Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện honda MH 7000

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP
BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ LỬA CƯỠNG BỨC KÉO
MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA MH-7000

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC NGHĨA

Đà Nẵng – Năm 2019


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa
cưỡng bức kéo máy phát điện Honda MH-7000.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Nghĩa
Số thẻ SV: 103130054 Lớp: 13C4A

Tính tốn, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp Biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng
bức kéo máy phát điện Honda MH-7000.Đồng thời mô phỏng quá trình cháy
trong động cơ Biogas đánh lửa cưỡng bức và thử nghiệm hiệu quả của bộ phụ
kiện cung cấp Biogas.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Đức Nghĩa Số thẻ sinh viên: 103130054
Lớp: 13C4A Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kỹ thuật cơ khí
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức
kéo máy phát điện Honda MH-7000.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực
hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Theo số liệ nhà chế tạo và số liệu đô thực tế ở hầm Biogas.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu.
2. Tính tốn, chế tạo bộ phụ kiên cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa
cưỡng bức kéo máy phát điện Honda MH-7000.
3. Mơ phỏng q trình cháy động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức.
4. Lắp đặt – thí nghiệm bộ phụ kiện Gatec 26.
5. Các bản vẽ, đồ thị:

1

Bản vẽ sơ đồ hệ thống xử lý và cung cấp khí Biogas

01A3

2

Bản vẽ mặt cắt động cơ

01A3

3

Bản vẽ kết cấu bộ hòa trộn

01A3

4

Bản vẽ bộ phụ kiện Gatec 26

01A3


5

Bản vẽ lắp đặt bộ phụ kiện Gatec lên động cơ

01A3

6

Bản vẽ bộ chế hịa khí trước và sau cải tạo

01A3

Đồ thị ảnh hưởng của tỉ số nén đến biến thiên nồng độ
CH4, O2, nhiệt đồ trung bình của hỗn hợp, áp suất

trung bình trong buồng cháy nhiên liệu M80C20

01A3

Đồ thị ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu Biogas
đến biên thiên nhiệt độ trung bình, biến thiên áp suất
trung bình trong buồng cháy

01A3

9

Đồ thị ảnh hưởng của thành phần CO2 trong nhiên liệu
Biogas đến nhiệt độ, áp suất cưới quá trình cháy

01A3

10

Sơ đồ lắp đặt và bố trí chung hệ thống nhiên liệu dùng
Biogas cho động cơ

01A3

11

Bản vẽ tấm su dưới và trên

01A3

Tổng

11A3

7

8

…...………………………………………………………………………………
………
6. Họ tên người hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019
8. Ngày hồn thành đồ án:
09/06/2019
Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ mơn

tháng

Người hướng dẫn

năm 2019


MỞ ĐẦU

Ngày nay, với việc khai thác tài nguyên tăng cường kèm theo phát thải các
chất độc hại vào môi trường làm mất cân bằng sinh thái vốn có trong tự nhiên đã
và đang gây ra những hệ lụy nghiêm trọng đối với cuộc sống của con người.
Nhiều diễn đàn quốc tế, nhiều cuộc họp thượng đỉnh đã diễn ra khắp nơi trên thế

giới đã nêu lên một thông điệp: hãy bảo vệ mơi trường trước khi đã q muộn.
Lồi người không thể từ bỏ nền văn minh dựa trên dầu mỏ, vì vậy việc sử
dụng hết lượng nhiên liệu hóa thạch trong lịng đất là điều tất yếu. Nguồn
ngun liệu này cạn kiệt dẫn đến giá nhiên liệu gia tăng thất thường, gây tác
động bất lợi cho các nền kinh tế phụ thuộc mạnh vào dầu mỏ. Việc chuyển dịch
dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống thay cho dầu mỏ ngay
từ bây giờ chắc chắn sẽ giúp chúng ta giảm bớt sự bị động về nguồn cung cấp
năng lượng cho tương lai.
Khi nhiên liệu hóa thạch trong lịng đất đã được sử dụng hết thì cũng đồng
nghĩa với khối lượng các bon chôn vùi trong lịng đất từ khi nó hình thành đến
nay được giải phóng ra bầu khí quyển. Nếu giải pháp nhốt cacbon vào lịng đất
khơng được phát minh sớm thì lồi người sẽ chứng kiến thảm họa của sự bùng
nổ khí hậu: nhiệt độ bầu khí quyển tăng liên tục, băng tuyết tăng làm mực nước
biển dâng cao, làm ngập mặn các vùng đáy ven biển. Việt Nam là một trong
quốc gia chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu.
Sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia phụ thuộc vào ý thức bảo vệ môi
trường của mỗi quốc gia. Vì vậy việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế
và phát triển cơng nghệ sử dụng có hiệu quả các nguồn năng lượng này đã và
đang là mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới.
Việt Nam là một nước mạnh về nông nghiệp và có gần 80% dân số sống ở
vùng nơng thơn. Chất thải trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi là nguồn
nguyên liệu rất tốt để sản xuất biogas. Đây là nguồn năng lượng tái sinh có
nguồn gốc từ năng lượng mặt trời nên việc sử dụng nó khơng làm tăng nồng độ
CO2 trong khí quyển. Vì vậy việc tận dụng nguồn biogas để phát điện cục bộ
hướng tới tập trung nguyên liệu để sản xuất biogas quy mô lớn cung cấp nguyên
i


liệu cho các nhà máy điện hay làm nhiên liệu cho phương tiện giao thống vận tải
là hướng phát triển nhiên liệu thay thế có thế mạnh và phù hợp với nước ta.

Với những lý do nêu trên, đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp
biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện Honda MH-7000”
có ý nghĩa to lớn và hết sức cấp thiết; nó khơng những góp phần làm đa dạng
hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động cơ nhiệt khi nguồn nhiên liệu dầu mỏ đang
cạn kiệt, mà cịn góp phần sử dụng hiệu quả hơn nhiên liệu sinh học cho động cơ
đốt trong và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong tình hình mới
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh
lửa cưỡng bức kéo máy phát điện, cho nhu cầu đun nấu, nhu cầu thắp sáng, chạy
máy bơm nước sử dụng khí Biogas ở trại chăn ni. Việc tận dụng các nguồn
năng lượng sạch tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho người dân tiết kiệm được kinh
phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân, góp phần đẩy
mạnh cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn, đảm bảo
sự phát triển bền vững của đất nước.
Ý nghĩa đề tài
Khí Biogas là khí thiên nhiên được sản xuất khá rộng rải ở nước ta hiện
nay, đặc biệt ở vùng nơng thơn vì vậy việc sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm
nhiên liệu chạy động cơ đốt trong sẽ làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx,
HC, CO góp phần thực hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam
đã cam kết tham gia. Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu
Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ
loại nhiên liệu này.

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan :
1. Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
trực tiếp của thầy GS.TSKH Bùi Văn Ga và ThS Võ Anh Vũ.

2. Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả,
tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố.
3. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin
chịu hồn tồn trách nhiệm
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Nghĩa

iii


Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo
máy phát điện Honda MH-7000

LỜI CẢM ƠN
Trong chương trình đào tạo của các trường Đại học Kỹ thuật hiện nay, một
số môn học chuyên ngành sau khi học xong phần lý thuyết sinh viên sẽ phải làm
đồ án môn học. Thông qua việc làm đồ án giúp sinh viên củng cố lại kiến thức đã
học và vận dụng để giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó. Vào kỳ cuối, những sinh
viên nào đủ điều kiện sẽ được nhận đồ án tốt nghiệp. Đề tài tốt nghiệp có ý nghĩa
quan trọng trong việc đánh giá học lực của sinh viên và quyết định sinh viên có đủ
điều kiện tốt nghiệp hay khơng.
Là một sinh viên năm cuối Khoa Cơ Khí Giao Thơng – Trường Đại học
Bách khoa, cũng như các bạn sinh viên khác trong trường em đã được các thầy cô
giáo cung cấp những kiến thức hết sức quan trọng về đại cương cũng như chuyên
ngành để làm hành trang cho mình sau này sẽ vận dụng vào cuộc sống. Sau khi
được xét đủ điều kiện nhận tốt nghiệp cùng với sự định hướng của Thầy giáo
GS.TSKH Bùi Văn Ga và Thầy giáo Th.S Võ Anh Vũ - đã hướng dẫn em tận
tình và xuyên suốt đề tài này - đề tài của em là “Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung
cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện Honda MH-7000”.
Trong thời gian thực hiện đề tài nhóm em đã ln ln cố gắng vận dụng những

kiến thức chuyên môn, sưu tầm tài liệu, cùng với sự giúp đỡ của Thầy giáo ThS
Phạm Đình Long đã hỗ trợ em rất nhiều trong quá trình chế tạo, sản xuất và thực
nghiệm quá trình cấp Biogas để hồn thành đề tài của mình. Mặc dù đề tài đã hồn
thành nhưng sẽ cịn một số vấn đề chưa được giải quyết triệt để. Vì vậy nhóm em
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của em có thể hồn thành tốt
hơn nữa!
Cuối cùng nhóm em xin chân thành cảm ơn và gửi lời chúc sức khỏe đến các
thầy cô giáo!
Đà Nẵng, ngày 12 tháng 6 năm
2019
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

1


Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo
máy phát điện Honda MH-7000

Sinh viên thực hiện
MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...................................................................... 3
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ ............................................................................. 6
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ...................................... 7
1.1. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài ....................................................... 7

1.1.1. Mục đích của đề tài .............................................................................................. 7
1.1.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài.................................................................................7
1.2. Tổng quan về nhiên liệu, nhiên liệu biogas .................................................... 7
1.2.1. Nhiên liệu .............................................................................................................7
1.2.2. Nhiên liệu Biogas .................................................................................................8
1.3. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế............................................ 10
1.4. Những vấn đề môi trường của Việt Nam và toàn cầu trong thế kỷ 21 ..... 11
1.4.1. Vấn đề ô nhiễm môi trường trong xã hội .................................................... 11
1.4.2. Sự ô nhiễm môi trường do các chất thải động cơ ....................................... 12
Bảng 1.1. Bảng thống kê các chất có trong khí thải của động cơ xe ................ 14
1.5. Tổng quan về năng lượng tái sinh Biogas ..................................................... 17
1.5.1. Nguyên lý sản xuất Biogas........................................................................... 17
1.5.2. Thành phần chủ yếu của Biogas ................................................................. 19
1.5.3. Các tính chất của Biogas ............................................................................. 19
Bảng 1.1 Sản lượng CH4 với nguồn nguyên liệu khác nhau .................................... 21
1.5.4. Tình hình sử dụng Biogas hiện nay ............................................................ 21

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

2


Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo
máy phát điện Honda MH-7000

1.5.5. Yêu cầu của Biogas khi sử dụng trong động cơ đốt trong ......................... 22
1.5.6. Ưu điểm của nhiên liệu Biogas ................................................................... 22
1.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng Biogas trên động cơ đánh lửa cưỡng bức 23

1.7. Kết luận ........................................................................................................... 26
Chương 2. TÍNH TỐN, CHẾ TẠO BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP ĐỘNG CƠ
ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA MH-7000 .... 27
2.1. Tổng quan máy phát điện Honda MH-7000 ................................................ 27
2.1.1. Giới thiệu phát điện Honda MH-7000....................................................... 27
2.1.2. Các thông số động cơ ................................................................................... 28
2.1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu của động cơ................................................. 28
2.2. Tính tốn nhiệt động cơ ................................................................................. 31
2.2.1. Tính tốn nhiệt khi động cơ dùng nhiên liệu xăng .................................... 31
2.2.1.1. Cơ sở tính tốn .......................................................................................... 31
2.2.1.2. Kết quả tính tốn ....................................................................................... 38
2.2.2. Tính tốn nhiệt khi động cơ sử dụng nhiên liệu Biogas ...................................41
2.2.2.1. Cơ sở tính tốn .......................................................................................... 41
2.2.2.2. Kết quả tính tốn ....................................................................................... 47
2.2.4. So sánh kết quả ..................................................................................................50
2.3. Lựa chọn phương án cung cấp nhiên liệu.............................................................52
2.3.1. Phương án cung cấp Biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức............... 52
2.3.1.1. Sử dụng bộ Gatec cung cấp Biogas cho động cơ...........................................52
2.3.1.2. Dùng bộ chế hịa khí Biogas ...........................................................................53
2.3.1.2.1. Phương án thiết kế bộ cấp từng loại nhiên liệu cho động cơ .............. 53
2.3.1.2.1. Phương án thiết kế bộ cấp chung đa nhiên liệu cho động cơ.............. 54
2.3.1.3. Phun Biogas trên đường nạp động cơ ............................................................55
2.2.1.4. Phun trực tiếp Biogas vào buồng cháy động cơ ............................................56
2.3.2. Lựa chọn phương án thiết kế bộ cấp đa nhiên liệu cho động cơ kéo máy
phát điện Honda MH-7000 ................................................................................... 58
2.4. Tính tốn bộ phụ kiện cung cấp biogas ................................................................58
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

3


Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo
máy phát điện Honda MH-7000

2.4.1. Bộ phụ kiện Gatec 26 .........................................................................................58
2.4.2. Hệ thống nhiên liệu Biogas................................................................................59
2.4.3. Tính tốn bộ hịa trộn ........................................................................................60
2.4.3.1. u cầu của bộ hòa trộn .................................................................................60
2.4.3.2. Kết cấu của một số bộ hỗn hợp ......................................................................60
2.4.3.3. Lựa chọn bộ hỗn hợp ......................................................................................64
2.4.3.4. Tính tốn bộ hịa trộn .....................................................................................64
2.4.3.4.1. Buồng hỗn hợp ....................................................................................... 64
2.4.3.4.2. Xác định kích thước họng..................................................................... 65
2.4.3.4.3. Xác định kích thước vịi cấp Biogas chính .......................................... 66
2.4.3.4.4. Xác định kích thước vịi cấp khơng tải.................................................. 67
2.5. Chế tạo, gá đặt bộ phụ kiện ........................................................................... 68
2.5.1. Chế tạo đồ gá ............................................................................................... 68
2.5.2. Chế tạo bộ hịa trộn ..................................................................................... 69
2.5.3. Trình tự lắp đặt hệ thống ........................................................................... 69
Chương 3: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHÁY ĐỘNG CƠ CƠ BIOGAS
ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC ................................................................................. 70
3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến quá trình cháy động cơ biogas đánh lửa
cưởng bức .....................................................................................................................70
3.1.1 Đặc điểm q trình cháy ............................................................................... 70
3.2. Mơ phỏng quá trình cháy Biogas trong máy phát điện xăng Honda MH-7000 .71
3.2.2. Các nhóm phần tử trong FLUENT 6.3. ...................................................... 72
3.3.2.3. Mơ phỏng q trình cháy biogas trong buồng cháy động cơ ................. 78
3.3.2.4. Kết quả và bình luận ................................................................................. 81

3.3.2.4. Kết luận ...................................................................................................... 85
Chương 4: LẮP ĐẶT - THÍ NGHIỆM BỘ PHỤ KIỆN GATEC 26 .............. 87
4.1. Mục đích, yêu cầu và trang thiết bị thí nghiệm ........................................... 87
4.1.1. Mục đích .............................................................................................................87
4.1.2. Yêu cầu ...............................................................................................................87
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

4


Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo
máy phát điện Honda MH-7000

4.1.3. Trang thiết bị thí nghiệm ...................................................................................87
4.2. Quy trình thí nghiệm động cơ máy phát điện .......................................................88
4.2.1. Đo cơng suất động cơ ........................................................................................88
4.2.2. Đo tiêu hao nhiên liệu ........................................................................................88
4.2. Kết quả thử nghiệm ...............................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 90

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

5


DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1. Bảng thống kê các chất có trong khí thải của động cơ xe .................. 14
Bảng 1.1 Sản lượng CH4 với nguồn nguyên liệu khác nhau ..................................... 21
Hình 1.2 Ở nhiều thành phố lớn trên thế giới, mức độ ơ nhiễm khơng khí đang
ngày càng nghiêm trọng, phần lớn do số phương tiện giao thông q nhiều, đồng
nghĩa

lượng

khí

thải

ra

mơi

trường

vượt

mức

cho

phép……………………………………..16
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống sản xuất Biogas ........................................................... 17
Hình 2.2 Các giai đoạn hình thành biogas từ các chất hữu cơ ............................ 18
Hình 2.3 Sơ đồ các ứng dụng Biogas .................................................................. 21
Hình 2.1 Máy phát điện Honda MH-7000 .......................................................... 27
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ máy phát điện ............................... 29

Hình 2.3 Hệ thống phun chính ............................................................................ 30
Hình 2.4 Hệ thống khơng tải ............................................................................... 31
Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu biogas. ...................................................... 59
Hình 2.12 Bộ trộn Venturi với lỗ khoan bố trí xung quanh họng ....................... 61
Hình 2.13 Họng Venturi với một đường Biogas vào loại cùng chiều ................ 61
Hình 2.14 Họng Venturi với một đường Biogas vào loại trực giao ................... 62
Hình 2.15 Mặt cắt thể hiện van hịa trộn khí ....................................................... 62
Hình 2.16 Kết cấu bộ chế hịa khí dạng Modul hóa ............................................ 63
Hình 2.17 Sơ đồ tính các kích thước của bộ hỗn hợp ......................................... 64
Hình 2.18. Bố trí hệ thống cung cấp biogas lên động cơ .................................... 70

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

6


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài
1.1.1. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu thiết kế cải tạo hệ thống cung cấp khí biogas được làm giàu bởi
hydrogen cho động cơ cỡ nhỏ để chạy máy phát điện, cho nhu cầu đun nấu, nhu
cầu thắp sáng, chạy máy bơm nước sử dụng khí Biogas ở trại chăn ni, qua đó
tận dụng được nguồn năng lượng tại chỗ. Việc tận dụng các nguồn năng lượng
sạch tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho người dân tiết kiệm được kinh phí, làm
giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân, góp phần đẩy mạnh
cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn, đảm bảo sự
phát triển bền vững của đất nước.

1.1.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Khí Biogas là khí thiên nhiên được sản xuất khá rộng rải ở nước ta hiện
nay, đặc biệt ở vùng nơng thơn vì vậy việc sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm
nhiên liệu chạy động cơ đốt trong sẽ làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx,
HC, CO góp phần thực hiện các cơng ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam
đã cam kết tham gia. Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu
Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ
loại nhiên liệu này.
1.2. Tổng quan về nhiên liệu, nhiên liệu biogas
1.2.1. Nhiên liệu
Nhiên liệu là vật chất được sử dụng để giải phóng năng lượng khi cấu
trúc vật lý hoặc hóa học bị thay đổi. Nhiên liệu giải phóng năng lượng thơng qua
q trình hóa học như cháyhoặc q trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt
hạch, phản ứng phân hạch. Tính năng quan trọng của nhiên liệu đó là năng
lượng có thể được giải phóng khi cần thiết và sự giải phóng năng lượng được
kiểm sốt để phục vụ mục đích của con người.
Mọi dạng sự sống trên Trái đất – từ những cấu trúc vi sinh vật cho đến động
vật và con người, đều phụ thuộc và sử dụng nhiên liệu là nguồn cung cấp năng
lượng. Các tế bào trong cơ thể sống tham gia quá trình biến đổi hóa học mà qua

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

7


đó năng lượng trong thức ăn hoặc ánh sáng Mặt trời được chuyển hóa thành
những dạng năng lượng có thể duy trì sự sống.
Con người sử dụng nhiều cách thức nhằm biến đổi năng lượng ở nhiều hình

thức thành những dạng phù hợp mới mục đích sử dụng phục vụ cuộc sống và
các quá trình xã hội. Ứng dụng giải phóng năng lượng từ nhiên liệu rất đa dạng
trong cuộc sống như đốt cháy khí tự nhiên để đun nấu, kích nổ xăng dầu để
chạy động cơ, biến năng lượng hạt nhân thành điện năng, v.v..
Các dạng nhiên liệu phổ biến được dùng là dầu hỏa, xăng dầu, than đá,
chất phóng xạ, v.v..
1.2.2. Nhiên liệu Biogas
Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác
phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ. Methane cũng là một khí tạo
ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần hơn khí carbonic (CO2). Theo ước tính của Bộ
Năng lượng Hoa Kỳ, nếu sử dụng tất cả nguồn ngun liệu có thể tạo ra khí sinh
học để dùng trong vận chuyển thì lượng năng lượng này có thể làm giảm 500
triệu tấn khí cácbonic hàng năm, tương đương với số lượng 90 triệu xe dùng
trong một năm.
Nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh từ lâu đã được các nhà
khoa học quan tâm, đặc biệt là từ sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng
dầu mỏ năm 1973. Cuộc khủng hoảng sau đó được khắc phục, tuy nhiên nguy cơ
của nó vẫn ln rập rình. Những năm gần đây, giá dầu thơ liên tục gia tăng, có
lúc đã vượt ngưỡng 100USD/thùng trong năm 2007. Mặc dù các nước xuất khẩu
dầu mỏ đã sử dụng hết cơng suất hiện có để sản xuất nhưng cũng rất khó khăn
mới có thể làm hạ nhiệt cơn sốt giá dầu thô. Với mức khai thác như hiện nay, trữ
lượng dầu thơ trong lịng đất sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa. Việc chuyển
dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược
trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển.
Sự gia tăng các nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển kể từ khi
nhân loại bước vào thời kỳ công nghiệp đã đặt ra những vấn đề hết bức xúc về
mơi trường. Thủ phạm chính gây ra các chất ơ nhiễm trong bầu khơng khí là sản
phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt...). Trong khí thải
có những chất trực tiếp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như CO, HC,
NOx, SO2, bồ hóng... và những chất gây tác động xấu đến môi trường, đặc biệt là

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

8


CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất. Nhiều hội nghị
cấp cao quốc tế và khu vực đã bàn giải pháp giảm thiểu CO2 trong sản xuất và
đời sống và người ta đã đạt được những thỏa thuận quan trọng trong các công
ước quốc tế Kyoto, LaHaye và Việt Nam cũng đã cam kết thực hiện. Theo các
Công ước này các quốc gia cần áp dụng các giải pháp rút giảm mức độ phát thải
CO2 bằng cách nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng các nguồn năng
lượng sạch, sử dụng năng lượng tái sinh. Năng lượng tái sinh có nguồn gốc từ
năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng lý tưởng nhất.
Cũng như dầu thực vật, khí Biogas là nhiên liệu trung hịa CO2 trong khí
quyển. Biogas là kết quả phân hủy các chất hữu cơ trong mơi trường thiếu
khơng khí. Các chất hữu cơ (cây cối, rơm rạ, xác sinh vật, các chất thải từ quá
trình chế biến thực phẩm...), các chất thải từ q trình chăn ni......vv. Biogas
chứa chủ yếu methane (50-70%) và CO2 (25-50%) và các tạp chất khác như
H2S, CH4 được mệnh danh là nhiên liệu “sạch”, có nhiệt trị cao. 1m3 CH4 khi
cháy tỏa ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3kg than đá, 1,15 lít xăng, 1,7 lít
cồn hay 9,7 kwh điện. Nếu sử dụng Biogas làm nhiên liệu, 1m3 khí Biogas có
thể cung cấp cho động cơ 1 sức ngựa chạy trong 2 giờ. Vì vậy nếu khí Biogas
được lọc sạch các tạp chất thì chúng sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế rất lý tưởng
để chạy động cơ đốt trong trên cơ sở các thành tựu đã đạt được về động cơ sử
dụng nhiên liệu khí.
Phong trào xây dựng các hầm khi Biogas qui mơ gia đình và ở các hộ
chăn ni gia súc ở nước ta cũng đã được phát triển. Khí Bioags hiện nay chủ
yếu được dùng để thay thế chất đốt. Kết quả đem lại rất tích cực cả về hiệu quả

kinh tế lẫn bảo vệ mơi trường. Nguồn khí Biogas nhận được từ các hầm khí sinh
học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu, do đó hiện tượng chặt phá
rừng làm chất đốt ở nông thôn phần nào đã được kiểm soát. Tuy nhiên nhu cầu
năng lượng ở nông thôn không phải chỉ dừng lại ở đó. Trong thực tế sản xuất và
sinh họat ở nơng thôn hiện nay, những động cơ cỡ nhỏ kéo các máy công tác
thông thường như bơm nước, phát điện, xay xát, máy lạnh để bảo quản sản
phẩm nơng nghiệp,... có nhu cầu sử dụng rất lớn. Sử dụng khí Biogas để chạy
các loại động cơ này sẽ giúp cho người nơng dân tiết kiệm được chi phí năng
lượng, giảm giá thành sản xuất và góp phần tích cực vào việc cải thiện đời sống
người dân.
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

9


Trên thế giới người ta đã sản xuất những động cơ cỡ lớn sử dụng khí
Biogas của các bãi rác làm nhiên liệu để sản xuất điện năng. Tuy nhiên các động
cơ cỡ nhỏ (công suất nhỏ hơn khoảng 7kW) chạy bằng khí Biogas chưa được
nghiên cứu phát triển. Từ năm 1995, Bộ môn Động Lực Trường Đại học Bách
khoa Đà Nẵng đã hình thành nhóm nghiên cứu động cơ sử dụng nhiên liệu khí.
Hơn 10 năm nay, nhóm này đã nghiên cứu thành công và đưa ra thị trường bộ
phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/xăng cho xe gắn máy. Kết quả này cũng
được ứng dụng trên tàu thuyền nhỏ chạy trên sơng sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng
LPG. Trên cơ sở những kinh nghiệm và kết quả đã đạt được đối với xe gắn máy
chạy bằng ga, chúng ta có thể nghiên cứu chế tạo bộ phụ kiện cho phép chuyển
đổi động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ chạy bằng xăng sang chạy bằng khí Biogas.
Nước ta có hơn 80% dân số sống ở nông thôn. Việc tận dụng các nguồn
năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho nơng dân tiết kiệm được kinh phí,

làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân. Sử dụng động cơ
nhiệt chạy bằng khí Biogas để kéo máy công tác trong sản xuất và đời sống ở
nông thơn vì vậy có ý nghĩa rất thiết thực. Mặt khác việc sử dụng nguồn năng
lượng này trong sản xuất và đời sống cịn góp phần giảm thiểu chất thải, bảo vệ
tài nguyên và môi trường.
1.3. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế
Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra
dầu hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử
dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa
với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến hóa của
khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và
hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng xăng và dầu diezel cho động cơ
đốt trong, là loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với
những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử
dụng xăng và dầu diezel đã thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển
vượt bậc, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người
trên thế giới.
Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

10


sự khơng ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như
là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều
muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng
lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng
chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới. Nhưng theo dự

đốn của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ
còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vịng khơng q
40 năm nữa.
Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ
đốt trongđem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng
ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NOx, HC…do các
loại động cơ thải ra, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh
hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người phải đứng trước một thách
thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế.
Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền
thống:Xăng, dầu Diesel,… bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái
sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ
hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện…Việc
chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu khơng truyền thống đã trở thành
chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển.
1.4. Những vấn đề mơi trường của Việt Nam và tồn cầu trong thế kỷ 21
1.4.1. Vấn đề ô nhiễm môi trường trong xã hội
Tồn cầu hố là một xu thế tất yếu, song nó mang lại cả hai mặt tích cực
và tiêu cực. Thế giới ngày càng có tính liên kết và tác động tương hỗ lẫn nhau.
Thế giới được liên kết bởi các tổ chức kinh tế, thương mại, các tổ chức xã hội,
và ngày càng hướng tới một cộng đồng kinh tế chung cho cả một khu vực,
nhưng đồng thời thế giới cũng được liên kết bởi các loại bệnh dịch, chủ nghĩa
khủng bố, di cư và cả nạn ô nhiễm -trong đó có vấn đề “hiệu ứng nhà kính” và
sự biến đổi mơi trường tồn cầu, v.v... Qua một số nghiên cứu cho thấy, một
trong các vấn đề nổi cộm của nạn ơ nhiễm tồn cầu hiện nay chính là tình trạng
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

11

ô nhiễm môi trường từ các KCN, do công tác thu gom, xử lý và đổ thải các loại
rác công nghiệp yếu kém, các khí đốt từ các nhà máy thải ra vượt quá mức cho
phép, gây ô nhiễm nguồn nướctrầm trọng, chất lượng khơng khí bị suy giảm...
Tại các nước đang phát triển, chỉ 30-50% lượng rác thải được giải quyết. Thậm
chí ở một số nước có nền kinh tế đang phát triển, tốc độ tăng lượng rác thải còn
lớn hơn tốc độ tăng dân số. Tại Ấn Độ, chỉ 217/3119 thành phố có hệ thống
cống thải; và sơng Hằng là một trong những con sông ô nhiễm nhất thế giới do
hứng chịu chất thải từ 115 thành phố công nghiệp. Theo Tổ chức Y tế thế giới
(WHO), hiện đang có 1,2 tỷ người sống trong mơi trường ơ nhiễm quá tiêu
chuẩn vệ sinh hiện hành; 2 tỷ người đang khát; hơn 2 tỷ người vẫn thiếu nước
sạch và điều kiện sử dụng nước vệ sinh. Nghiên cứu cũng cho thấy biến đổi khí
hậu chịu 20% trách nhiệm đối với việc thiếu nước sạch, trong khi sự gia tăng
dân số và phát triển kinh tế chịu trách nhiệm đến 80%. Xu hướng phát triển công
nghiệp đa ngành, đặc biệt là cơng nghiệp nặng, cơng nghiệp hóa chất là ngun
nhân phát sinh phần lớn chất thải độc hại. Theo Ngân hàng Phát triển Châu Á
(ADB), ơ nhiễm khơng khí và nước tại các quốc gia đang phát triển ở châu Á sẽ
tiếp tục tăng gấp 5 - 10 lần ở giai đoạn 2015-2020. Ơ nhiễm đơ thị và cơng
nghiệp hiện này đang là tác nhân gây ô nhiễm nặng nề đến các vùng nông
nghiệp lân cận. Vấn nạn ô nhiễm môi trường không của riêng một quốc gia nào
mà đang là mối quan tâm chung của toàn thế giới. Trước 2 sức ép của phát triển
kinh tế, nhiều quốc gia đã xem nhẹ việc QLMT, làm cho môi trường sinh thái bị
tàn phá nặng nề, điều này không những ảnh hưởng ngược lại tới đời sống xã hội
mà còn đến cả chính trị, kinh tế. Tồn cầu hóa kinh tế mang màu sắc tích cực,
sẽ đưa quốc gia phát triển bền vững đi đơi với việc có được một mơi trường
sống lành mạnh và ngược lại sẽ là “con dao hai lưỡi” nếu một quốc gia quá chú
trọng vào nó mà không để ý đến những mặt trái mà việc hủy hoại, tàn phá mơi
trường là một ví dụ điển hình.
1.4.2. Sự ơ nhiễm mơi trường do các chất thải động cơ

Cùng với sự tăng trưởng về số lượng ô tô, một mâu thuẫn nảy sinh trong
sự phát triển của xã hội là vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải độc hại từ
động cơ xe ơ tơ, xe máy thải ra vào khơng khí quanh ta. Nguồn ơ nhiễm này trở
thành mối đe dọa chính cho cuộc sống của con người, đặc biệt là ở các thành
phố có mật độ xe cơ giới cao, mối nguy hiểm này càng lớn.

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

12


Hình 1.1 Vấn đề ơ nhiễm mơi trường do khí thải độc hại từ động cơ xe ô tô, xe
máy thải ra vào khơng khí quanh ta ngày càng nghiêm trọng
Để biết được tại sao động cơ ôtô, xe máy lại gây ơ nhiễm, phải xét đến q
trình cháy diễn ra trong buồng cháy của động cơ.
Theo nguyên lý, quá trình cháy lý tưởng chỉ sinh ra CO2, H2O và N2.
Nhưng trong thực tế, thì quá trình cháy xảy ra trong buồng cháy của động
cơ không lý tưởng như vậy. Quá trình cháy thực tế sinh ra các chất độc nguy
hiểm như: NOx, CO, CnHm, SO2, và bụi hữu cơ, chính những chất này là ngun
nhân gây ra ơ nhiễm mơi trường.
Ơ nhiễm được hiểu như sau: “Khơng khí được coi là ơ nhiễm khi thành
phần của nó bị thay đổi do có sự hiện diện của các chất lạ gây ra những tác hại
mà khoa học chứng minh được hay gây ra sự khó chịu đối với con người khi hít
phải”.
Đa phần những chất do động cơ thải ra là những chất gây ơ nhiễm. Tại TP.
Hồ Chí Minh, các nhà khoa học đã báo động về tình trạng ô nhiễm không khí,
đặc biệt là sự gia tăng nồng độ các chất độc hại trong khơng khí như: benzene,
nitơ oxit,… Nồng độ bụi đặc trưng PM10 có nơi đạt tới 80 microgam /m3 trong

khi nồng độ cho phép nhỏ hơn con số này nhiều lần. Nồng độ SO2 lên đến 30
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

13


microgam/m3, nồng độ benzene có nơi đạt 35-40 microgam/m3. Và hàng năm,
Việt Nam các phương tiện giao thông đã thải ra sáu triệu tấn CO2, sáu mươi mốt
nghìn tấn CO, ba mươi lăm nghìn tấn NO2, mười hai nghìn tấn SO2 và hơn hai
mươi hai nghìn tấn CmHn. Nồng độ các chất có hại trong khơng khí ở các đơ thị
lớn vượt quá mức cho phép nhiều lần, riêng SO2 cao gấp 2-3 lần.
Bảng 1.1. Bảng thống kê các chất có trong khí thải của động cơ xe
Chất thải
Ngun nhân sản sinh
CO2

Sản phẩm của quá trình cháy nhiên liệu

N2

Sản phẩm của quá trình cháy nhiên liệu

NOx (oxyd nito)

Sinh ra do nhiệt độ của quá trình cháy quá cao.

CO
(Carbon monoxid )

Sinh ra do sự cháy thiếu Oxy; do quá trình cháy tiến
hành khơng được triệt để.

CnHm
(các hydrocarabure
chưa cháy hết)

Do q trình cháy khơng hồn tồn, hoặc hiện tượng
cháy khơng bình thường; do nguồn gốc của nhiên
liệu chứa nhiều phân tử nặng.

SO2, SO3, H2SO4

Do trong nhiên liệu tồn tại lưu huỳnh và bị oxy hóa
trong q trình cháy sinh ra hơi nước

Những hạt chì nhỏ

Do trong dầu thơ có nhiễm chì .

Bụi hữu cơ

Là các muội than ngậm các hạt bụi dầu chưa cháy
kịp.
(ở động cơ Diesel loại bụi hữu cơ này nhiều hơn
ở động cơ xăng.)

Nhìn lại quá khứ, vào năm 1946, tại thành phố Los Angeles, thuộc bang
California Mỹ đã xảy ra một sự kiện làm xôn xao dư luận. Đó là sự xuất hiện

của một màn sương mù dày đặc. Làn sương mù này làm cho con người cay mắt,
viêm đường hơ hấp. Khơng ít người đã tử vong, trẻ em giảm khả năng hơ
hấp,…. Cịn cây cối thì vàng lá….
Các nhà khoa học đã nghiên cứu hiện tượng trên, và chứng minh được
rằng lớp sương mù này là một dạng khói trắng, hình thành do NOx, CH thải
ra từ ô tô dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, chúng phản ứng với nhau và sinh

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

14


ra khí ozon (O3), các lọai anđêhit…. Những chất này rất có hại cho sức khỏe.
Hiện tượng đó được đặt tên là hiện tượng “Mù quang hóa".
Hiện tượng mù quang hóa này chỉ xuất hiện khi nồng độ NOx, CH trong
khơng khí cao, khơng khí tụ đọng và nắng chiếu dữ dội mới xảy ra.
Năm 1970, hiện tượng mù quang hóa cũng đã xảy ra ở Tokyo, Nhật Bản.
Ở một số nơi khác như: Aten (Hy Lạp), Mexico cũng đã từng bị hiện tượng mù
quang hóa hồnh hành. Khí độc trong khí hải ra từ động cơ ảnh hưởng như thế
nào đối với sức khoẻ con người ?
Tác động của một số chất độc hại có trong khí thải xe hơi và sự tác
động tới con người cũng như môi trường:
➢ Carbon monoxide (CO):
Là khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị. Con người hít phải quá nhiều khí
này sẽ bị giảm khả năng hấp thụ oxy, tổn hại mô nghiêm trọng và có nguy cơ tử
vong. Carbon monoxide là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong các vụ ngộ
độc khí với các triệu chứng như cảm giác bần thần, nhức đầu, buồn nơn, khó thở
rồi từ từ đi vào hôn mê.

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

15


Hình 1.2 Ở nhiều thành phố lớn trên thế giới, mức độ ơ nhiễm khơng khí
đang ngày càng nghiêm trọng, phần lớn do số phương tiện giao thông quá nhiều,
đồng nghĩa lượng khí thải ra mơi trường vượt mức cho phép.
➢ Benzen (C6H6):
Là một chất hữu cơ bay hơi, có mặt tự nhiên trong dầu thơ, nên cũng có
trong xăng dầu và các khí thải phương tiện xe cộ. Benzen nguy hiểm vì khả
năng phá hủy máu. Nó khiến tủy xương không thể sản xuất đủ tế bào hồng cầu,
trong khi lại làm tổn thương hệ miễn dịch bằng cách không tạo ra đủ tế bào bạch
cầu.
Năm 2013, Cơ quan Y tế Canada từng cảnh báo về sự nguy hiểm của
benzen từ khí thải xe hơi, nếu để xe sát hoặc ngay trong nhà. Nó làm tăng nguy
cơ ung thư máu và các loại ung thư khác.
Hầu hết các tài xế biết rằng không nên cho xe nổ máy khi vào garage. Tuy
nhiên, họ không biết rằng ngay cả khi đã tắt máy, động cơ vẫn tiếp tục giải
phóng hơi benzen vào khơng khí, và lắng đọng trong nhà xe. Ngồi ra, sơn và
các dung mơi thường được gia chủ để vào garage cũng giải phóng benzen khi
chúng bốc hơi từ từ.
➢ Sulfur dioxide (SO2):
Loại khí khơng màu có mùi khó chịu, thâm nhập qua đường hơ hấp gồm
mũi, họng, gâyho và khó thở. Trong thời gian dài, loại khí này có thể dẫn tới
chứng hen và những trạng thái sức khỏe tương tự khác.
➢ Muội than:

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

16


Muội than, hay bồ hóng, là thứ khiến khí xả bay ra từ ơtơ có màu đen. Tác
hại của muội than rất nhiều, trong đó gồm bệnh cúm, hen suyễn và thậm chí là
ung thư.
Muội than cũng tác động xấu tới môi trường khi thực tế, muội than chiếm
hơn 25% ô nhiễm độc hại trong không khí.
Với những chất độc hại kể trên, khí xả, dù bay ra từ một chiếc ôtô cỡ nhỏ
hay một nhà máy sản xuất khổng lồ, đều gây thiệt hại nghiêm trọng tới con
người cũng như mơi trường. Đó cũng là lý do thế giới đang dần hạn chế khí thải
hết mức có thể.
1.5. Tổng quan về năng lượng tái sinh Biogas
1.5.1. Nguyên lý sản xuất Biogas

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống sản xuất Biogas
1- Bể lắng cát.
4- Bể đựng chất thải.
2-Ống dẫn phân.
5- Hệ thống lọc H2S và CO2.
3-Ống dẫn nước& bạ thải.
6- Bình chứa khí Biogas
sạch.
Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Phân tươi từ chuồng trại được đưa vào bể lắng cát (1) để lắng đá, cát ... rồi

qua ống dẫn phân (2) vào bể phân huỷ. Ở bệ phân huỷ xảy ra q trình lên men
tạo khí sinh học như sau:

SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

17


Giai đoạn đầu bao gồm các vi sinh vật lên men cả vi sinh vật kị khí và
khơng kị khí. Các chất hữu cơ phức hợp, carbonhydrate, protein và lipid được
phân thủy phân và lên men thành các acid béo, cồn, CO2, H2, NH3, và sulfide.
Trong giai đoạn thứ 2, vi khuẩn acetogenic tiêu thụ các sản phẩm hữu cơ đã
hình thành và tạo ra hydrogen, carbonic và acid acetic.
Giai đoạn thứ 3 sử dụng 2 dạng vi khuẩn methanogetic khác biệt. Dạng thứ
nhất khử carbonic thành methane và dạng thứ hai decarboxylate acetate thành
methane và carbonic.

Hình 2.2 Các giai đoạn hình thành biogas từ các chất hữu cơ
Mục đích của q trình biogas là phân hủy hồn tồn các chất hữu cơ thành
methane. Vì vậy, điều quan trọng là tối ưu hóa các điều kiện sinh hóa của tất cả
các phản ứng dẫn đến hình thành các methanogenic tiền thân và quan trọng hơn
là đối với các phản ứng hình thành chính CH4. Đồng thời hạn chế tối đa các
phản ứng hình thành những tạp chất trong biogas như CO2, N2 và các chất khí
khác.
SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa

GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga

18