Tiểu luận Thiết bị lọc bọi cho động cơ Diesel

Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Company Logo ‹#› Click to edit Master title style www.themegallery.com 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 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 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 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 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 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 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 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. 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 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 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 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 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 . 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. 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 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% 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 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 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. Tài liệu tham khảo www.arb.ca.gov/msprog/truckstop/pdfs/dpf_handbook.pdf‎ courses.washington.edu/cive494/DPF.pdf‎  Thank you !!!