Nghiên cứu về khí sinh học biogas và khả năng ứng dụng cho động cơ đốt trong

NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG... TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI6 Tại Việt Nam : Từ lâu biogas đã được dùng để nấu ăn, thắp sáng, chạy các động cơ cô

NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

SVTH:

1 Nguyễn Văn Hoàng – 12145068 (50%)

2 Phan Văn Trung – 13145299 (50%)

GVHD: TS Nguyễn Văn Trạng

1

Chương II Nghiên cứu

về khí biogas

BIOGAS

I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

4

1.1Đặt vấn đề

Hình 1.1 Sử dụng biogas

I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Trang 5

Trên thế giới : Châu Âu

và châu Mỹ họ phát triển

biogas với quy mô lớn và

hiện đại với sự tài trợ từ

I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

6

Tại Việt Nam : Từ lâu biogas đã được dùng để nấu ăn, thắp sáng, chạy

các động cơ công suất nhỏ Biogas ở Việt Nam rất tiềm năng phát triển

1.2 Tình hình phát triển biogas

Hình 1.3: Ứng dụng biogas

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

7

1 Tinh lọc biogas

3 Một số đặc tính cháy của biogas

4 Quá trình cháy của biogas trong động cơ

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

10

2 Đặc tính cơ bản của biogas : ( từ các nghiên cứu thực nghiệm )

1 Tốc độ cháy trong điều kiện tự nhiên (Ảnh hưởng của tỷ lệ CO2 )

2 Giới hạn bắt lửa trong điều kiện tự nhiên ( 5-15%)

3 Nhiệt độ ngọn lửa khi cháy trong điều kiện tự nhiên (Ảnh hưởng của tỷ

lệ CH4, 3484 oF)

4 Nhiệt trị ( tăng nhiệt trị biogas chỉ có cách tăng nhiệt trị methane bằng

cách khử các tạp chất H2S, CO2 vv…)

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

11

3 Một số đặc tính cháy của biogas trong động cơ đốt trong

1 Thời gian cháy của methane: Tốc độ lan tràn màn lửa thấp, thời

gian cháy trễ của methane cũng lớn hơn so với xăng

2 Hiệu suất :chống kích nổ tốt.

3 Vấn đề giảm ô nhiễm :sử dụng hỗn hợp nghèo để đốt cháy.

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

4 Quá trình cháy động cơ biogas.

4.1 Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu trong biogas đến đường

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

4 Quá trình cháy động cơ biogas.

4.2 Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu trong biogas đến đường cong cháy.

 Hàm lượng CO2 càng lớn thời điểm

bắt đầu cháy nhanh của hỗn hợp bị

chậm trễ so với thời điểm đánh lửa,

từ đó dẫn đến quá trình cháy bị kéo

dài ra

13

Hình 2.4 Biến thiên tốc độ tiêu thụ CH 4 trong buồng cháy

theo nồng độ biogas trong khí nạp

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

4 Quá trình cháy động cơ biogas.

4.3 Ảnh hưởng yếu tố vận hành đến quá trình cháy.

 Việc chọn góc đánh lửa sớm sẽ

giúp đốt cháy nhanh, giải phóng

nhiêt lượng tốt, công suất động

cơ được cải thiện tốt hơn

14

 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm.

Hình 2.7 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến

đồ thị áp suất chỉ thị (n=3000v/ph)

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

4 Quá trình cháy động cơ biogas.

4.4 Ảnh hưởng yếu tố vận hành đến quá trình cháy.

15

 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm.

Hình 2.8Biến thiên áp suất theo góc quay trục khuỷu và buồng cháy

ứng với các chế độ tốc độ khác nhau của động cơ (φ s =30)

 Khi tốc độ động cơ thay đổi, ta

nên thay đổi góc đánh lửa sớm.

II NGHIÊN CỨU VỀ KHÍ BIOGAS

4 Quá trình cháy động cơ biogas.

4.5 Ảnh hưởng yếu tố vận hành đến quá trình cháy.

 Khi tỉ số nén tăng ,mật độ hỗn

hợp cũng tăng theo, tổn thất ma

sát tăng

 Tỉ số nén tăng, hiệu suất động

cơ cải thiện

16

 Ảnh hưởng tỉ số nén.

Hình 2.9 Quan hệ tỉ số nén với công suất động

cơ

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ

17

1 Chuyển đổi động cơ sử dụng hoàn toàn biogas

3 Cung cấp biogas cho động cơ

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.1 Chuyển đổi động cơ dùng hoàn toàn biogas.

3.1.2 Đối với động cơ xăng.

18

• Có thiết bị điều khiển tỷ lệ nhiên liệu/không khí

• Thay đổi thời điểm đánh

• Tăng tỷ số nén

• Việc cảo tạo động cơ xăng sang sử dụng nhiên

liệu khí tương đối dễ

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.1 Chuyển đổi động cơ dùng hoàn toàn biogas.

3.1.2 Đối với động cơ Diesel.

19

• Sẽ lắp thêm bộ đánh lửa và chia điện cao áp

• Kim phun cao áp cũng được thay thế bằng bougie

• Tỉ số nén động cơ giảm xuống

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.2 Chuyển đổi động cơ dùng nhiên liệu kép.

20

Cách này có nhiều ưu điểm:

 Không thay đổi nhiều kết cấu động cơ Diesel ban đầu

 Động cơ chạy 100% nhiên liệu Diesel

 Lượng Diesel tiêu hao do phun mồi thấp

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.3 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ biogas.

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu biogas.

21

 Phun biogas vào đường nạp theo

chương trình.

• Quá trình cháy diễn ra hoàn hảo, công

suất cao, khí xả sạch, động cơ hoạt

động ổn định

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.3 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ biogas.

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.3 Cung cấp nhiên liệu cho động cơ biogas.

23

 Hòa trộn biogas bằng ống Ventury.

Loại các lỗ khí bố trí xung quanh họng.

Hình 3.2 Loại các lỗ khoan bố trí xung quanh họng

Ưu điểm: Nhiên liệu sẽ hòa trộn tốt

với không khí

Nhược điểm: Kết cấu tương đối phức

tạp, khó gia công

III ỨNG DỤNG BIOGAS VÀO ĐỘNG CƠ 3.5 Ứng dụng vào thức tế.

IV KẾT LUẬN

4.1 Ưu điểm.

25

• Chủ động được về nguồn nhiên liệu, trữ lượng của nhiên liệu này lớn

• Giảm đáng kể lượng ô nhiễm của khí thải động cơ, giảm hiện tượng hiệu

ứng nhà kính, cải thiện môi trường

• Dễ sản xuất, ứng dụng nấu ăn thấp sáng, chạy động cơ đốt trong

Khử sạch thành phần H2S để tăng tuổi thọ cho động cơ

Khí biogas khi bị xì ra ngoài thì có mùi hôi khó chịu

Biogas thành phẩm chưa được lưu trữ và vận chuyển đến nới tiêu thụ một cách hiên đại

IV KẾT LUẬN

4.3 Hướng nghiên cứu phát triển đề tài.

27

 Dựa vào các kết quả thực nhiệm đã đo được, ta xác định được:

 Xác định được tỷ lệ nhiên liệu/không khí tối ưu

 Xác định góc đánh lửa sớm tối ưu theo tỷ lệ nhiên liệu/không khí

 Xác định được tỷ số nén tối ưu

 Trên cơ sở đó, ta xác định và so sánh: công suất, mức tiêu heo nhiên

liệu, phát thải ô nhiễm, sự mài mòn các chi tiết, hiệu quả kinh tế….của động cơ khi dùng nhiên liệu biogas

28