Giáo trình sản phẩm dầu mỏ thương phẩm - Chương 5 pdf

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Chương V
SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ DO KHÓI
THẢI TỪ QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY CÁC SẢN PHẨM
DẦU MỎ VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

5.1. Sự đốt cháy nhiên liệu, vấn đề ô nhiễm và bảo vệ môi trường
5.1.1. Sự đốt cháy nhiên liệu
Quá trình đốt cháy của nhiên liệu bằng không khí được xem là lý tưởng khi
trong hỗn hợp khí cháy chỉ có ra CO
2
, H
2
O và N
2
. Tuy nhiên, quá trình cháy thực tế
trong động cơ hoặc trong các lò đốt rất đặc biệt nên sản phẩm của quá trình cháy ngoài
các chất kể trên còn có nhiều hợp chất khác hay quá trình cháy ở đây không phải quá
trình cháy lý tưởng.
Phương trình cháy của nhiên liệu trong điều kiện lý tưởng
CH
y
O
z
+ (1+
4
y
-
2
z
)(O

2
+3.78N
2
) → CO
2
+
2
y
H
2
O + 3.78(1 +
4
y
-
2
z
)N
2
Quá trình cháy trong thực tế ở trong các động cơ hay các lò đốt thường là quá
trình không lý tưởng nên ngoài các hợp chất kể trên thì trong khí thải còn có một số
hợp chất khác như oxyt nitơ (NO, N
2
O, NO
2
gọi chung là NOx ), monoxyt cacbon
(CO), các hydrocacbon chưa cháy (HC), hạt rắn, bồ hống . . . Nồng độ các chất ô
nhiễm này phụ thuộc vào loại thiết bị đốt cháy và các chế độ vận hành.
Ngoài ra trong nhiên liệu ban đầu thường chứa thêm lưu huỳnh nên trong khói
thải còn có thêm khí SO
2

.
Tất cả các hợp chất vừa kể trên đều là chất độc hại đối với còn người và môi
trường sinh thái. Vì vậy cần thiết phải hạn chế hay giảm thiểu nồng độ của chúng.
5.1.2. Ô nhiễm và bảo vệ môi trường
Như phần trên ta đã thấy việc đốt cháy nhiên liệu luôn kèm theo sự phát thải ra
môi trường một lượng chất độc hại gây ảnh hưởng xấu đế
n sức khoẻ con người và môi
trường sinh thái. Vì vậy ngày nay loài người đã nhận ra rằng : không thể có một xã hội
hay một nền kinh tế lành mạnh trong một thế giới có quá nhiều sự nghèo đói và suy
ThS. Trương Hữu Trì Trang 91
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
thoái môi trường. Sự phát triển kinh tế không thể dừng lại, nhưng nó phải định hướng
để việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả nhất và hạn chế các tác động xấu
đến môi trường.
Công nghiệp phát triển càng mạnh, dân sống ở đô thị càng đông, mức thu nhập
càng cao thì chất thải gây ô nhiễm môi trường càng nhiều, tài nguyên thiên nhiên càng
bị cạn kiệt.
Càng ngày con người càng thấy rõ sự ô nhiễm môi trường không khí do chất
thải công nghiệp và giao thông vận tải gây ra làm thiệt hại rất lớn đối với nền kinh tế
quốc dân và làm tăng bệnh tật đối với con người.
Ô nhiễm môi trường không khí, nó được xác định bằng sự biến đổi môi trường
theo hướng bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật, thực vật, mà sự ô
nhiễm đó chính là do hoạt động của con ng
ười gây ra với quy mô, phương thức và
mức độ khác nhau, trực tiếp hay gián tiếp tác động, làm thay đổi mô hình, thành phần
hóa học, tính chất vật lý và sinh học của môi trường không khí.
5.2.1. Tác hại của các chất có trong khói thải
5.2.1.1. Tác hại đối với con người
Cacbonmonoxyt CO:
Tác hại của khí CO đối với con người xảy ra khi nó tác dụng đối với hồng cầu

trong máu tạo thành một hợp chất bền vững do đó nó làm giảm hồng cầ
u trong máu từ
đó làm giảm khả năng hấp thụ oxi của hồng cầu để nuôi dưỡng tế bào cơ thể.
HbO
2
+ CO → HbCO + O
2
Nạn nhân sẻ bị tử vong khi 70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO
trong không khí >1000 ppm). Ở nồng độ thấp hơn, CO cũng có thể gây nguy hiểm đối
với con người: khi 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức dầu, chóng mặt,
buồn nôn và khi nồng độ này lên đến 50% thì não bộ con người bắt đầu bị ảnh hưởng
nặng.


ThS. Trương Hữu Trì Trang 92
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Các oxyt nitơ (NO
x
)
NO
x
là hỗn hợp của các oxit nitơ. Trong quá trình cháy chủ yếu sinh ra NO sau
đó một phần khí này chuyển thành NO
2
tuỳ thuộc và điều kiện.
NO là chất khí không màu, không mùi, không tan trong nước, NO có thể gây
nguy hiểm cho cơ thể do tác dụng với hồng cầu trong máu làm giảm khả năng vận
chuyển oxi gây thiếu máu.
NO
2

là chất khí màu nâu nhạt, mùi của nó có thể bắt đầu được phát hiện ở nồng
độ 0.12ppm. NO
2
dễ hấp thụ bức xạ tử ngoại, dễ hoà tan trong nước và tham gia phản
ứng quang hoá. NO
2
là loại khí có tính kích thích, khi tiếp xúc với niêm mạc tạo thành
axit qua đường hô hấp hoặc hoà tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hoá, sau đó vào
máu. Ở hàm lượng 15 ÷ 50ppm NO
2
gây nguy hiểm cho tim phổi và gan.
Hydrocacbon
Hydrocacbon trong khói thải là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khác nhau như
benzen, metan, etan, etylen . . . các khí chứa oxy như rượu, axit, xeton . . . trong các
chất này thì người ta quan tâm nhiều nhất đến benzen vì nó là chất gây ra bệnh ung
thư. Từ lâu người ta đã xác định được tác hại của benzen trong căn bệnh ung thư máu
khi nồng độ của nó lớn hơn 40ppm hoặc gây rối loạn hệ thần kinh khi nồng độ lớn hơn
1 g/ m
3
, đôi khi nó là nguyên nhân gây các bệnh về gan.
Các oxyt lưu huỳnh (SO
x
)
Trong nhiên liệu có chứa lưu huỳnh thì khi bị đốt cháy chúng sinh ra khí SO
2
,
khí này có thể chuyển thành SO
3
trong một số điều kiện nhất định.
Các oxit lưu huỳnh là những chất háo nước, vì vậy khi nhiệt độ hạ thấp xuống

thì nó kết hợp với nước để tạo thành axit tượng ứng, các axit này có thể theo đường hô
hấp để vào sâu trong phổi gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
Bồ hóng
Bồ hóng tồn tại dưới dạng các hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0.3 µ
m
nên rất dễ xâm nhập sâu vào phổi, bị giữ lại ở đó, phản ứng với màng nhầy gây hại đến
sức khoẻ.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 93
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mặt khác thì do bề mặt riêng của hạt bồ hóng rất lớn, nó có khả năng hấp phụ
các hydrocacbon thơm và các oxit kim loại gây ra bệnh ung thư.
HAP (hydrocacbon polyaromactic)
Thành phần HAP có trong khí quyển với nồng độ 20 µg/m
3
. Chúng được tạo
thành khi ngưng tụ các hydrocacbon trong nhiên liệu. HAP hấp phụ trong các hạt hữu
cơ như bụi, bồ hóng đi vào cơ thể gây ung thư.
5.2.1.2. Tác hại đối với môi trường.
Thay đổi nhiệt độ khí quyển.
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất gây hiệu ứng nhà kính
như CO
2
, CH
4
, N
2
O trong không khí trước hết ảnh hưởng đến quá trình cân bằng nhiệt
của bầu khí quyển, làm cho các điều kiện tự nhiên bị xáo trộn theo chiều hướng bất
lợi, đe doạ đến sự sinh tồn trên quả đất.
Trong số những chất gây hiệu ứng nhà kính người ta quan tâm đến khí cacbonic

(CO
2
) vì đây là thành phần chính trong sản phẩm cháy có chứa cacbon. Cacbonic
(CO
2
) gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ của quả đất. Sự tăng nhiệt độ này được
giải thích như sau:
Khí quyển
K
hi trong khí quyển có nồng độ
CO
2
bình thường
K
hi trong khí quyển có
nồng độ CO
2
lớn
Bức xạ từ mặt đất
(sóng dài)
Bức xạ từ mặt đất
(sóng dài)
Bức xạ từ mặt
trời (sóng ngắn)

ThS. Trương Hữu Trì Trang 94
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Nhiệt độ bề mặt trung bình của trái đất quyết định bởi sự cân bằng giữa năng
lượng mặt trời chiếu xuống Trái đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất vào vũ
trụ. Bức xạ mặt trời đạt cực đại trong vùng ánh sáng thấy được (có bước sóng khoảng
0.4÷0.73µm) còn bức xạ cực đại của vỏ trái đấ
t nằm trong vùng hồng ngoại (7÷15µm).
Các chất khí khác nhau thì có giải hấp thụ bức xạ khác nhau. Do đó, thành phần của
chất khí có mặt trong khí quyển có ảnh hưởng đến sự trao đổi nhiệt giữa mặt trời, quả
đất và không gian. Cacbonic là chất có giải hấp thụ bức xạ cực đại với bước sóng nằm
trong vùng hồng ngoại, vì vậy nó được xem là trong suốt đối với bức xạ mặ
t trời
nhưng là chất hấp phụ quan trọng đối với tia bức xạ hồng ngoại phát ra từ mặt đất. Một
phần nhiệt lượng do CO
2
giữ lại bức xạ ngược về trái đất, kết quả làm bầu khí quyển
nóng lên. Lớp khí CO
2
có tác dụng như một lớp “kính giữ nhiệt” của trái đất ở qui mô
toàn cầu. Nếu lượng CO
2
sinh ra càng nhiều thì lớp “kính giữ nhiệt” càng dày, nhiệt độ
trái đất càng tăng.
Với mức độ thải CO
2

ra môi trường như hiện nay, theo dự đoán của các nhà khí
tượng đến giữa thế kỷ 22 thì nồng độ khí CO
2
sẽ tăng lên gấp đôi. Như vậy sẽ dẫn đến
nhiều tác hại:
 Nhiệt độ bầu khí quyển tăng từ 2 ÷3
0
C.
 Một lượng lớn băng ở Bắc Cực và Nam Cực sẽ tan ra làm tăng mực nước biển.
 Nhiệt độ trái đất tăng làm tăng các quá trình chuyển hoá sinh học và hoá học
gây nên sự mất cân bằng về lượng và chất trong cơ thể.
 Nhiệt độ trái đất tăng làm giảm khả năng hoà tan CO
2
trong nước biển. Lượng
CO
2
trong khí quyển tăng làm mất cân bằng CO
2
giữa khí quyển và đaị dương
 Làm thay đổi lượng mưa gió và sa mạc hoá thêm bề mặt quả đất.
Mưa axit.
Các chất khí có tính axit như SO
x
, NO
x
có mặt trong thành phần không khí do sự
phát thải từ việc đốt cháy nhiên liệu phần lớn sẻ được thải ra ngoài cùng với khói thải,
khi ở trong môi trương thì nhiệt độ của nó sẻ xuống thấp do đó nó kết hợp với hơi
nước trong không khí để tạo ra các axit tương ứng và khi hàm lượng lớn sẻ gây ra mưa
axit.

ThS. Trương Hữu Trì Trang 95
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mưa axit làm tăng độ axit của đất, huỷ diệt rừng, mùa màng, gây nguy hại đối với
sinh vật dưới nước, nguy hại đối với người và động vật, làm hỏng nhà cửa, cầu cống
và các công trình.
Tầng ozone và lỗ thủng tầng ozone.
Do quá trình hình thành và phân huỷ ozone luôn diễn ra nên ozone có chu kì tồn tại
trong khí quyển rất ngắn. Lượng ôzone tập trung nhiều nhất trong tầng bình lưu (ở độ
cao 25km) tạo thành tầng ozone với nồng
độ 5÷10ppm.
Tầng ozone được xem là cái ô bảo vệ loài người và thế giới động vật tránh khỏi tai
hoạ do bức xạ tia tử ngoại của mặt trời gây ra, nó giữ vai trò quan trọng đối với khí
hậu và sinh thái trái đất. Khi tia bức xạ mặt trời chiếu qua tầng ozone, phần lớn lượng
bức xạ tử ngoại đã bị hấp thụ trước khi chiếu xuống trái đất. Nếu các hoạ
t động của
con người làm suy yếu tầng zone trong khí quyển sẽ gây thảm hoạ đối với hệ sinh thái
trên trái đất.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện nồng độ ozone trong khí
quyển của trái đất ở một số nơi đã suy giảm (ví dụ ở Nam cực).
Ngoài ra khí sinh ra do khói thải động cơ như CH
4
, NO
x
và các chất hữu cơ cũng là
nguyên nhân gây suy giảm tầng ozone. Các chất này tham gia phản ứng với các gốc
tồn tại ở tầng bình lưu trở thành chất hoạt hoá và tham gia quá trình phân huỷ ozone.
5.1.3. Nguồn gây ô nhiễm không khí
Một cách tông quát thì người ta chia các nguồn ô nhiễm trong môi trường
không khí thành 2 nhóm chính:
 Nguồn ô nhiễm tự nhiên (thiên nhiên)

 Nguồn ô nhiễm này xãy ra do cháy rừng, do hoạt động của núi lửa, do đại
dương, do thực vật…
 Nguồn ô nhiễm nhân tạo (do s
ự tác động của con người)
Nguồn ô nhiễm nhân tạo này sinh ra do sự đốt nhiên liệu để phục vụ cho quá trình
sản xuất hay sinh hoạt của con người. Quá trình này xảy ra khắp mọi nơi, mọi lúc.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 96
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Trong sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy có chứa nhiều loại khí độc
hại cho sức khỏe con người, nhất là quá trình cháy không hoàn toàn. Các chất độc hại:
SO
2
, CO, CO
2
, NO
x
, hydrocacbon, hạt rắn, bổ hóng, tro bụi.
Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt nhiên liệu thành các nhóm:
 Do phương tiện giao thông (nguồn ô nhiễm di động): bao gồm giao thông
đường bộ, giao thông đường sắt, giao thông đường thuỷ, hàng không.
 Các cơ sở công nghiệp đốt nhiên liệu: than, dầu, khí.
 Các quá trình sản xuất công nghiệp đặc biệt là quá trình sản xuất hoá chất, sản
xuất vật liệu, luyện kim, và khai thác mỏ, . . .
 Do đốt các loại phế th
ải đô thị, sinh hoạt, xây dựng công trình, cháy rừng . . .
Ở nước ta đang diễn ra quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá tương đối nhanh,
đặc biệt là ở ba vùng trọng điểm phát triển kinh tế : Hà Nội-Hải Phòng-Quảng Ninh,
TP Hồ Chí Minh-Biên Hoà-Vũng Tàu, Đà Nẵng-Nha Trang-Quãng Ngãi. Vì vậy hiện
trạng chất lượng môi trường đô thị và khu công nghiệp nước ta biến đổi hàng năm,
theo chiều hướng không có lợi, vì chất thải ô nhiễm t

ừ sản xuất công nghiệp, giao
thông vận tải và sinh hoạt đô thị ngày càng tăng về số lượng, chủng loại và tính độc
hại.
5.1.3.1. Nguồn thải ô nhiễm do công nghiệp
Sản xuất công nghiệp và sinh hoạt đô thị hàng ngày thải ra các chất thải độc hại
ở dạng khí (khí độc và bụi), dạng lỏng (nước thải) và dạng rắn ( rác, bùn, phân). Các
chất thải này là nguồn gốc gây ô nhiễm môi trường không khí, môi tr
ường nước, và
môi trường đất.
Những năm gần đây ở nước ta đang phát triển một số ngành công nghiệp mới
như công nghiệp điện tử, công nghiệp hoá chất, công nghiệp dầu khí, công nghiệp thực
phẩm, công nghiệp vật liệu . . . Do vậy đã làm cho chất thải công nghiệp ở nước ta
ngày càng đa dạng và độc hại hơn. Xử lý chất thải sản xuất công nghi
ệp ở nước ta hiện
nay là một vấn đề cấp bách và nóng bỏng, đòi hỏi sự đầu tư lớn về công nghệ xử lý
chất thải nước, chất thải khí và rác thải thì mới có thể giảm được hiện trạng ô nhiễm
môi trường đô thị và công nghiệp ở nước ta.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 97
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Lượng thải các chất ô nhiễm môi trường không khí toàn cầu năm 1982 (đơn vị là triệu tấn)
Các chất ô nhiễm chính Nguồn gây ô nhiễm
CO Bụi SOx HC NOx
Giao thông vận tải:
-Xe ôtô chạy xăng
-Xe ôtô chạy dầu diezen
-Máy bay
-Tàu hoả và các loại khác
Cộng

53,5

0,2
2,4
2,0
58,1

0,5
0,3
0,0
0,4
1,2

0,2
0,1
0,0
0,5
0,8

13,8
0,4
0,3
0,6
15,1

5,0
0,5
0,0
0,8
7,3
Đốt nhiên liệu:
-Than

-Dầu
-Khí đốt tự nhiên
-Gỗ, củi
Cộng

0,7
0,1
0,0
0,9
1,7

7,4
0,3
0,2
0,2
8,1

18,3
3,9
0,0
0,0
22,2

0,2
0,1
0,0
0,4
0,7

3,6

0,9
4,1
0,2
8,8
3. Quá trình sản xuất công nghiệp
8,8 6,8 6,6 4,2 0,2
4. Xử lý chất thải rắn
7,1 1,0 0,1 1,5 0,5
5. Hoạt động khác:
-Cháy rừng
-Đốt các chất nông nghiệp
-Đốt rác thải bằng than
-Hàn đốt xây dựng
Cộng

6,5
7,5
1,1
0,2
15,3

6,1
2,2
0,4
0,1
8,7

0,0
0,0
0,5

0,0
0,5

2,0
1,5
0,2
0,1
7,7

1,1
0,3
0,2
0,0
1,5
Tổng cộng toàn bộ 91,0 25,7 30,2 29,1 18,7

ThS. Trương Hữu Trì Trang 98
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
5.1.3.2. Nguồn ô nhiễm giao thông vận tải
Theo số liệu ở bảng trên cho thấy, chúng đã sản sinh ra gần 2/3 khí CO và 1/2
khí hydrocacbon và khí NO. Ôtô gây ô nhiễm rất độc hại qua ống xả là bụi và tàn khói.
Tàu hoả, tàu thuỷ chạy bằng nhiên liệu xăng dầu cũng gây ra ô nhiễm môi trường
tương tự như ôtô.
Máy bay cũng là nguồn gây ô nhiễm bụi, hơi độc hại và tiếng ồn. Bụi và hơi
độc hại do máy bay thải ra nói chung là nhỏ. Tổ
ng số chất thải do máy bay gây ra chỉ
chiếm khoảng 2,5% tổng chất thải CO và 1% chất thải hydrocacbon.
5.1.3.3. Ô nhiễm không khí do hoạt động xây dựng
Ở nước ta hiện nay đang trong quá trình đô thị hoá nhanh chống do đó hoạt
động xây dựng nhà cửa, đường sá, cầu, cống rất nhộn nhịp và diễn ra khắp nơi, đặc

biệt là ở các đô thị. Các hoạt động xây dựng như đào, lấp đất, đậ
p phá công trình cũ,
vật liệu xây dựng bị rơi vãi trong quá trình vận chuyển, thường gây ô nhiễm bụi rất
trầm trọng đối với môi trường không khí xung quanh, đặc biệt là ô nhiễm bụi ở các nơi
có hoạt động xây dựng vượt trị số tiêu chuẩn cho phép tới 10-20 lần.
5.1.3.4. Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người gây ra
Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người chủ yếu là bếp đun và lò sưởi, nhiên
li
ệu sử dụng là than đá, củi, dầu hoả và khí đốt. Nhìn chung nguồn ô nhiễm này là nhỏ,
nhưng đặc điểm của nó là gây ô nhiễm cục bộ trong nhà. Hiện nay việc dùng than để
đun nấu lan tràn trong đô thị, nồng độ khí CO tại bếp đun thường là lớn sẽ ảnh hưởng
trực tiếp tới sức khoẻ của con người. Đun bếp than tổ ong sẽ thải ra nhiều chấ
t khí độc
hại như SO
2
, CO, CO
2
, bụi.
Cống rãnh, môi trường nước như ao, hồ, kênh rạch, sông ngòi bị ô nhiễm cũng
bốc hơi, thoát khí độc hại và gây ô nhiễm môi trường không khí. Ở các đô thị chưa thu
gom và xử lý rác tốt thì sự thối rữa, phân huỷ rác hữu cơ cũng là nguồn gây ô nhiễm
môi trường không khí.


ThS. Trương Hữu Trì Trang 99
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Lượng phát thải các chất ô nhiễm chủ yếu từ các nguồn thiên nhiên và nhân tạo
Nguồn gây ô nhiễm
Tải lượng chất ô
nhiễm 10

6
t/ năm
Chất ô nhiễm
chủ yếu

Nguồn nhân tạo chủ
yếu
Nguồn thiên
nhiên
Nhân
tạo
Thiên
nhiên
SO
2
Đốt nhiên liệu than đá
và dầu mỏ
Chế biến quặng có
chứa S
Núi lửa 146 6 -12
H
2
S
Công nghiệp hóa chất
Xử lý nước thải
Núi lửa Các quá
trình sinh hóa
trong đầm lầy
3 300 -100
CO

Đốt nhiên liệu
Khí thải của ôtô
Cháy rừng
Các phản ứng hóa
học âm ỉ
300 >3000
NO
2
Đốt nhiên liệu
Hoạt động sinh
học của vi sinh vật
trong đất
50 60- 270
NH
3
Chế biến phế thải Phân hủy sinh hóa 4 100 – 200
N
2
O
Gián tiếp, khi sử dụng
phân bón gốc nitơ
Quá trình sinh hóa
trong đất
>17 100 – 450
Hydrocacbon
Đốt cháy nhiên liệu,
khí thải, các quá trình
hóa học
Các quá trình sinh
hóa

88
CH: 300-
1600
Terpen:200
CO
2
Đốt nhiên liệu Phân hủy sinh học 1,5. 10
4
15.10
4
ThS. Trương Hữu Trì Trang 100
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Ngày nay với sự gia tăng nhanh chống các máy móc trang bị động cơ thì vấn đề
ô nhiễm do khói thải động cơ cần phải được quan tâm đúng mức. Sự gia tăng các chất
gây ô nhiễm do khói thải động cơ được thấy qua số liệu sau:
Chất ô nhiễm Thời kỳ tiền công
nghiệp (ppm)
Hiện nay
(ppm)
Tốc độ tăng
(%/năm)
CO
2
270 340 0,4
N
2
O 0,28 0,30 0,25
CO 0,05 0,13 3
SO
2

0,001 0,002 2

5.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chất độc hại trong khói thải động
cơ và các giải pháp khắc phục
Trong phần trên ta vừa thấy có rất nhiều nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi
trường không khí. Tuy nhiên trong giới hạn của giáo trình này chỉ đề cập một cách sơ
lược về các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm do quá trình đốt cháy nhiên liệu từ dầu
mỏ, hay cụ thể hơn là các giải pháp nhằm gi
ảm thiểu nồng độ các chất độc hại trong
khói thải của động cơ và các lò đốt công nghiệp.
5.1.4.1. Yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành.
Ở phần trước chúng ta đã thấy trong khói thải từ động cơ luôn chứa một hàm
lượng các chất độc hại, thành phần và hàm lượng của các chất này phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố.
Ở động cơ diesel, nồng độ
CO rất bé, chiếm tỷ lệ không đáng kể, nồng độ HC
chỉ bằng khoảng 20% nồng độ HC của động cơ xăng còn nồng độ NOx của hai loại
động cơ này có giá trị tương đương nhau. Trái lại, bồ hóng là chất ô nhiễm quan trọng
trong khí xả động cơ Diesel, nhưng hàm lượng của nó không đáng kể trong động cơ
xăng.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 101
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Những tạp chất, chất phụ gia của nhiên liệu và đặc biệt là lưu huỳnh có ảnh
hưởng lớn đến thành phần các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy. Thông thường, xăng
thuơng mại chứa khoảng 600 ppm lưu huỳnh. Thành phần lưu huỳnh có thể lên đến
0,5% đối với dầu Diesel. Trong quá trình cháy, lưu huỳnh bị oxy hoá thành SO
2
, sau
đó một bộ phận SO
2

bị oxy hoá tiếp thành SO
3
.
Để có thể đưa ra được biện pháp nhằm giảm thiểu các hợp chất độc hại này thì
trước hết ta cần phải biết rỏ những điều kiện nào ảnh hưởng đến sự hình thành chúng
trong quá trình cháy trong động cơ.
a. Sự hình thành NOx trong quá trình cháy của động cơ ôtô.
NO
X
được hình thành chủ yếu do sự kết hợp giữa oxi và nitơ của không khí ở
điều kiện nhiệt độ cao. Chất ô nhiễm này ngày nay càng được quan tâm nhiều và trong
một số trường hợp, nó là chất ô nhiễm chính làm giới hạn tính năng kỹ thuật của động
cơ.
Oxyt nitơ hình thành trong khí cháy chủ yếu là NO, sau đó tuỳ theo điều kiện
mà nó có thể chuyển sang các dạng tồn tại khác. Sự hình thành chúng phụ thu
ộc vào
nhiệt độ cực đại trong buồng cháy và cả nồng độ của oxy, vì vậy các yếu tố ảnh hưởng
đến nhiệt độ và nồng độ oxy trong buồng cháy sẻ ảnh hưởng đến hàm lượng các chất
này trong khói thải.
Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức.
Trong động cơ này thì những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình
thành NOx là:
 Độ
giàu của hỗn hợp nhiên liệu
 Lượng khí thải hồi lưu lại buồng cháy
 Góc đánh lửa sớm.



ThS. Trương Hữu Trì Trang 102

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Mức độ phát sinh NO
x
phụ thuộc vào độ giàu của hỗn hợp công tác thể hiện trên đồ
thị sau:
N
ồng độ NO
x
N
Ox
1.11.00.90.8
Độ giàu









Nhận xét:
Khi độ giàu quá lớn thì oxy trong hỗn hợp không đủ để đốt cháy nhiên liệu
đồng thời nhiệt độ trong buồng cháy sẻ giảm đi do đó hàm lượng của NO
x
tạo thành sẻ
nhỏ.
Cũng tương tự như trên khi độ giàu quá nghèo, khi đó trong hỗn hợp có chưa
nhiều oxy nhưng do phần không khí thừa trong hỗn hợp nhiều nên chúng hấp thụ một
lượng lớn nhiệt toả ra do quá trình cháy của nhiên liệu do đó nhiệt độ chung trong

buồng cháy cũng giảm làm cho hàm lượng của NO
x
tao ra giảm theo.
Trong trường hợp độ giàu gần bằng 1 (khoảng 0.98) khi đó nhiên liệu có đủ oxy
để cháy, lượng nhiệt bị hấp thụ bởi không khí thừa giảm, khi đó nhiệt độ của khí cháy
đạt được cao và có mặt của oxy nên hàm lượng NO
x
tạo thành lớn nhất.
Ảnh hưởng của lượng khí thải hồi lưu
Khi cho một lượng nhất định khí thải hồi lưu trở lại trong buồng đốt thì nó sẻ
làm giảm nhiệt độ cực đại đạt được ở trong buồng cháy vì khí thải này có nhiệt độ
không cao nên nó hấp thụ một phần nhiệt toả ra từ quá trình cháy nhiên liệu. Như vậy
ThS. Trương Hữu Trì Trang 103
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
việc hồi lưu khí thải này cũng cho phép làm giảm hàm lượng NO
x
trong khói thải động
cơ.
Tuy nhiên, lượng khí thải hồi lưu tăng quá lớn thì sẻ ảnh hưởng đến hoạt động
của động cơ và tăng nồng độ HC.
Ảnh hưởng tỷ lệ khí xả hồi lưu (EGR) đến nồng
độ NO. (EGR: Exhaust Gas Recirculation)được
trình bày ở đồ thị bên
Nồng độ các chất ô nhiễm giảm mạnh theo sự
gia tăng của tỷ lệ khí xả h
ồi lưu cho đến khi tỷ
lệ này đạt khoảng 15-20%, đây là tỷ lệ hồi lưu
lớn nhất chấp nhận được đối với động cơ làm
việc ở tải cục bộ.
Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm

Góc đánh lửa sớm có ảnh hưởng mạnh đến
sự phát sinh NO. Khi tăng góc đánh lửa sớm,
điểm bắt đầu cháy xu
ất hiện sớm hơn trong
chu trình công tác, áp suất cực đại xuất hiện
gần ĐCT hơn, do đó giá trị của nó cao hơn.
Vì vậy tăng góc đánh lửa sớm cũng làm tăng
nhiệt độ cực đại. Mặt khác, vì thời điểm
cháy bắt đầu sớm hơn nên thời gian tồn tại
của khí cháy ở nhiệt độ cao cũng kéo dài.
Hai yếu tố này đều tạo
điều kiện thuận lợi cho sự
hình thành NO.
Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
đến nồng độ NO.
Tóm lại, tăng góc đánh lửa sớm làm tăng nồng độ NO trong khí xả. Trong điều
kiện vận hành bình thường cửa động cơ, giảm góc đánh lửa 10 độ có thể giảm nồng độ
NO từ 20-30% ở cùng áp suất cực đại của động cơ.


ThS. Trương Hữu Trì Trang 104
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Trường hợp động cơ Diesel
Thông thường động cơ diesel hoạt động với hỗn hợp nghèo tức là luôn có thừa
oxy trong khí cháy, như vậy ở đây NO
x
tạo ra phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ cực
đại đạt được trong buồng cháy.
Trong mọi chế độ hoạt động của động cơ, thì phần nhiên liệu cháy trước trong mỗi
chu kỳ đóng vai trò quan trọng nhất đối với sự hình thành NO, vì sau khi bị đốt cháy

nhiệt độ của nó tăng cao, hơn nữa phần khí cháy này thường bị nén nên càng làm gia
tăng nhiệt độ của nó, do đó làm tăng nồng độ NO.
Mặt khác, do quá trình cháy khuếch tán, trong buồng cháy động cơ Diesel luôn tồn tại
rất nhiều khu vực hay các "túi" không khí có nhiệt độ thấp, nhờ phần khí này mà NO
hình thành trong buồng cháy động cơ Diesel được làm mát (gọi là sự "tôi" NO) nhanh
chóng hơn trong trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức và do đó NO ít có khuynh
hướng bị phân giải hơn.
Các quan sát thực nghiệm cho thấy hầu hết NO được hình thành trong khoảng
20
0
góc quay trục khuỷu từ lúc bắt đầu cháy. Do đó khi giảm góc phun sớm, điểm bắt
đầu cháy lùi gần ĐCT hơn, điều kiện hình thành NO cũng bắt đầu trễ hơn và nồng độ
của nó giảm do nhiệt độ cực đại thấp. Đối với động cơ Diesel cỡ lớn, giảm góc phun
sớm có thể làm giảm đến 50% nồng độ NO trong khí xả (trong phạm vi gia tăng suất
tiêu hao nhiên liệu chấp nhận được).
Đối với động cơ Diesel nói chung, nồng độ NOx tăng theo độ giàu trung bình. Tuy
nhiên khi độ giàu thấp, nồng độ NOx giảm chậm hơn so với trường hợp động cơ đánh
lửa cưỡng bức do sự phân bố không đồng nhất của nhiên liệu. Trong quá trình cháy
của động cơ Diesel, độ giàu trung bình phụ thuộc trực tiếp vào lượng nhiên liệu chu
trình, do đo, ở chế độ t
ải lớn nghĩa là
áp suất cực đại cao, nồng độ NO tăng.
Hình bên trình bày biến thiên
nồng độ NOx và NO trong khí xả theo
độ giàu trung bình đối với động cơ
Diesel phun trục tiếp tốc độ
ThS. Trương Hữu Trì Trang 105
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
1000v/phút và góc phun sớm 27
0

trước ĐCT.
Cũng như trong trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức, sự hồi lưu khí xả làm giảm
NO do giảm nhiệt độ khí cháy.
5.1.4.2. Sự hình thành monoxyt cacbon CO.
Khi nhiên liệu bị đốt cháy trong điều kiện không đủ oxy thì một phần nhiên liệu
không cháy sẻ chịu tác động của nhiệt độ cao và bị phân huỷ hoặc cháy không hoàn
toàn để tạo thành monoxyt cacbon (CO). Ngoài ra ở trong điều kiện có nhiệ
t độ cao thì
một phần khí CO
2
hình thành có thể bị biên đổi thành CO. Phường trình phản ứng:
2C + O
2
→ 2CO
C + CO
2
→ 2CO
Nồng độ của CO phụ thuộc và các yếu tố sau:
Ảnh hưởng của áp suất nạp
Với cùng góc phun sớm, áp suất nạp càng nhỏ thì tốc độ cháy càng thấp kéo
theo sự giảm áp suất và nhiệt độ cực đại trong xi lanh.
Ảnh hưởng của độ giàu
Khi nồng độ quá thấp hay quá cao đều làm gia tăng nồng độ của CO trong khói
thải.
Ảnh hưởng của góc phun sớm
Góc phun sớm gây ả
nh hưởng đến nồng độ CO trên đường xả. Nếu nhiên liệu
được phun vào quá trễ, quá trình cháy kéo dài trên đường giãn nở, khi đó nhiệt độ
giảm nhanh làm giảm khả năng cháy của nhiên liệu, do đó làm tăng nồng độ CO.
Ảnh hưởng của hệ số khí sót

Khi tăng hệ số khí sót, nhiệt độ cháy giảm làm giảm tốc độ phản ứng phân giải
CO
2
thành CO, do đó nồng độ CO trong sản phẩm cháy giảm. Vì vậy, hệ thống hồi lưu
khí xả EGR lắp trên các động cơ hiện đại để khống chế nồng độ NOx đồng thời cũng
góp phần làm giảm nồng độ CO ở chế độ tải thấp

ThS. Trương Hữu Trì Trang 106
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
5.1.4.3. Sự hình thành hydrocacbon chưa cháy.
Sự phát sinh HC trong quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức
Trong khí xả của động cơ xăng, nồng độ HC tăng nhanh theo độ giàu của hỗn
hợp. Tuy nhiên, khi độ giàu của hỗn hợp quá thấp, HC cũng tăng do sự bỏ lửa hay do
sự cháy không hoàn toàn diễn ra ở một số chu trình công tác. Sự hình thành HC trong
động cơ đánh lửa cưỡng bức có thể do các nguyên nhân sau đây:
 Sự
tôi màng lửa khi tiếp xúc với thành tạo ra một hỗn hợp không bén lửa trên
mặt thành buồng cháy.
 Hỗn hợp chứa trong các không gian chết không cháy được do màng lửa bị dập
tắt (đây được xem là nguyên nhân chủ yếu)
 Hơi nhiên liệu hấp thụ vào lớp dầu bôi trơn trên bề mặt xi lanh trong giai đoạn
nạp và nén, sau đó thải ra trong giai đoạn giãn nở và thải.
 Sự cháy không hoàn toàn diễn ra ở một số
chu trình làm việc của động cơ (cháy
cục bộ hay bỏ lửa) do sự thay đổi độ giàu, thay đổi góc đánh lửa sớm hay hồi
lưu khí xả, đặc biệt là khi giảm tốc độ. (Chất lượng của quá trình cháy)
Mặt khác, muội than trong buồng cháy cũng có thể gây ra sự gia tăng mức độ ô nhiễm
do sự thay đổi theo cơ chế trên đây.

ThS. Trương Hữu Trì Trang 107
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Sơ đồ các nguồn phát sinh HC

Ảnh hưởng của các không gian chết

Trong các nguyên nhân trên thì yếu tố các không gian chết được xem là nguyên
nhân chủ yếu phát sinh HC chưa cháy.

ThS. Trương Hữu Trì Trang 108
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Sự phát sinh HC trong quá trình cháy của động cơ Diesel
Quá trình cháy trong động cơ Diesel là một quá trình phức tạp, trong quá trình
đó diễn ra đồng thời sự bay hơi nhiên liệu rồi hoà trộn với không khí và biến đổi để tự
bốc cháy. Khi độ đậm đặc của hỗn hợp quá lớn hoặc quá bé đều làm giảm khả năng tự
bắt cháy, do đó làm tăng nồng độ HC chưa cháy.
Mức độ phát sinh HC trong động cơ Diesel phụ
thuộc nhiều vào điều kiện vận
hành, ở chế độ không tải hay tải thấp nồng độ HC cao hơn ở chế độ đầy tải.
Nếu so sánh không gian chết với động cơ đánh lửa cưỡng bức thì ở động cơ Diesel
không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nồng độ HC trong khí xả vì trong giai đoạn
đầu của quá trình cháy và quá trình nén, các không gian chết chỉ chứa không khí và

khí sót. Ảnh hưở
ng của lớp dầu bôi trơn bám trên mặt gương xilanh, ảnh hưởng của
lớp muội than cũng như ảnh hưởng của sự tôi màng lửa đối với quá trình hình thành
HC trong động cơ Diesel nhìn chung không đáng kể so với động cơ đánh lửa cưỡng
bức.
Cũng như động cơ đánh lửa cưỡng bức, sự tôi ngọn lửa diễn ra gần thành và đó
là nguồn phát sinh HC, hiện tượ
ng này phụ thuộc đặc biệt vào khu vực va chạm giữa
tia nhiên liệu và thành buồng cháy. Sự dập tắt ngọn lửa dẫn đến sự gia tăng mạnh nồng
độ HC thường chỉ diễn ra khi động cơ có tỷ số nén thấp và phun trễ. Mặt khác sự dập
tắt ngọn lửa cũng xảy ra khi khởi động động cơ ở trạng thái nguội với sự hình thành
khói trắng (chủ
yếu là do những hạt nhiên liệu không cháy tạo thành).
5.1.4.4. Sự hình thành bồ hóng trong quá trình cháy của động cơ Diesel
Bồ hóng trong khí xả động cơ Diesel phần lớn do quá trình cháy không hoàn
toàn của nhiên liệu sinh ra, chỉ có một bộ phận nhỏ do sự cháy của dầu bôi trơn.
Quá trình cháy khuếch tán trong động cơ Diesel rất thuận lợi cho việc hình thành bồ
hóng. Sự cháy của hạt nhiên liệu lỏng trong khi chúng dịch chuyển trong buồng cháy
cũng như sự tập trung c
ục bộ hơi nhiên liệu ở những vùng có nhiệt độ cao là nguyên
nhân chính sản sinh bồ hóng.


ThS. Trương Hữu Trì Trang 109
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Thành phần hạt bồ hóng
Ngày nay qua nghiên cứu người ta đã xác định một cách chính xác bồ hóng bao
gồm những thành phần sau:
Cacbon: Thành phần này ít nhiều phụ thuộc vào nhiệt độ cháy và hệ số dư
không khí, đặc biệt là động cơ làm việc ở chế độ đầy tải.

Dầu bôi trơn không cháy: Đối với động cơ cũ thành phần này chiếm tỉ lệ lớn,
lượng dầu bôi trơn tiêu hao và lượng b
ồ hóng có quan hệ với nhau.
Nhiên liệu chưa cháy hoặc cháy không hoàn toàn: Thành phần này phụ thuộc
vào nhiệt độ, hệ số dư không khí và cấu trúc buồng đốt của động cơ.
Sunfat: Do lưu huỳnh trong nhiên liệu bị ôxy hoá thành SO
2
, hoặc (SO
4
)
2
Các chất khác: Lưu huỳnh, canxi, phốtpho, sắt
Thành phần hạt bồ hóng còn phụ thuộc vào tính chất nguyên liệu, đặc điểm quá
trình cháy, dạng động cơ cũng như thời gian sử dụng động cơ (cũ hay mới).
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về sự phân bố kích thước hạt bồ hóng cho thấy
bồ hóng trong khí xả tồn tại dưới hai dạng: dạng đơn và dạng tích t
ụ.
Dạng đơn: tồn tại ở nhiệt độ trên 500
0
C, ở dạng này các hạt bồ hóng là sự kết
hợp của các lớp sơ cấp hình cầu (mỗi một hạt sơ cấp hình cầu này chứa khoảng 10
5
÷
10
6
nguyên tử cacbon). Dạng đơn này được gọi là phần không hoà tan ISF (Insoluble
Fraction) hay thành phần rắn SOL (Solid).
Dạng tích tụ: Do các hạt bồ hóng liên kết lại với nhau và tồn tại ở nhiệt độ thấp
hơn 500
0

C. Các hạt bồ hóng này được bao bọc bởi thành phần hữu cơ nặng ngưng tụ
và hấp thụ trên bề mặt hạt: HC chưa cháy, HC bị ôxy hoá (ceton, este, ete, axit hữu cơ)
và các hydrocacbon đa nhân HAP. Thể tích tụ này có thể còn có thêm các hạt khác
như SO
2
, NO
2
. . . những hạt này được gọi là thành phần hữu cơ hoà tan SOF (Soluble
Oganic Fraction). Trong khí xả động cơ thành phần này có thể chiếm từ 5 ÷80%
Cấu trúc hạt bồ hóng
Cấu trúc tinh thể hạt bồ hóng trong khí xả động cơ Diesel tương tự graphit
nhưng ít đều đặn hơn, mỗi hạt sơ cấp hình cầu là tập hợp khoảng 1000 mầm tinh thể
ThS. Trương Hữu Trì Trang 110
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
có dạng phiến mỏng được sắp xếp đồng đều quanh tâm của mỗi hạt cầu tương tự như
cấu trúc của cacbon đen. Những nguyên tử cacbon kết nối với nhau theo các phiến lục
giác phẳng cách nhau khoảng 0,34 ÷ 0,36 nm. Các phiến này kết hợp với nhau tạo
thành các mầm tinh thể, những mầm tinh thể này lại sắp xếp lại theo các hướng song
song với mặt hạt cầu để t
ạo thành hạt.

Mô hình cấu trúc dạng hạt sơ cấp Cấu trúc tinh thể graphit
Người ta cho rằng hạt bồ hóng được hình thành theo 5 giai đoạn như sau:
 Polyme hoá acetylen và polyacetylen.
 Tạo các hydrocacbon thơm đa nhân (HAP).
 Ngưng tụ và graphit hoá các cấu trúc HAP.
 Tạo hạt qua các tác nhân ion hoá và hợp thành các phân tử nặng.
 Tạo hạt qua các tác nhân trung tính và phát triển bề mặt tạo thành các thành
phần nặng.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 111

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Hiện nay người ta thường mô tả sự hình thành bồ hóng qua bốn giai đoạn được tóm
tắt như sau:

Quá trình tạo bồ hóng trong động cơ Diesel.

Cơ chế trung gian về động hoá học của sự tạo thành bồ hóng từ các phân tử Aromatic
ThS. Trương Hữu Trì Trang 112
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Tóm lại, trong buồng cháy động cơ Diesel liên tục xảy ra quá trình tạo hạt nhân,
phát triển bề mặt và liên kết hạt. Ở mỗi giai đoạn khi nhiệt độ đủ cao, hạt bồ hóng bị
ôxy hoá một phần hay toàn phần.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành hạt bồ hóng.
Sự hình thành hạt bồ hóng trong ngọn lửa khuếch tán trước tiên phụ thuộc vào
nhiên liệu, khi nhiên liệu có thành phần Cacbon càng cao thì nồng độ
bồ hóng càng
lớn.
Độ giàu của hỗn hợp công tác là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng nên sự hình thành
bồ hóng bởi khí độ giàu lớn hơn 1 quá trình cháy không hoàn toàn một phần nhiên liệu
bị phân huỷ và tạo các hợp chất có thể ngưng tụ tạo ra bồ hóng. Ngược lại khi hỗn hợp
nghèo và được phân bố đồng nhất thì nồng độ bồ hóng rất bé, có thể bỏ qua. Mặt khác
nếu oxy có thừ
a trong hỗn hợp cháy thì nó có thể oxy hoá bồ hóng sau khi chúng
được hình thành, do đó làm giảm nồng độ bồ hóng cuối cùng có mặt trong sản phẩm
cháy.
5.4.2. Giải pháp nhằm giảm thiểu nồng độ chất độc hại trong khí cháy
Qua nghiên cứu các điều kiện hình thành các chất ô nhiễm trong khói thải động
cơ từ đó người ta đưa ra những biện pháp nhằm giảm thiểu các chất ô nhiễm này. Một
cách tổng quát thì các giải pháp này được chia thành ba hướ
ng như sau:

 Cải thiện động cơ và tối ưu hoá quá trình cháy
 Cải thiện nhiên liệu bằng, sử dụng nhiên liệu sạch hay dùng nhiên liệu thay thế
 Xử lý chất ô nhiễm trước khi thải ra môi trường.
5.4.2.1. Giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm ngay tại nguồn
Trong những thập niên tới mối quan tâm hàng đầu của việc thiết kế động cơ là
giảm mức độ phát sinh ô nhiễm ngay từ
nguồn, nghĩa là trước khi ra khỏi xupap xả. Vì
vậy, các nhà thiết kế động cơ không chỉ chú trọng đơn thuần về công suất hay tính
kinh tế của động cơ mà phải cân nhắc giữa các mục tiêu này và mức độ phát sinh ô
nhiễm.

ThS. Trương Hữu Trì Trang 113
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Động cơ đánh lửa cưỡng bức.
Ở động cơ đánh lửa cưỡng bức có ba chất ô nhiễm chính cần quan tâm là NO
x
,
HC và CO.
Trong các động cơ thế hệ mới làm việc với hỗn hợp nghèo, người ta thiết kế
buồng cháy và các thiết bị phụ trợ nhằm tạo ra chuyển động rối của hỗn hợp công tác
trong quá trình cháy để làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là HC, bởi sự
tăng cường chuyển động rối sẽ làm tăng tốc độ lan tràn màng lửa và hạn chế việ
c xuất
hiện những vùng “chết”.
Gia tăng chuyển động rối có thể thực hiện bằng cách sau:
 Gia tăng vận tốc xoáy lốc của hỗn hợp trên đường ống nạp.
 Sử dụng hai supap nạp khi động cơ làm việc toàn tải và một supap khi làm việc
ở tải cục bộ.
 Tạo ra một tia khí phun vào đường nạp phụ có kích thước nhỏ hơn đường nạp
chính.


Ở động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, việc làm giảm nồng độ các chất ô
nhiễm trong khí xả cũng có thể được thực hiện riêng rẽ hay đồng thời hai giải
pháp sau:
 Tổ chức quá trình cháy với độ giàu rất thấp.
 Hồi lưu một bộ phận khí xả (EGR: Exhaut Gas Recirculation)
Ngày nay, hệ thống hồi lưu khí xả được dùng phổ biến trên tất cả các loại động c
ơ
đánh lửa cưỡng bức.
Đối với động cơ Diesel.
Đối với động cơ Diesel các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô
nhiễm ngay trong buồng cháy cần phải được cân nhắc giữa nồng độ các chất CO, HC
và bồ hóng trong khí xả.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 114
Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm
Việc thay đổi góc phun sớm có ảnh
hưởng trái ngược nhau đến nồng
độ HC và NO
x,
sự ảnh hưởng này
thể hiện ở đồ thị bên.
Các nhà chế tạo động cơ Diesel đã
đề ra nhiều biện pháp khác nhau về
kỹ thuật phun và tổ chức quá trình
cháy nhằm giới hạn nồng độ hai
chất ô nhiễm này. Các biện pháp
chính là:
 Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hoà trộn nhiên
liệu - không khí.
 Tăng áp suất phun, đặ

c biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
 Điều chỉnh dạng qui luật phun theo hướng kết thúc nhanh quá trình phun để
làm giảm HC.
Cũng như động cơ xăng, hồi lưu khí xả là một trong những biện pháp hiệu quả nhất
để giảm mức độ phát sinh NO
x
trong động cơ Diesel.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống hồi lưu khí xả động cơ Diesel.
Tuy nhiên, khí xả hồi lưu có thể làm tăng một ít nồng độ bồ hóng và HC, vì vậy nên
đưa vào nhiên liệu một lượng nhỏ phụ gia tẩy rửa.

Ảnh hưởng của tỷ lệ khí xả hồi lưu đến mức độ phát sinh NO
x
và hạt rắn
5.4.2.2. Giải pháp liên quan đến nhiên liệu.
ThS. Trương Hữu Trì Trang 115