Slide nghiên cứu và ứng dụng khí sinh học biogas cho động cơ đốt trong

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tìm hiểu những ứng dụng của nhiên liệu sinh học biogas cho động cơ đốt...  Các loại chất thải có thể làm nguồn cung cấp cho quá trình sản xuất khí sinh học

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-

 -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG KHÍ SINH

HỌC BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Chương I Giới thiệu về đề tài nghiên cứu.

Chương II Đặc tính khí biogas.

Chương III Ứng dụng biogas làm nhiên liệu cho động

cơ đốt trong.

Chương IV Hiệu quả của việc sử dụng nhiên liệu

biogas.

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

 Mục đích ý nghĩa của đề tài.

• Mục đích của đề tài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tìm hiểu những ứng

dụng của nhiên liệu sinh học biogas cho động cơ đốt

 Tình hình năng lượng trên thế giới.

Biểu đồ dự đoán mức tiêu thụ năng lượng thế

giới

Chất thải của con

người, động vật:

phân, rác Lên men biogas

Giới thiệu về biogas

 Biogas là từ ghép của Bio-fuel và Gas nghĩa là khí

sinh học Khí sinh học biogas là tổ hợp metan, cacbonic

và các sản phẩm khác được sản xuất ra từ quá trình

phân huỷ xác động vật và các chất hữu cơ trong điều

kiện yếm khí

 Các loại chất thải có thể làm nguồn cung cấp cho quá trình sản xuất khí sinh học biogas:

+ Chất thải của con người

+ Chất thải của động vật như: lợn, trâu, bò, gia cầm.…

+ Rác thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp

So sánh biogas với nhiên liệu truyền thống.

Nhiệt trị 46 - 50 MJ/kg 37 - 50

MJ/kg

37,71 MJ/kg

44 - 46 MJ/kg

Hệ số A/F 15,5 17,1 9 - 17,1 14,7

Biogas hoàn toàn có thể làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong

  2 2 2

2 2

2

4 bCO cO dN b e CO fH O gN

2 2

4 4

2 2

2 2

.

.

CO CO

CH CH

N N

O O

n M

n

M F

2 2

CO CH

N O

n

n F

Trong không khí thành phần thể tích khí Nitơ gấp 3,74 lần khí Oxy nên phải cân bằng phương trình phản ứng với

2

2 3 , 74 O

n 

Đồ thị biểu diễn tỉ lệ A/Fkl theo thành phần CO2

Đồ thị biểu diễn tỉ lệ A/Fkl theo thành phần CH4

 Nhận xét đồ thị: khi thành phần hỗn hợp chứa (50% CH4,

50% CO2) thì tỉ lệ A/F là nhỏ nhất A/F = 4,56, khi thành phần hỗn

hợp chứa (100% CH4, 0% CO2 ) thì tỉ lệ A/F lớn nhất là 17,1

Ảnh hưởng của % CO2 tới quá trình cháy của động cơ.

Ảnh hưởng của H2S tới động cơ

Hai tạp chất quan trọng trong khí biogas là H2S và CO2

H2S sau khi cháy sẽ tạo ra SO2, sau đó nó có thể chuyển một phần thành SO3 Phần lớn lượng khí này thoát ra ngoài cùng khí cháy, nhưng có thể một phần kết hợp với hơi nước (nếu có) để tạo ra axit H2SO4 gây ăn mòn các bề mặt chi tiết của

động cơ

Lọc H2S trước khi sử dụng cho động cơ

Lọc biogas

Các loại động cơ sử dụng biogas

Động cơ gas sử dụng phương pháp hòa

trộn trước

Động cơ nhiên liệu kép diesel - gas

Động cơ phun gas trên đường ống nạp Động gas - diesel

Lựa chọn phương án chuyển đổi

Xăng 

biogas

Diesel  biogas

Nhiên liệu kép Diesel - biogas

Hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ đốt trong kiểu cơ khí

 Bộ trộn Venturi

 Van hỗn hợp điều khiển áp suất loại màng.

→Loại venturi nhiên liệu và không khí được hòa trộn tốt hơn loại màng nhưng lượng hỗn hợp không thay đổi tương ứng với độ chân không trên đường nạp động

cơ như loại màng.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu phun khí biogas điều khiển

điện tử

 Dùng cho động cơ đốt trong.

ứng dụng cho ôtô

Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Biogas sau khi được nén vào bình chứa sẽ qua bộ

điều áp làm giảm bớt áp suất của dòng khí rồi theo

đường ống đến lọc gas, tại đây gas được lọc sạch bụi và dòng khí bị tổn thất áp suất khoảng 0,35 bar Dòng khí tiếp tục đi đến bộ chia và đến vòi phun, ở đây áp suất

thường trực chênh lệch với đường ống nạp vào khoảng

1 – 3 bar, và cuối cùng đi đến đường ống nạp

Hàm lượng khí xả

HC (ppm)

- Mức độ phát thải ô nhiễm của động cơ xe gắn máy với bộ phụ kiện GA5 chạy bằng khí biogas sau khi qua hệ thống lọc này rất thấp, nồng độ HC chưa tới 10% và nồng độ CO

chưa tới 1% so với giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Việt

Nam

Ứng dụng biogas cho máy phát điệnChuyển đổi động cơ xăng dẫn

động máy phát điện hiệu

KAWASAKI GA 2300-A sang sử

dụng nhiên liệu biogas

Kết luận: số vòng quay khi sử dụng biogas tuy có nhỏ hơn so với khi sử dụng xăng nhưng hiệu quả mang lại là hàm lượng khí xả thấp

Kết quả đo công suất và ô nhiễm động cơ phát ra khi sử dụng biogas

Hiệu quả khi sử dụng biogas.

- Sử dụng nhiên liệu biogas góp phần làm giảm ô nhiễm

môi trường (đốt cháy được khí CH4 giảm hiệu ứng nhà kính)

- Thay thế cho nhiên liệu truyền thống.

- Thuận lợi và khó khăn khi sử dụng nhiên liệu biogas.

Thuận lợi: không phụ thuộc vào giá cả thị trường nhiên liệu dầu mỏ

Kết luận

+ So sánh đặc tính hóa lý của biogas với nhiên liệu truyền thống và kết luận rằng biogas hoàn toàn có thể thay thế cho nhiên liệu hóa thạch.

+ Xác định được tỉ lệ A/F của biogas.

+ Sử dụng nhiên liệu biogas làm giảm bớt hàm lượng khí xả (HC, CO…)

+ Chúng ta cần chú trọng và nghiên cứu sâu hơn về nhiên liệu

biogas nhằm tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo gần

như vô tận (từ chất thải).

+ Hiện nay, ở Việt Nam hầu hết ứng dụng của biogas (sử dụng bộ trộn) nên hiệu quả chưa cao, trong thời gian sắp tới cần thiết kế

hệ thống phun khí gas điện tử để đáp ứng được yêu cầu phun biogas vào đường ống nạp của động cơ với tỉ lệ chính xác.

+ Trong tương lai, nhiên liệu khí có thể là nguồn nhiên liệu chính để

sử dụng trên ôtô nên chúng ta cần phải nghiên cứu sâu hơn nữa vấn đề lọc biogas, lưu trữ biogas …để sử dụng cho ôtô đạt hiệu quả cao nhất.