Chuyên đề Nhiên liệu LPG và ứng dụng của LPG

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 09/06/2014 ‹#› Báo cáo chuyên đề : NHIÊN LIỆU LPG VÀ ỨNG DỤNG CỦA LPG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NHIÊN LIỆU LPG VÀ ỨNG DỤNG CỦA NHIÊN LIỆU LPG THỰC HIỆN NHĨM 2: NGUYỄN NGỌC QUYỀN HỒNG VĂN HUÂN VŨ ÁI LÂN TRƯƠNG ĐÌNH MINH TIẾN NGUYỄN VĂN VUI NỘI DUNG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ LPXX LPG LÀ GÌ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO ĐC DUAL FUEL 2 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA LPG 3 LÝ TÍNH CỦA LPG 4 SO SÁNH TÍNH NĂNG CỦA LPG VỚI CÁC NHIÊN LIỆU KHÁC 5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA LPG 6 NHỮNG ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LPG 7 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1 LPG LÀ GÌ ? 1 LPG LÀ GÌ LPG - Liqueded Petroleum Gas (khí dầu mỏ hoá lỏng), là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, LPG có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc làm tinh khiết khí thiên nhiên. Chúng thường có trong quá trình chưng cất dầu hoả, được hoá lỏng ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển và ở nhiệt độ môi trường chúng thường ở trạng thái khí. LPG có từ hai nguồn: từ các quặng dầu và các mỏ khí. LPG còn được gọi là gas, là hỗn hợp khí chủ yếu gồm Propane (C3H8) và Butan (C4H10) đã được hóa  lỏng. Thành phần hỗn hợp LPG có tỷ lệ Propane/Butane là 50/50 ± 10% theo thể tích. 1 LPG LÀ GÌ 2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA LPG 1- PROPANE (C3H8 ) Propane nặng hơn không khí khoảng 1.55 lần, nhẹ hơn nước 0.50 - 0.53 lần. Propane là một hydro carbon họ ankan, có công thức phân tử là C3H8 và công thức cấu tạo như sau: 2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA LPG 2- BUTANE (C4H10 ) Butane là một hydrocarbon có trong khí thiên nhiên và có thể thu được từ quá trình tinh luyện dầu mỏ. Butane là một alkane thể khí, gồm có các hydro cacbon chứa 4 nguyên tử cacbon, chủ yếu là n- butane và iso-butane Butane nặng hơn không khí khoảng 2.07 lần, nhẹ hơn nước 0.55 - 0.58 lần. Butane là một hydro carbon họ ankan, có công thức phân tử là C4H10 và công thức cấu tạo như sau: BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ 2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA LPG 3- ISO BUTAN (C4H10) Iso Butan là một đồng phân của Butan, nó có công thức cấu tạo như sau: C C C H H H H H H H C H H H BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ 5- BUTEN (C4H8 ) Buten là một hydro Carbon họ Anken, có cấu tạo như sau: C C H H H C H H C H H H BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ 6- MERCAPTAN Mercaptan là một chất được pha trộn vào LPG với tỉ lệ nhất định làm cho LPG có mùi đặc trưng, để dễ phát hiện khi bị xì hoặc rò rỉ. Thường LPG là không màu, không mùi. 2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA LPG 3. LÝ TÍNH CỦA LPG LPG là một chất lỏng Không màu Không mùi Dễ cháy Nhẹ hơn nước, có tỉ trọng từ 0.53 ~ 0.58 kg/lít. Không độc nhưng có thể gây ngạt. Một lít LPG ở trạng thái lỏng có thể hóa hơi xấp xỉ 250 lít ở trạng thái hơi. Được hóa lỏng ở nhiệt độ -300C. Được bảo quản trong bình chứa có áp suất không cao (dưới 20 bars) và ở 2 trạng thái lỏng và hơi. Giản nở vào khoảng 25% thể tích, do đó chỉ nên chứa khoảng 80% thể tích LPG trong bình chứa 4. SO SÁNH ĐẶC TÍNH LPG VỚI XĂNG VÀ DIESEL BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ Đặc tính Propane Butane Petrol Diesel Tỉ trọng ở 150C 0.508 0.584 0.73 0.78 0.81  0.85 Aùp suất bay hơi ở 37.80C (bar) 12.1 2.6 0.5  0.9 0.003 Nhiệt độ sôi 0C -43 -0.5 30  225 150  560 Số ốctan RON 111 103 96  98 - Số ốctan MON 101 93 85  87 - 5. CÁC ỨNG DỤNG CỦA LPG: BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ Dân dụng và thương nghiệp : Nấu nướng, sưởi ấm, đèn gas … trong các hộ dân, các cửa hàng ăn uống, các khách sạn … Công nghiệp và nông nghiệp: Sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt, thanh trùng dụng cụ y tế Ô tô: Nhiên liệu cho các loại xe Phát điện: Chạy máy phát điện, Turbin Hoá dầu: Sản xuất ethetylen, propylen, butadiene cho ngành nhựa và đặc biệt là sản xuất MTBE là chất làm tăng chỉ số Octane. NHU CẦU SỬ DỤNG LPG TẠI MỘT SỐ QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI NHU CẦU SỬ DỤNG LPG TẠI CÁC THÀNH PHỐ LỚN Ở VIỆT NAM 6. NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA LPG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ Propane và butane dễ hóa lỏng và chứa trong các bình chứa áp suất nên làm cho nhiên liệu có tính cơ động cao, do đó có thể vận chuyển dễ dàng đến người sử dụng. LPG thay thế tốt cho các loại nhiên liệu bản xứ như: gỗ, than đá và các chất hữu cơ khác. Thay thế chất nổ và chất làm lạnh (fluorocarbons) giúp hạn chế nguyên nhân gây phá hủy tầng ozone. Đặc tính cháy sạch, ít cáu than. Ít hại máy móc và hệ thống thải khí. LPG là nhiên liệu thay thế tốt cho xăng, do đặc tính cháy tốt của LPG nên giảm đáng kể lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường. Kéo dài thời gian sử dụng dầu bôi trơn và tuổi thọ của bugi. Vận hành tương đối ổn định. 6. NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA LPG  NHỮNG NHƯỢC ĐIỂM CỦA LPG Tổn thất tồn trữ cao ( khoảng 15%) Cần thay thế bình chứa lớn, đặc biệt về kết cấu. Chưa sử dụng phổ biến, đặc biệt không được sử dụng ở các hầm chứa dưới mặt đất vì lý do dễ cháy nổ. 7. VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ So sánh của LPG Đối với xăng Đối với diesel Lượng CO ít hơn 70% Lượng CO hơn 60% Lượng NOx ít hơn 40% Lượng NOx hơn 90% Lượng HC ít hơn 85% Lượng HC hơn 90% Khả năng gây ra hiệu ứng nhà kính ít hơn 87% Khả năng gây ra hiệu ứng nhà kính ít hơn 70% Lượng CO2 ít hơn 10% Lượng hạt rắn ít hơn 90% KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN ÔTÔ BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ  CÁC PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ SANG SỬ DỤNG LPG  CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG  CÁC PHƯƠNG ÁN CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ CHẠY BẰNG NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG SANG SỬ DỤNG LPG Tăng tỉ số nén Giữ nguyên hệ thống đánh lửa Lắp bộ trộn khí, bộ giảm áp bay hơi… 2-Động cơ diesel: Giảm tỉ số nén Lắp thêm hệ thống đánh lửa Thay thế hệ thống nhiên liệu diesel bằng việc lắp bộ trộn khí, bộ giảm áp bay hơi…  CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG THÙNG CHỨA BỘ GIẢM ÁP BAY HƠI BỘ TRỘN CÁC BỘ PHẬN KHÁC TRONG HỆ THỐNG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ Chức năng chính của bộ trộn là tạo ra tỷ lệ nhiên liệu LPG (đã hóa hơi) và không khí hợp lý để đưa vào buồng cháy động cơ. BỘ TRỘN Bộ giảm áp hóa hơi có chức năng chuyển đổi LPG ở trạng thái lỏng sang trạng thái hơi trước khi vào bộ trộn. Thường được chọn đi kèm với bộ trộn.    BỘ GIẢM ÁP BAY HƠI Chức năng chính của bình chứa là dự trữ LPG ở trạng thái lỏng ở các mức áp suất cho phép. Thông số quan trọng của bình chứa là dung tích làm việc VB, dung tích này được lựa chọn tương ứng theo dung tích thùng nhiên liệu của xe nguyên thủy .  THÙNG CHỨA CÁC BỘ PHẬN KHÁC TRONG HỆ THỐNG: Các van an toàn của bình chứa, van an toàn của đường ống và đường ống Van solenoid Van cắt xăng  THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO ĐỘNG CƠ DUAL FUEL  SƠ ĐỒ CHUNG CỦA HỆ THỐNG  NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG  ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG LPG-DIESEL BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ  SƠ ĐỒ CHUNG CỦA HỆ THỐNG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ  NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ 1-Kỳ nạp: Ga được phun vào trong dịng khí nạp Hỗn hợp khơng khí và ga được nạp vào trong lịng xy lanh 2-Kỳ nén: Khơng khí và ga hịa trộn trong lịng xy lanh Hỗn hợp được nén Nhiệt độ hỗn hợp tăng lên , áp suất tăng lên Nhiên liệu diesel được phun vào NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 3-Kỳ nổ: 4-Kỳ thải: Nhiên liệu diesel phát cháy, đốt cháy ga Áp suất và nhiệt độ trong lịng xy lanh tăng lên nhanh chĩng Piston bị đẩy xuống phía dưới Sản vật cháy đi ra ngồi qua đường xả 2-Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ phun LPG trực tiếp: Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel chuyển đổi sang phun trực tiếp LPG động cơ diesel thường. Để đốt cháy ga, một bề mặt tiếp xúc nhiệt độ cao, như bugi xông làm bằng gốm, được sử dụng trong buồng đốt. Đầu bằng gốm có nhiệt độ 1200 – 13000C, được cách nhiệt để đốt cháy nhiên liệu tốt hơn. Hệ thống nung nóng được kiểm soát để duy trì nhiệt độ của đầu bugi xông ổn định, đốt cháy tối ưu. Kim phun với lượng nhiên liệu được ấn định bằng độ rộng xung cung cấp ga trực tiếp vào buồng đốt Nguyên lý hoạt động: Động cơ phun ga trực tiếp hoạt động dựa trên việc phun trễ một lượng nhiên liệu khí áp suất cao vào trong buồng cháy động cơ đốt trong giống như động cơ diesel. Cũng giống như động cơ diesel, ga được phun vào cuối kỳ nén. Ga có nhiệt độ tự bốc cháy lớn hơn diesel (10000C so với 5000C) vì vậy, sẽ không dễ dàng bốc cháy trong một buồng đốt có nhiệt độ và áp suất giống như MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU VÀ KHÍ THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ DUAL FUEL  Thử nghiệm trên xe tải Kenworth 1. Thử nghiệm chi phí nhiên liệu Thử nghiệm trên xe tải Kenworth Giảm 29.5% (0.108 $usd trên 1km) Diesel 100% = 36.6 cents/km Diesel/Gas = 25.8 cents/km BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ 2. Thử nghiệm tiêu hao nhiên liệu Tiêu hao nhiên liệu: giảm 5.5% Diesel 100% = 57.8 Lít/100 km Diesel/Gas = 54.6 Lít/100 km Thử nghiệm trên xe tải Kenworth BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU VÀ KHÍ THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ DUAL FUEL  Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel 1. Thử nghiệm chi phí nhiên liệu Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel Giảm 26% (0.0253 $AUD trên km) 2. Thử nghiệm tiêu hao nhiên liệu Tiết kiệm 7.9% trên động cơ dual fuel Diesel 100% = 11.05 Lít / 100 km Diesel/LPG = 10.17 Lít / 100 km Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel 4. Thử nghiệm khí thải - CO2: Giảm 12.6% - Độ mờ khĩi: giảm 74.9% - NOx: giảm 18.1% trên động cơ dual fuel Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel Trạm nạp nhiên liệu dành cho xe hơi chạy gas Đây là sản phẩm đột phá của Viện Dầu khí, giới thiệu tại Triển lãm quốc tế về phương tiện giao thông và nhiên liệu năm 2003, diễn ra tại TP HCM. Những loại khí này rẻ hơn so với xăng và diesel, đồng thời là nhiên liệu sạch vì không chứa benzene và các hydrocarbon thơm khác. BỘ QUỐC PHỊNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRẦN ĐẠI NGHĨA KHOA CƠNG NGHỆ ƠTƠ KẾT LUẬN Với nhiều ưu điểm nổi bật so với nhiều loại nhiên liệu nói chung và các loại nhiên liệu khí nói riêng, ở Việt Nam cần phải tiếp tục công tác đầu tư nghiên cứu để có thể ứng dụng rộng rãi hơn nữa loại nhiên liệu thân thiện với môi trường và giàu tiềm năng này. XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!