NHIÊN LIỆU CNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG.

Nhiên liệu khí CNGĐặc tính của khí CNGCông nghệ ứng dụng khí CNG trên động cơ đốt trongTình hình tiêu thụ khí CNG trên thế giới.Tình hình tiêu thụ khí CNG ở Việt NamKhí thải và tác động đến môi trường của ô tô chạy khí CNG

Trang 1

Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Trang 2

Tình hình tiêu thụ khí CNG trên thế giới

Tình hình tiêu thụ khí CNG ở Việt Nam

Khí thải và tác động đến môi trường của ô tô chạy khí CNG

Nhiên liệu khí CNG Đặc tính của khí CNG Công nghệ ứng dụng khí CNG trên động cơ đốt trong

Trang 3

Được sử dụng để sinh nhiệt gia dụng và công nghiệp

(sưởi, tạo nhiệt, công nghệ hóa học )

Ngoài ra còn làm nhiên liệu cho động cơ ô tô, xe

máy… với nhiều ưu điểm: sạch, rẻ, an toàn

Trang 4

thô

_ Sản lượng khí thiên nhiên hàng năm trên thế giới đạt xấp xỉ 2 tỉ Tép

(1000m3 = 0,85Tep), tương đương khoảng 60% sản lượng

an toàn và thuận tiện hơn dầu thô

Trang 5

Nhiên liệu khí CNG

1

b Khai thác, trữ lượng, phân bố

Bản đồ sản lượng khí thiên nhiên theo quốc gia (Nguồn

CIA World)

Trang 6

Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là méthane

(CH4 chiếm từ 80 - 90% tùy theo nguồn khai thác)

Vì vậy, tính chất gần giống khí méthane

_ Nhiệt độ cháy lên đến 650 độ C

nguy cơ cháy nổ

Đặc tính của khí CNG

2

a Đặc tính vật lý

Trang 7

Propane C3H8 2%

Butane C4H10 và Pentane C5H12 1%

CO2 0,2 – 1,5 % Nito 10,8%

Trang 10

2

c Đặc tính cháy của nhiên liệu

Nhiệt trị (còn đƣợc gọi là năng suất tỏa nhiệt) là lƣợng nhiệt sinh ra khi đốt 1 đơn vị

nhiên liệu

Khí thiên nhiên có nhiệt

trị riêng khối lượng cao

hơn (khoảng 10%) so với

nhiên liệu lỏng thông

thường

Cùng hiệu suất như nhau, suất tiêu hao nhiên liệu (tính theo khối lượng) của động cơ dùng CNG cũng

giảm chừng ấy lần

Trang 11

Nhiên liệu Đơn vị Nhiệt trị cao

Nhiệt trị cao của một số nhiên liệu thông dụng

Trang 12

cưỡng bức

Tính chống kích nổ tốt nên CNG cũng được sử dụng trên động cơ có tỉ số nén cao được cải tạo từ động

cơ Diesel nguyên thủy

Trang 13

Vì vậy, hệ thống đánh lửa của động cơ sử dụng CNG phải có tính

năng cao hơn (bobine phải có công suất cao hơn)

Trang 14

2

Làm giảm tính năng của động cơ vì làm tăng truyền nhiệt từ môi chất công tác qua thành

Làm giảm độ ồn của quá trình cháy nhờ gradient áp suất nhỏ

Tốc độ lan truyền màng lửa của hỗn

hợp méthane- không khí tương đối thấp

Tốc độ cháy (m/s) của méthane, propane và

isooctane (điều kiện ban đầu: áp suất 30bar, nhiệt

độ 900K)

Trang 15

Thành phần CO2 cực đại trong sản phẩm cháy chỉ đạt 11,7% so với

14,5% đối với iso-octane

Thành phần CO trong khí xả thấp hơn khi sử dụng các hydrocarbure

khác

Nhiệt độ màng lửa của hỗn hợp méthane-không khí thấp nên nồng độ

NOx trong sản phẩm cháy cũng thấp

Thành phần và nhiệt độ của sản phẩm cháy

Trang 16

2

Thay đổi trong phạm vi tương đối rộng, từ 14 đến

17

Trang 18

Công nghệ ứng dụng khí CNG trên động cơ đốt trong

3

a Bình chứa CNG trên ô tô

Năm 1930, chiếc xe đầu tiên chạy bằng khí đầu tiên được ra đời, gọi là Gas Bag Car

Trang 19

3

Vật liệu Khả năng chứa mn3/kg bình chứa ở

200bar

Nhôm gia cố sợi thủy tinh 0,28-0,38

Composite sườn bằng sợi thủy tinh 0,40-0,50

Composite sườn bằng sợi carbon 0,50-0,70

Khả năng chứa (m3N) đối với 1 kg bình chứa làm bằng các vật liệu khác nhau

ở áp suất 200 bar

Vật liệu mới có thể cho phép nâng sức chứa CNG lên gấp 4 lần

so với bình bằng thép có cùng khối lượng

Trang 20

Một phương pháp khác để chứa NGV trên

ô tô là dùng vật liệu hấp thụ (than hoạt

tính hay oxyde kim loại)

_ Bình chứa có thể được chế tạo theo những hình dạng khác nhau cho phù hợp với sự bố trí bình chứa trên xe

3

Khả năng chứa trên bình than hoạt tính ở

210oC

Trang 21

3

T rên ô tô sử dụng loại nhiên liệu này người

ta phải lắp các thiết bị

an toàn để tránh sự cố cháy nổ trong trường

hợp khí bị rò rỉ

Mặc dù, trong thực tế rủi ro này rất ít khi xảy ra vì méthane nhẹ hơn rất nhiều so với không khí (tỉ trọng so với không khí là 0,55) nên bị khuếch tán nhanh chóng, khả năng để đạt được hỗn hợp trong giới hạn bốc cháy là rất

thấp

Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn về áp suất, trên hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG người ta lắp đặt một van an toàn tác động ở áp suất 350bar Áp suất này có thể xảy ra khi ô tô bị hỏa

hoạn

Trang 22

3

b Hệ thống cung cấp CNG

1 Trạm dịch vụ cung cấp khí tập trung

: Gồm 2 trường hợp

Trang 23

2 Máy nén gia đình giúp cho người sử dụng nạp CNG ngay tại garage

của mình

3

Trang 24

3

Sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống cung cấp CNG trên ô tô bus

Trang 25

Phun riêng rẽ (phun vào trước soupape nạp của mỗi cylindre)

Phun trực tiếp

Có 3 phương pháp chủ yếu :

Trang 26

3

c Kĩ thuật tạo hỗn hợp Dùng bộ hòa trộn, phổ biến nhất là

kĩ thuật ống Venturi

• Việc hòa trộn đơn giản, phù hợp với nhiên liệu khí

Ƣu điểm

• Hệ số nạp của động cơ

bị giảm ở chế

độ quá độ

• Hạn chế khả năng khống chế tỉ lệ

không khí/CNG

Nhƣợc điểm

Trang 27

3

c Kĩ thuật tạo hỗn hợp Dùng bộ hòa trộn kết hợp với van

tiết lưu và van công suất

• Khí CNG được định lượng bởi độ chân không trong ống Venturi và sự thay đổi tiết lưu trên

đường nạp

Ƣu điểm

• Giảm đi khoảng 5-8% tổn thất lượng không khí nạp tại họng do khí CNG chiếm chỗ

Trang 28

3

(Phun trên đường nạp)

• Cải thiện mức

độ phát ô nhiễm

• Giảm khả năng hồi lưu ngọn lửa vào đường nạp

• Cải thiện sự đồng đều nhiên liệu cung cấp cho các

cylindre của động cơ

Ƣu điểm

• Kết cấu phức tạp

• Giá thành đắt

Trang 29

3

c Kĩ thuật tạo hỗn hợp Phun trực tiếp vào buồng cháy

• Giảm mức độ gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của động cơ

• Không cần bơm nhiên liệu

áp suất cao

• Động cơ có thể hoạt động không có tổn thất hệ số nạp

và ở điều kiện hỗn hợp nghèo

Ƣu điểm

• Đòi hỏi kĩ thuật chế tạo

và điều chỉnh chính xác hệ thống phun

• Giá thành đắt tiền

Trang 30

4

Source : The World Factbook

Trang 31

4

Source : NGV Global

Trang 32

4

Source : NGV Global

Trang 33

4

Source : NGV Global

Trang 34

4

Source : NGV Global

Trang 35

4

Source : NGV Global

Trang 36

4

Source : NGV Global

Trang 37

Cung cấp cho các nhà máy có sử dụng nhiệt năng

trong quá trình sản xuất, chế biến Phục vụ cho các khu chung cư

Là nhiên liệu thay thế xăng dầu trong ngành giao thông

vận tải

5

Trang 38

Trang 39

5

Sản lượng tiêu thụ CNG ở VN qua các năm (Đơn vị (triệu m3))

Source : Công ty cổ phần CNG Việt Nam

Trang 40

Đến tháng 7/2016, thành phố HCM đã có 178 xe buýt CNG và

hơn 300 xe taxi CNG

5

Trang 41

Khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính giảm 20%

Hạn chế có bụi và khói đen, nhiên liệu được

Trang 42

Trang 43

Trang 44

6

Bảng so sánh thành phần hydrocarbure trong khí thải của động cơ dùng xăng và dùng NGV Mẫu được lấy phía trước bộ xúc tác, thử theo chu trình ECE+EUDC

Trang 45

6

V ấn đề tạo ozone ở hạ tầng khí quyển, khí thải của động

cơ NGV có hoạt tính thấp hơn động cơ xăng đến 2 lần

Nhiên liệu NGV không bao giờ gây trở ngại đối với bộ xúc tác ba chức năng do thành phần lưu huỳnh như trong

trường hợp nhiên liệu lỏng

Ô tô NGV có mức độ phát sinh ô nhiễm thấp hơn động cơ

xăng khoảng 50%

Trang 46

6

Mức độ phát ô nhiễm của động cơ dùng NGV

Trang 47

6

Nhờ bộ xúc tác, động cơ NGV giảm đi ô nhiễm khá nhiều

(tỉ lệ hỗn hợp f=1)

Ngoài ra, những phiền phức đặc biệt của động cơ Diesel (ồn, hôi, khói

đen ) sẽ được giảm đi rất nhiều đối với động cơ NGV

Trang 48

Cháy hoàn toàn lí thuyết với bộ xúc tác 3 chức năng

Cháy hỗn hợp nghèo với bộ xúc

Trang 49

6

Ảnh hưởng đối với hiệu ứng nhà kính

Động cơ NGV phát sinh nhiều méthane nhưng ít CO2 so

với động cơ nhiên liệu lỏng

Lượng chất khí gây hiệu ứng nhà kính trong khí xả động cơ NGV thấp hơn khoảng 25% so với động cơ xăng và 5% so

với động cơ Diesel

Việc sử dụng NGV sẽ làm giảm đi đáng kể lượng khí gây

hiệu ứng nhà kính trên phạm vi toàn cầu

Trang 50

6

Ảnh hưởng đối với hiệu ứng nhà kính

Bảng so sánh mức độ phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính đối với động cơ dùng xăng, Diesel và NGV (gCO2/km), theo chu trình ECE

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	6,37 MB