tiểu luận kỹ thuật xử lý khí thải thiết bị lọc bụi cho động cơ diesel

Trang 1

HỌC PHẦN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

BÀI TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: THIẾT BỊ LỌC BỤI CHO ĐỘNG CƠ

DIESEL

Nhóm: 3

Lê Thị Diễm Trần Văn Công

Trang 2

Bối cảnh

Vấn đề ô nhiễm không khí

Giải pháp

 Thiết bị lọc bụi diesel (nguyên tắc làm việc, cấu tạo, cơ chế, bảo trì, tái sinh bộ lọc)

 Kết quả

 Chi phí, lợi ích

Kết luận

Tổng quan

Trang 3

Bối cảnh

Lĩnh vực giao thông vận tải tại Hong Kong đóng một vai trò quan trọng trong việc di chuyển hàng hóa ở Hồng Kông và một phần Trung Quốc đại lục

Khoảng 220 triệu tấn hàng hóa qua các cảng trung chuyển của Hồng Kông mỗi năm, và trong năm 2004, đã có 110.000 xe tải hàng hoá được đăng ký bởi sở giao thông vận tải

Hồng Kông phụ thuộc rất nhiều vào các dịch vụ để duy trì tình trạng là một trung tâm hậu cần lớn của khu vực cho PRD và miền Nam Trung Quốc

Trang 4

Vấn đề ô nhiễm không khí

 Hồng Kông đang đối mặt

với vấn đề ô nhiễm không khí

nghiêm trọng, đặc biệt, nồng độ

bụi cao ở các tuyến đường Bụi

chủ yếu phát sinh từ các loại xe

động cơ diesel (xe tải, xe buýt,

xe lửa )

 Bụi diesel được biết là

chất có chứa chất gây ung thư,

các hạt bụi mịn có thể xâm

nhập và ở lại trong hệ thống hô

hấp

Trang 5

Nồng độ bụi ở đường phố vẫn đáng lo ngại và cần tiếp tục giảm lượng

khí thải từ xe động cơ diesel

Nồng độ bụi ở đường phố vẫn đáng lo ngại và cần tiếp tục giảm lượng

khí thải từ xe động cơ diesel

Vấn đề ô nhiễm không khí

Áp dụng các tiêu chuẩn về nhiên liệu và khí thải xe chặc chẽ hơn

Áp dụng các giải pháp thay thế động cơ diesel sạch nếu có thể

Khuyến khích chủ sở hữu xe động cơ diesel kiểm soát khí thải

với các thiết bị giảm chất gây ô nhiễm Tăng cường kiểm tra khí thải xe và ngăn chặn xe thải ra quá nhiều khói

Thúc đẩy duy tu sửa chữa xe tốt hơn và thói quen lái xe thân thiện

với môi trường

Các biện pháp khắc phục

Trang 6

Một thiết bị loại bỏ bụi cho động cơ diesel để lắp đặt trong xe động cơ diesel lớn đã được thiết kế, phát triển và thử nghiệm của trường Đại

học Bách khoa Hong Kong

Giải pháp

Trang 7

Nguyên tắc làm việc

Khí thải được dẫn đến một tấm chắn ly tâm để tạo ra các chuyển động xoáy trong khí thải

Chuyển động xoáy giúp tách các hạt bụi từ khí thải

Các hạt bụi tách ra theo dòng khí được dẫn đến một ngăn chứa bụi và lưu trữ trong đó

Dòng khí sau khi lọc được chuyển hướng trở lại ống xả của xe

Sơ đồ thiết bị loại bỏ

hạt diesel

Trang 8

Cấu tạo bộ lọc bụi diesel

Thiết kế phổ biến nhất của bộ lọc bụi diesel là wall-flow monolith

Thường làm bằng gốm sứ với độ xốp được kiểm soát chính xác

Lọc có hình trụ với các kênh song song nhỏ chạy theo hướng trục

Các kênh kế nhau trong bộ lọc luân phiên nhau cắm ở mỗi đầu , do đó buộc các khí phải đi qua các bức tường xốp đóng vai trò là phương tiện lọc

Trang 9

Cấu tạo bộ lọc bụi diesel

Bộ lọc được đặt trong ống kim loại và gắn vào trong hệ thống ống xả của chiếc xe

Lọc bụi diesel có thể được gắn vào như một đơn vị độc lập giống như một bộ chuyển đổi xúc tác nhưng thường có kích thước lớn hơn

CO2

breakdown regeneation

Soot

particulate

matter

capture filtration

Trang 10

Cơ chế lọc bụi diesel

Các hạt bụi diesel được tách ra khỏi dòng khí đi qua một rào cản xốp và được giữ lại trên bề mặt vật cản

Tùy thuộc vào loại của các vật cản, có thể được chia thành:

Bộ lọc có chiều sâu: đường kính các lỗ rỗng của vật cản xốp lớn

hơn đường kính trung bình của các hạt diesel

Bộ lọc bề mặt : đường kính các lỗ rỗng của vật cản nhỏ hơn đường

kính hạt diesel

Khi khả năng lọc sâu bão hòa, một lớp hạt bụi bao phủ lên bề mặt lọc Điều đó có nghĩa, khả năng lọc của bộ lọc đã quá tải, cần được tái sinh và làm sạch

Trang 11

Cơ chế lọc bụi diesel

Khuếch tán

 Phụ thuộc vào sự

chuyển động Brown

xảy ra ở hạt có kích

thước nhỏ (dưới 0,3

um)

 Các hạt thay đổi hướng

ngẫu nhiên và sẽ bị giữ

lại khi va đập vào vật

cản

Va đập

 Xảy ra với hạt có kích thước lớn hơn.

 Các hạt di chuyển theo dòng khí, theo quán tính chuyển động thẳng về hướng vật cản và va đập vào bề mặt vật cản

Chặn

 Các hạt chuyển động vòng theo dòng khí

đến sát bề mặt xung quanh vật cản

 Sau đó, sẽ chạm vào bề mặt vật cản và có

thể được thu thập

Trang 12

Tái sinh bộ lọc bụi diesel

Các hạt bụi thu thập sau cùng sẽ cản trở dòng khí thải, dẫn đến tắc nghẽn bộ lọc

Điều này cần được loại bỏ để khôi phục lại khả năng thu thập bồ hóng của nó

Qúa trình đốt cháy bồ hóng trong bộ lọc được gọi là tái sinh

Sơ đồ tái sinh nhiệt của lọc bụi

diesel

Do khối lượng riêng của các hạt diesel thấp, thường là dưới 0,1 g/cm3, bộ lọc có thể nhanh chóng tích lũy một lượng đáng kể bồ hóng

Đối với một chiếc xe tải hạng nặng hoặc động cơ xe buýt có thể thu được vài dm3 bồ hóng mỗi ngày

Trang 13

Tái sinh bộ lọc bụi diesel

Tái sinh thụ động

 Nhiệt độ khí thải động cơ đủ nóng

để kích hoạt tái sinh trong quá

trình hoạt động của xe

 Diễn ra liên tục khi xe hoạt động

Tái sinh chủ động

 Đòi hỏi một nguồn nhiệt bên ngoài (như nhiên liệu diesel hoặc điện) để đốt bồ hóng tích lũy

 Được thực hiện định kỳ , xác định bởi hệ thống điều khiển của xe

 Cần một khoản thời gian tái tạo cần thiết (thực hiện qua đêm) để đảm bảo bồ hóng trong bộ lọc được loại bỏ hoàn toàn trước khi chiếc xe được điều khiển một lần nữa

 Trong quá trình tái sinh không nên đậu gần vật liệu dễ cháy vì bộ lọc rất nóng và có thể gây ra cháy

để bắt lửa

Trang 14

Bộ lọc hạt cũng thu thập các hạt tro vô cơ chứa trong khí thải Những hạt tro này không cháy trong quá trình tái sinh nhiệt

Mặc dù sự đóng góp của tro trong tổng bụi là ít hơn nhiều so với carbon vô cơ , nhưng sự tích tụ của tro làm gia tăng giảm áp lực trong các bộ lọc, ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó

Làm sạch bộ lọc bụi diesel

Lọc sạch Lọc bẩn, cần loại bỏ tro

Khi làm sạch đòi hỏi làm nóng các bộ lọc , sử dụng khí nén kết hợp với một hệ thống chân không để thổi tro , và lưu giữ nó trong một hộp kín Tro phải được xử lý như chất thải nguy hại

Tần số làm sạch thường không quá một lần mỗi năm

Trang 15

Hạn chế của bộ lọc bụi diesel

Bụi diesel bao gồm ba phần chính: nguyên tố carbon và tro (rắn),

phần hữu cơ (SOF, lỏng) và các hạt sulfat (chất lỏng)

Các cơ chế lắng đọng hạt được mô tả là có hiệu quả trong việc thu thập các hạt diesel (rắn, lỏng)

Sự hình thành các hạt chất lỏng ở cuối thiết bị lọc bụi

diesel

Tuy nhiên, trong điều kiện nhiệt độ cao của bộ lọc, một phần đáng kể của các hạt chất lỏng (SOF và sunfat) đang trong giai đoạn khí

Sự hình thành của các hạt chất lỏng chỉ xảy ra sau khi khí thải được làm lạnh xuống Rõ ràng, hình thành hạt ở cuối thiết bị lọc sẽ làm

giảm hiệu quả lọc

Trang 16

Kết quả

Kiểm tra khói cũng đã được tiến hành trên những chiếc xe động

cơ diesel được cài đặt với các thiết bị loại bỏ bụi Kết quả khói mờ

đã giảm 25% đến 26%

Kiểm tra khói cũng đã được tiến hành trên những chiếc xe động

cơ diesel được cài đặt với các thiết bị loại bỏ bụi Kết quả khói mờ

đã giảm 25% đến 26%

Số mẫu thiết kế sơ bộ của thiết bị loại bỏ bụi đã được thử

nghiệm trong phòng thí nghiệm, cho thấy:

Giảm khói mờ từ 31% đến 65%

Giảm nồng độ bụi từ 18% đến 57%

Số mẫu thiết kế sơ bộ của thiết bị loại bỏ bụi đã được thử

nghiệm trong phòng thí nghiệm, cho thấy:

Giảm khói mờ từ 31% đến 65%

Giảm nồng độ bụi từ 18% đến 57%

Hiệu suất của thiết bị đã được thử nghiệm tại trung tâm kiểm tra khí thải của Hồng Kông Kết quả cho thấy giảm tối đa khối lượng bụi theo 31,4% thử nghiệm bởi thủ tục kiểm tra loại 1 98/69/EC

Trang 17

Lợi ích, chi phí

Chi phí sản xuất của thiết loại bỏ bụi được ước tính là 8000 đô la Hồng Kông và các chi phí lắp đặt khoảng 2000 đô la Hồng Kông Mỗi bộ lọc được ước tính trị giá khoảng 60 đô la Hồng Kông

Sau nhiều thử nghiêm, thấy rằng không có tiết kiệm nhiên liệu sau khi cài đặt thiết bị Tuy nhiên, các thiết bị loại bỏ bụi không dẫn đến bất

kỳ sự gia tăng trong tiêu thụ nhiên liệu

Trang 18

Kết luận

Công nghệ loại bỏ bụi có thể giảm phát thải bụi 30%

Ít tốn kém và có thể được sử dụng cho động cơ diesel di động và cố định

Sự hạn chế của thiết bị loại bỏ bụi là hồ chứa chứa bụi và bộ lọc, việc tiếp theo là cần loại bỏ hạn chế này

Trang 19

Tài liệu tham khảo

www.arb.ca.gov/msprog/truckstop/pdfs/dpf_handbook.pdf

courses.washington.edu/cive494/DPF.pdf

Trang 20

Thank you !!!

Tiêu đề	Thiết Bị Lọc Bụi Cho Động Cơ Diesel
Tác giả	Lê Thị Diễm, Trần Văn Công
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải
Thể loại	tiểu luận
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	2,5 MB