bạch kim dùng xúc tác cho ô tô Johnson Matthey H 1-6b Biểu đồ phát triển catalyst giảm ô nhiễm Johnson Matthey H.1-7 Bộ xương gốm tổ ong dùng cho xe máy (chưa tẩm xúc tác) H 2-1 Số lượng phương tiện giới hoạt động hàng năm Việt Nam 13 H 2-2 Nhu cầu xăng dầu Việt Nam năm qua dự báo năm 2025 .14 H 2-3 Cơ cấu tiêu thụ xăng dầu theo ngành Việt Nam 14 H.2-4 Tỷ lệ phát thải chất gây ô nhiễm nguồn thải Việt Nam năm 2005 .15 H 2-5 Diễn biến nồng độ bụi PM10 trung bình năm khơng khí xung quanh số đô thị từ năm 2005 đến 2009 16 H 2-6 Diễn biến nồng độ TSP số tuyến đường phố giai đoạn 20052009 16 H 2-7 Diễn biến nồng độ bụi TSP khơng khí xung quanh khu dân cư số đô thị giai đoạn 2005-2008 17 H 2-8 Diễn biến nồng độ NO2 ven trục giao thông số đô thị 17 H 2-9 Diễn biến nồng độ SO2 trục đường giao thông số đô thị 18 H 2-10 Diễn biến nồng độ CO tuyến đường phố số đô thị 2002-2006 18 H 2-11 Nồng độ BTX trung bình khu vực thuộc thành phố Hà Nội (quan trắc thời gian 12/1/2007-5/2/2007) 19 H 2-12 Khói bụi, ô nhiễm gây hại cho người dân 23 H 2-13 Phổ xạ từ mặt trời 24 H 2-14 Phổ xạ từ mặt đất 24 H 2-15 Hiệu ứng nhà kính 25 H 2-16 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm theo hệ số dư lượng khơng khí 27 H 2-17 Biến thiên nồng độ số hydrocarbure theo góc quay trục khuỷu 32 H 2-18 Sự hình thành HC màng lửa thành buồng cháy 32 H 2-19 Mức độ phát xả HC động không xử lý xúc tác động có xử lý xúc tác 43 H 2-20 Cấu tạo xử lý khí thải xúc tác 51 H 2-21 Monolithe céramique monolithe kim loại 53 H 2-22 Cấu tạo monolithe kim 55 H 2-23 Công nghệ cải tiến mật độ rãnh monolithe 56 H 2-24 Cấu trúc khối monolithe với lớp vật liệu 58 H 2-25 Sự di chuyển nguyên tử O mạng tinh thể Ce 59 H 2-26 Những xúc tác hoàn thiện 63 H 2-27 Q trình xử lý khí thải xúc tác hai thành phần 68 H 2-28 Hình dạng xúc tác ba chức 69 H.2-29 Vị trí lắp đặt cảm biến hệ thống xả .70 H 2-30 Hình dạng cấu tạo cảm biến lamda 71 H 2-31 Biến thiên hiệu xử lý xúc tác chức 72 H 2-32 Kỹ thuật sấy xúc tác điện 77 H 2-33 Kết phát xả HC quy trình thử FTP sử dụng phương pháp khởi động xúc tác khác 79 H 3-1 Vị trí lắp đặt BXLKTXT động Toyota .81 H 3-2 Vị trí lắp đặt BXLKTXT động Kia 82 H 3-3 Thực đo khí thải động Toyota 82 H 3-4 Thực đo khí thải xe Kia 83 H 3-5 Động xăng Toyota 84 H 3-6 Ơtơ du lịch Kia 84 H.3-7 Bộ xử lý khí thải xúc tác S10 85 H.3-8 Thiết bị đo khí thải HG-520 85 H 3-9 Đồ thị nồng độ CO (% vol) khí thải động Toyota có sử dụng BXLKTXT khơng sử dụng BXLKTXT 87 H.3-10 Đồ thị nồng độ CO2 (%) khí thải động Toyota có sử dụng BXLKTXT khơng sử dụng BXLKTXT 87 H 3-11 Đồ thị nồng độ O2 (%) khí thải động Toyota có sử dụng BXLKTXT khơng sử dụng BXLKTXT 87 H 3-12 Đồ thị nồng độ HC (ppm) khí thải động Toyota có sử dụng BXLKTXT khơng sử dụng BXLKTXT 88 H 3-13 Đồ thị nồng độ NOx (ppm vol) khí thải động Toyota có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT 88 H 3-14 Đồ thị nồng độ CO (%) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT 90 - 90 Ghi chú: Kết so sánh = kết khơng xúc tác – kết có xúc tác kết không xúc tác x 100% Giá trị dương ứng với nồng độ chất khí xe có sử dụng BXLKTXT, nhỏ xe khơng sử dụng BXLKTXT Bảng 3-8 Thành phần khí thải động Kia không trang bị BXLKTXT KẾT QUẢ ĐO KHÔNG TRANG BỊ BXLKTXT Chế độ thử nghiệm Tốc độ (rpm) 700 1200 2000 3000 4000 CO (%vol) 9,85 9,3 9,26 8,1 7,69 CO2 (%vol) 6,4 6,56 6,73 7,5 8,2 O2 (%vol) 15,14 10,60 8,18 9,39 12,42 HC (ppm) 288 435 313 458 470 NOX (ppm vol) 57 106 190 272 290 Bảng 3-9 Thành phần khí thải động Kia với BXLKTXT KẾT QUẢ ĐO CÓ TRANG BỊ BXLKTXT S10 Chế độ thử nghiệm Tốc độ (rpm) 700 1200 2000 3000 4000 CO (%vol) 1,85 1,68 2,03 2,65 1,52 CO2 (%vol) 0,6 0,83 0,9 2,13 0,46 O2 (%vol) 24,40 25,00 25,00 25,00 25,00 HC (ppm) 268 197 147 226 226 NOX (ppm vol) 5,33 0,33 4,3 9,66 - 91 - H 3-14 Đồ thị nồng độ CO (%) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT khơng sử dụng BXLKTXT H 3-15 Đồ thị nồng độ CO2 (%) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT H 3-16 Đồ thị nồng độ O2 (%) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT - 92 - H 3-17 Đồ thị nồng độ HC (ppm) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT H 3-18 Đồ thị nồng độ NOx (ppm vol) khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT S10 khơng sử dụng BXLKTXT Bảng 3-10 So sánh nồng độ chất khí thải động Kia có sử dụng BXLKTXT không sử dụng BXLKTXT KẾT QUẢ SO SÁNH Số thứ tự CO (%vol) 81,2 81,9 78,1 67,3 80,2 CO2 (%vol) 90,6 87,3 86,6 71,6 94,4 O2 (%vol) -61,2 -135,8 -205,6 -166,2 -101,3 HC (ppm) 6,9 54,7 53,0 50,7 51,9 NOX (ppm vol) 90,6 99,7 97,7 96,4 100,0 - 93 Ghi chú: Kết so sánh = kết không catalyst – kết có catalyst kết khơng catalyst x 100% Giá trị dương ứng với nồng độ chất khí xe có sử dụng BXLKTXT, nhỏ xe không sử dụng BXLKTXT 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM - Do thực đo đạc thử nghiệm động thực nên thơng số đo chưa hồn tồn chuẩn xác cịn có dao động định chế độ hoạt động thực động Tuy nhiên, mức độ tương đối, kết thu dùng để so sánh đánh giá hiệu hoạt động hệ thống xử lý khí thải động xăng thí nghiệm - Trên động thí nghiệm Toyota Kia qua sử dụng cũ nên chưa đạt đến số vòng quay cao để đánh giá xác hơn, việc ảnh hưởng khí thải đến mơi trường mang tính cấp thiết nơi đô thị thành phố lớn, tốc độ động chủ yếu chế độ thấp - Việc sử dụng BXLKTXT giúp xử lý tốt thành phần CO, HC, NOx khí thải động xăng (bảng 3-7, bảng 3-10) - Cần có thiết bị để thực đo đạc tải động nhằm đánh giá xác, đầy đủ hiệu xử lý ô nhiễm Đối với động Kia gia tải cách mở hết công suất hệ thống điều hòa xe đem lại việc đánh giá hiệu - 94 - Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 4.1 KẾT LUẬN: - Xử lý thành phần 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, thời gian sử dụng lâu, biện pháp đại tu bảo dưỡng 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 - Luận văn cố gắng tổng hợp, hệ thống nội dung, vấn đề lý thuyết liên quan đến giải pháp xử lý khí thải kỹ thuật xúc tác, thực số thử nghiệm để làm sở đánh giá, đề xuất giải pháp ứng dụng vào thực tế, Luận văn sử dụng tài liệu tham khảo, định hướng bước đầu việc nghiên cứu, giải vấn đề xử lý nhiễm khí thải động xăng kỹ thuật xúc tác nước ta, đặc biệt loại động xăng gắn phương tiện giao thông đường đường biển lưu hành ngày phổ biến - Do cịn nhiều hạn chế trình độ kiến thức, kinh nghiệm hạn chế kinh phí, điều kiện trang thiết bị cho q trình thực nên nội dung chất lượng đề tài cịn nhiều hạn chế, để ứng dụng đề tài vào thực tế với hiệu cao cần tiếp tục đầu tư nghiên cứu sâu hơn, chẳng hạn xây dựng lắp đặt hệ thống băng thử chuyên dụng để nghiên cứu thực nghiệm, xây dựng đặc tính hoạt động đầy đủ hệ thống xử lý nhiễm khí thải động xăng kỹ thuật xúc tác Bên cạnh đó, đề tài cần tiếp tục có góp ý, sửa chữa bổ sung nhà chun mơn, chun gia có kinh nghiệm lĩnh vực xử lý nhiễm khí thải động đốt lĩnh vực có liên quan khác - Nghiên cứu tính tốn tổn thất nhiệt, hệ thống tiêu âm lắp xúc tác đường ống xả - Nghiên cứu xác định tuổi thọ làm việc xúc tác theo tiêu chuẩn nhiên liệu Việt Nam tiêu chuẩn nhiên liệu nước tiên tiến giới - 95 - 4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: - Đối với động xăng gắn phương tiện giao thông, đặc biệt động cũ, thời gian sử dụng lâu cần trang bị hệ thống xử lý ô nhiễm khí thải kỹ thuật xúc tác kết hợp với biện pháp tu bảo dưỡng thích hợp để đảm bảo loại động đáp ứng tiêu chuẩn bắt buộc ô nhiễm ngày áp dụng khắt khe thời gian tới nước ta - Nghiên cứu thiết kế, đưa vào chế tạo rộng rãi thiết bị xử lý ô nhiễm khí thải động xăng kỹ thuật xúc tác xúc tác, vị trí lắp đặt xúc tác ống thải phù hợp cho loại động cơ, dung tích động để cung cấp cho người sử dụng với giá thành hợp lý, có khả đáp ứng nhu cầu trang bị cho số lượng động xăng nước ta - Cũng cần thiết có chế sách, lộ trình loại bỏ dần động cũ nát Từng bước nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý khí thải động xăng, chẳng hạn nghiên cứu hoàn thiện để đưa vào thực tế đề tài chuyển đổi hệ thống nhiên liệu dùng chế hịa khí sang hệ thống phun xăng đánh lửa điều khiển điện tử, kết hợp với sử dụng xúc tác ba chức cho loại động xăng để xử lý triệt để thành phần nhiễm khí thải Có sách khuyến khích nhà sản xuất ứng dụng cơng nghệ xử lý nhiễm khí thải cho động xăng sản xuất đưa vào sử dụng thị trường - Nhà nước cần có quy định bắt buộc, chế tài cụ thể vấn đề hạn chế nhiễm khí thải như: ban hành tiêu chuẩn giới hạn nhiễm khí thải phù hợp với loại động cơ, theo hướng ngày xiết chặt với lộ trình hợp lý; quy định thu phí mơi trường động sử dụng; có sách hỗ trợ tài để trang bị hệ thống xử lý ô nhiễm khí thải cho động xăng… Trong q trình phát triển hội nhập quốc tế, xu cần thiết trước mắt tương lai xa nước ta ngày thắt chặt yêu cầu, tiêu chuẩn bảo vệ môi trường, có tiêu chuẩn hạn chế nhiễm khí thải từ phương tiện giao thơng vận tải, đảm bảo tương đương với tiêu chuẩn quốc gia phát triển giới Đối với động xăng, cần thiết phải bắt buộc nhà sản xuất trang bị hệ thống xử lý nhiễm khí thải cho động sản xuất Tuy nhiên, điều kiện kinh tế thu nhập người dân nước ta hạn chế, việc thay hoàn toàn động đáp ứng tiêu chuẩn ô nhiễm thời - 96 gian ngắn có tính khả thi Vì cần thiết phải có biện pháp phù hợp để đáp ứng tiêu chuẩn ô nhiễm Trang bị thêm hệ thống xử lý nhiễm khí thải kỹ thuật xúc tác biện pháp có khả đáp ứng yêu cầu nêu Đề tài nghiên cứu tiếp tục quan tâm đầu tư nghiên cứu hoàn thiện, triển khai ứng dụng vào thực tế tạo sở tiền đề để xây dựng giải pháp, sách phối hợp khác ( giải pháp chế tạo cung cấp rộng rãi trang bị, phụ kiện cho hệ thống xử lý nhiễm, sách bắt buộc phải trang bị hệ thống xử lý ô nhiễm động đốt …,) nhằm hạn chế có hiệu phát sinh nhiễm mơi trường động đốt gây nước ta Ứng dụng lắp đặt xử lý khí thải vào động xăng máy tàu thủy cỡ nhỏ loại cao tốc để phục vụ ngành du lịch, đảm bảo ô nhiễm môi trường - 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá (2000), Môi trường, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Bộ tài nguyên môi trường (2007), “Báo cáo mơi trường quốc gia 2007 mơi trường khơng khí thị Việt Nam” Phạm Ngọc Đăng (2010), Các giải pháp phát triển giao thông đô thị bền vững – giao thơng thị xanh nước ta, Tạp chí xây dựng Quy hoạch, số 10/2010 Bùi Văn Ga (1999), Ơtơ nhiễm mơi trường, NXB Giáo dục Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo dục TS.Nguyễn Thành Lương (2002), Động đốt trong-phương tiện giao thông, NXB Xây dựng PGS.TS Nguyễn Văn Nhận (2004), Nâng cao tính động đốt trong, Trường Đại học Nha Trang Vũ Trung Tạng (2000), Cơ sở sinh thái học, NXB Giáo dục Nguyễn Tất Tiến (2000), Nguyên lý động đốt trong, NXB Giáo dục 10 Lê Thanh Vân (2007), Con người môi trường, NXB Đại học Sư phạm 11 Angove DE & Cant NW (2000) Position dependent phenomena during deactivation of three-way catalytic converters on vehicles Catalysis Today, 2000 12 D Linder, L MuBmann, J.A.A van den Tillaart, E.S.Lox, A.Roshan, G.Garr and R Beason Comparison of pd-only, pd/rh and pt/rh catalysts in tlve, lev vehiche applications – real vehicle data versus computer modeling results SAE paper 2000-010501, 2000 13 Manufacturers of Emission Controls Association: EMISSION CONTROL OF TWO AND THREE - WHEEL VEHICLES, May 1999, Washington DC 14 Mitsuyoshi Hattori et al – Mitsubishi Motors Corp and Minoru Machida – NGK Insulators, Ltd: OPTIMIZATION OF CATALYTIC CONVERTER LOCATION ACHIEVED WITH A CURVE CATALYTIC HONEYCOMB SUBSTRATE, International Congress & ExpositionDetroit, Michigan, February 28-March 3, 1994, SAE Paper 940743 15 Jan Kaspar, Paolo Fornasiero, and Heal Hickey Automotive catalytic convert-ers: current status and some perspectives Catalysis Today, 2003 16 G.C.Koltsakis and A.M.Stamatelos Catalytic automotive exhaust aftertreat-ment Prog Energy Combust Sei, 1997 - 98 17 R.J Farrauto and R.M.Heck Catalytic converters: State of the art and perspectives Catalysis Today, 1999 18 Ronald G Silver and John S Howitt, ASEC Manufacturing: THE CHALLENGES OF APPLYING CATALYTIC AFTERTREAMENT TO SMALL UTILITY ENGINES, SAE Paper 961735, 1996 19 S.E Golunski et al, Johnson Matthey Technology Center and C.J Bennett et al, Johnson Matthey Catalytic Systems Div.: LOW LIGHT-OFF CATALYST TECHNOLOGY AND ITS LOW EMISSION VEHICLE APPLICATION, International Congress and Exposition Detroit, Michigan, February 27-March 2, 1995, SAE Paper 950408 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ PHIẾU TRẢ LỜI CÂU HỎI Phản biện 1: PGS.TS Phạm Hùng Thắng Làm rõ mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài chứng tỏ chúng phù hợp với tên đề tài chuyên ngành đào tạo Trả lời: Theo mục tiêu nghiên cứu, luận văn phân tích tổng hợp vấn đề liên quan đến giải pháp xử lý nhiễm khí khải động đốt Chương luận văn phân tích, tổng hợp số giải pháp xử xử lý ô nhiễm: 1) 2) 3) 4) 5) Nâng cao chất lượng nhiên liệu truyền thống Sử dụng nhiên liệu thay hay nguồn nhiên liệu Cải thiện tính động tối ưu hóa q trình cháy Xử lý nguồn khí thải từ động Kiểm sốt nhiễm mơi trường từ khí thải động số quốc gia giới Việt Nam 6) Kiểm tra, bảo dưỡng - chiến lược giảm thiểu khí thải phương tiện lưu hành 7) Qui hoạch mạng lưới giao thông công cộng Qua giải pháp xử lý ô nhiễm khí khải động đốt giải pháp để có động đốt “ sạch” Việt Nam Hiện nay, phần lớn phương tiện giao thông lưu hành nước ta động xăng Trong đó, phần lớn tình trạng cũ kỹ công nghệ chế tạo không cao, nhập đa số phương tiện qua sử dụng nước mức độ phát sinh ô nhiễm (đặc biệt CO, HC, NOx) cao Do điều kiện kinh tế nước ta chưa cho phép đình phương tiện giao thơng khơng đạt tiêu chuẩn lưu hành vấn đề tìm giải pháp kỹ thuật để khắc phục yêu cầu cần thiết Do chọn giải pháp “Xử lý nguồn khí thải từ động cơ” giải pháp xem đơn giản để đối phó với tình hình nhiễm môi trường trang bị hệ thống xử lý khí thải xúc tác Qua thấy có tính khả thi việc ứng dụng Bộ xử lý khí thải xúc tác cho động cũ thơng dụng để nghiên cứu, thử nghiệm Vì mức độ nhiễm độc khí xả động chủ yếu CO, HC, NOx Vậy chọn động xăng để nghiên cứu thử nghiệm Bộ xử lý xúc tác phù hợp với tên đề tài Luận văn nghiên cứu giải pháp sử dụng xúc tác để xử lý giảm nhiễm khí thải số loại động xăng thông dụng lưu hành nước ta chưa trang bị hệ thống xử lý khí thải từ nhà sản xuất theo mục đích nghiên cứu, cụ thể thí nghiệm ảnh hưởng xúc tác động TOYOTA COROLLA 3ZZ-FE KIA PRIDE B1 Qua nội dung nghiên cứu đề tài với mục đích : ‘ Đề xuất phương án ứng dụng rộng rãi giải pháp xử lý khí thải xúc tác cho loại xe giới nêu vào thực tế, giúp loại xe hạn chế mức phát 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 nhiễm từ loại phương tiện giao thông dùng động xăng’ Với mục đích nghiên cứu lĩnh vực ngành tàu thủy tàu du lịch nhỏ dùng động xăng ứng dụng giải pháp giảm độ độc hại khí thải động xử lý khí thải xúc tác nhằm giảm ảnh hưởng đến sức khỏe cho người du lịch môi trường sinh thái động xăng Phân tích khác độc hại khí thải động xăng diesel, từ đánh giá khác xử lý khí thải xúc tác gắn hai loại động nêu Trả lời: - Giữa động xăng diesel khác chế hình thành chất độc hại chế hình thành chất độc hại HC : Động diesel khác với động xăng không gian chết động diesel không gây ảnh hưởng nhiều đến nồng độ HC khí thải trình nén giai đoạn đầu q trình cháy, khơng gian chết chứa khơng khí khí sót Ảnh hưởng lớp dầu bơi trơn mặt gương xylanh, ảnh hưởng lớp muội than thành buồng cháy ảnh hưởng tượng tơi màng lửa hình thành HC động diesel thường không đáng kể so với trường hợp động xăng Nên độc hại HC động diesel thấp đáng kể so với độc hại HC động xăng - Về thành phần chất độc hại động xăng diesel chủ yếu nhau: CO2, H2O, O2 , NOx, HC, CO, SO2, N2O….Nhưng thành phần chất độc hại nhiều động xăng: CO, HC, NOx ; thành phần chất độc hại chủ yếu động diesel: Suie, NOxS → Khác xử lý khí thải xúc tác gắn hai loại động xăng diesel trình khử chất độc hại Ở động xăng trình khử chủ yếu CO, HC, NOx; động diesel khử chủ yếu NOx Suie xử lý khí thải động diesel nghiên cứu nhiều công nghệ lọc suie thải từ động Diesel Phản biện 2: TS Nguyễn Lê Duy Khải Một điều kiện để xử lý khí thải xúc tác hoạt động tốt phải bảo đảm hệ số dư lượng khơng khí xấp xỉ 1, lắp đặt BXLKTXT lên động ô tô thử nghiệm, biện pháp bảo đảm điều kiện này? Trả lời: Biện pháp để đảm bảo điều kiện: Trên ôtô phải trang bị đồng thời với mạch điều chỉnh Lambda, động sử dụng hệ thống phun xăng điện tử Hệ thống điều khiển cung cấp lượng nhiên liệu để ln thoả điều kiện Lambda trung bình động làm việc chế độ tải trung bình nhằm giảm phát thải nhiễm Do q trình cháy diễn khơng đồng nhất, hệ thống nhiên liệu khơng thể điều khiển Lambda ln Vì vậy, nhiên liệu cung cấp vào động cho Lambda luân phiên thay đổi từ lớn sang nhỏ ngược lại Khi Lambda lớn 1, lượng O2 dư khí thải tích lũy Catalyst để bù vào lượng O2 bị thiếu khí thải Lambda nhỏ Biên độ tần số dao động giá trị Lambda phải thay đổi thích hợp với chế độ hoạt động động Bằng cách này, giá trị trung bình Lambda ln xúc tác làm việc đạt hiệu cao Trình bày rõ phương pháp đo, lấy mẫu số liệu thực nghiệm? Biện pháp tạo tải cho xe Kia Pride? Thiết bị dùng đo NOx? Tại khơng thay đổi số vịng quay tăng dần mà thay đổi tăng giảm-tăng thử nghiệm Trả lời: - Phương pháp đo: Chọn cách đo nhiều chế độ số vòng quay động cơ, động Toyota chọn đo số vòng quay khoảng 600 vòng/phút, 800 vòng/phút, 1700 vòng/phút, 2000 vòng/phút, 3200 vòng/phút , 4000 vòng/phút, 5000 vòng/phút - Cách lấy mẫu số liệu thực nghiệm ứng với số vịng quay chờ giá trị đo ổn định như: số vòng quay ổn định, thông số số liệu ổn định…Tuy nhiên việc lấy mẫu số liệu lúc khởi động động khoảng thời gian 15 phút nhằm động đạt nhiệt độ giúp xử lý khí thải xúc tác hiệu xử lý khí thải - Biện pháp tạo tải cho xe Kia Pride: Vì hạn chế kinh phí, điều kiện trang thiết bị cho q trình thực nên xe Kia Pride gia tải cách mở hết cơng suất hệ thống điều hịa xe đem lại việc đánh giá hiệu - Việc khơng thay đổi số vịng quay tăng dần mà thay đổi tăng giảm-tăng thử nghiệm: Vì cịn nhiều hạn chế trình độ kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu đo theo thay đổi tăng giảm-tăng Luận văn chỉnh sửa theo chế độ quay động tăng dần xử lý số liệu Giải thích sử dụng BXLKTXT, nồng độ CO2 động TOYOTA gần giảm 0? Nồng độ O2 lại gia tăng? Trả lời: - Hệ số dư lượng khơng khí (λ) ảnh hưởng đến hàm lượng chất CO, HC NOx khí thải động xăng theo chiều hướng trái ngược CO HC NOX NOX Ảnh hưởng λ đến hàm lượng chất CO, HC NOX khí thải động xăng CO HC 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 λ - Khi sử dụng BXLKTXT dịng khí xả có xảy phản ứng sau: + Q trình oxy hố monoxyde cacbon (CO) CO + 1/2O2 CO2 + Q trình oxy hố hydrocarbure (HC) CxHy + (x/2+y/4)O2 xCO2 + + Quá trình khử oxyde nitơ (NO) y/2H2O NO 1/2N2 + 1/2O2 → Do hệ số dư lượng khơng khí (λ) tăng nên lượng CO, HC giảm ngược lại NO tăng Do thử nghiệm nồng độ CO2 động TOYOTA gần giảm 0, nồng độ O2 lại gia tăng HỘI ĐỒNG NHẬN XÉT HỌC VIÊN DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVMT - Bảo vệ môi trường BXLKTXT - Bộ xử lý khí thải xúc tác BTX - Benzen, toluen xylen ĐCT - Điểm chết GDP - Tổng sản phẩm (Gross domestic product) GTVT - Giao thơng vận tải H - Hình KHCN&MT - Khoa học công nghệ môi trường PM10 - Chất thải dạng hạt < 10 µm (particulate matter) QT&PTMT - Quan trắc phân tích mơi trường TTKTTV - Trung tâm khí tượng thủy văn TCVN - Tiêu chuẩn Việt Nam WHO - Tổ chức y tế giới (World Health Organization) US-EPA - Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ StatesEnvironmental Protection Agency) PVR - Áp suất Reid (United ... khí thải động 33 2.2.3 Các giải pháp giảm độ độc hại khí thải động đốt 35 2.3 BỘ XỬ LÝ KHÍ THẢI XÚC TÁC Ở ĐỘNG CƠ XĂNG 51 2.3.1 Đặc điểm cấu tạo xử lý khí thải xúc tác 51 2.3.2 Cơ. .. HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Xử lý khí thải động xăng cơng nghệ xúc tác giới Chương trình kiểm sốt khí thải tơ Mỹ dùng xúc tác khí thải Năm 1974, Mỹ xe lắp xúc tác Từ xúc tác ô xy hóa hai chức đến xúc tác. .. Nhằm góp phần vào việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp hạn chế nhiễm từ khí thải động đốt nước ta, chọn thực nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu, thử nghiệm xử lý khí thải xúc tác gắn động xăng? ?? Luận văn