Xử lý khí thải động cơ diesel xe đầu kéo

Động cơ diesel lần đầu tiên được phát minh vào năm 1892 bởi Tiến sĩ Rudolf Christian Karl Diesel với nhiên liệu được làm từ dầu động phộng. So với động cơ xăng, động cơ diesl khác biệt ở chỗ, khí nóng nén đốt cháy nhiên liệu thay vì sử dụng dụng cụ đánh lửa. Điều này giúp thiết bị sử dụng động cơ diesel đạt hiệu quả cao trong việc giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Nhưng mặt khác nó sẽ tạo ra các loại khí thải có hại cho môi trường, để khắc phục điều này, chúng ta có máy xử lý khí thải để tối ưu lượng khí này, tránh việc ô nhiễm môi trường.

Những ứng dụng đầu tiên của động cơ diesel là sử dụng cho xe tải, oto chở khách. Xe đầu kéo cũng là thiết bị sử dụng động cơ diesel. Lợi ích mà động cơ này mang đến cho người dùng vẫn được khẳng định. Nhưng, khi con người ý thức hơn về việc bảo vệ môi trường, các thiết bị sản sinh khí thải cũng là vấn đề cần được cân nhắc.

Khí thải động cơ diesel gây ô nhiễm môi trường

Theo các nhà khoa học, động cơ diesel có hiệu suất, độ bền cao, chi phí vận hành thấp nhưng thay vào đó, chúng cũng góp phần không nhỏ vào việc sản sinh chất gây ô nhiễm môi trường không khí, rộng hơn đó là sự tác động tiêu cực đến sức khỏe của con người.

Khí thải sinh ra từ động cơ diesel gồm 4 loại chính:

• Carbon monoxide- CO
• Hydrocarbon- HC
• Nito oxit – NOx
• Vật chất dạng hạt – PM

Trên thực tế, nguyên lý hoạt động của động cơ diesel dựa trên việc sử dụng carbon và hydro để tạo thành nhiên liệu vận hành. Ở trạng thái căn bằng nhiệt lý tưởng, quá trình đốt cháy nhiên liệu của động cơ diesel chỉ sản sinh 2 sản phẩm gồm CO2 và H2O. Tuy nhiên, do tỉ lệ không khí cũng như thời điểm đánh lửa, nồng độ không khí, nhiệt độ cháy, … khiến nhiều chất khác được sinh ra trong đó có 4 chất kể trên.

1. Carbon monoxide

Sự xuất hiện của chất CO là do quá trình đốt cháy không diễn ra hoàn toàn. Sự thiếu không khí và nồng độ chất phản ứng khí cacbon không thể chuyển hóa thành CO2 mà tạo thành CO.

Đối với động cơ diesel, ngoài yếu tố trên, nếu các giọt nhỏ trong động cơ quá lớn hoặc xoáy trong buồng độ, COD cũng được tạo ra.

Xét về mức độ nguy hại, carbon monoxide là chất khí không có lợi cho sức khỏe. Khi đi vào cơ thể thông quá đường hô hấp hay đường máu, chúng liên kết với hemoglobin và ức chế khả năng vận chuyển của oxy, từ đó có thể dẫn đến ngạt thở cũng như làm gián đoạn các hoạt động sống của con người.

2. Hydrocacbon

Hydrocacbon tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: Ankan, anken, chất thơm, … Khi động cơ diesel hoạt động, nhiên liệu, việc điều chỉnh động cơ cũng như thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến tỉ lệ phát thải khí HC.

Khí hydrocacbon là chất độc hại, gây kích ứng đường hô hấp và gây ung thư. Chúng cũng được xác định là chất đóng vait rò quan trọng trong việc hình thành tầng ozone mặt đất.

3. Hạt bụi – Hạt vật chất

Một trong những sản phẩm chính sinh ra từ sự cháy đó là bụi. Điều này không ngoại lệ với động cơ diesel. Theo kết quả phân tích, bụi sinh ra từ động cơ diesel chủ yếu có đường kính từ 15-40 nm, trong đó có tới 90% có kích thước nhỏ hơn 1 µm. Tùy thuộc vào quá trình đốt, chất lượng nhiên liệu, chất liệu dầu bôi trơn cũng như mức tiêu thụ, nhiệt độ chát và chất làm mát mà tỉ lệ bụi có thể thay đổi.

Hen suyễn, ung thư phổi, bệnh về tim mạch, giảm tuổi thọ là những hệ quả hàng đầu mà bụi gây ra đối với sức khỏe của con người.

4. Oxit nito

Như đã trình bày ở trên, động cơ diesel sử dụng không khí nóng có độ nén cao để đốt cháy nhiên liệu. Lượng không khí sử dụng là không khí từ môi trường tự nhiên, vì vậy, ngoài oxy, nito cũng xuất hiện và được hút vào buồng đốt. Trong quá trình nhiên liệu được đốt chát và tỏa nhiệt, nito phản ứng với oxy tạo ra khí oxit nito.

Khi thải nito sinh ra từ động cơ diesel nói riêng và phương tiện giao thông nói chung (động cơ diesel tạo ra 85% tổng lượng khí thải NOx từ các phương tiện giao thông) làm tăng quá trình axit hóa, tạo thành ozone trên mặt đất, hình thành sương mù cũng như hàng loạt các vấn đề cho sức khỏe.

Máy xử lý khí thải động cơ diesel khắc phục vấn đề về môi trường

Trước những tác động tiêu cực mà động cơ diesel gây ra đối với môi trường và con người, các nhà khoa học đã nghiên cứu và cho ra đời thiết bị xử lý khí thải động cơ disel.

Công nghệ máy xử lý khí thải động cơ diesel được chia thành nhiều loại khác nhau bao gồm:  Công nghệ DPF, công nghệ SCR và công nghệ DOC. Có sự nâng tầm hiệu quả giữa 3 công nghệ này, nhưng chúng được sử dụng kết hợp với nhau thay vì riêng lẻ với mục đích cuối cùng là giảm thiểu khí thải sinh ra từ động cơ diesel.

1. Công nghệ DPF

DPF còn được gọi là bộ trung hòa khí thải (catalytic converter). Thiết bị này được lắp trực tiếp vào trong hệ thống ống dẫn khí trên xe oto, giúp loại bỏ các hạt bụi trong khí thải động cơ.

Một bộ lọc DPF bao gồm: Thiết bị điều khiển điện tử (ECU), cảm biến áp suất và nhiệt độ, bộ xúc tác, bộ lọc kim loại

Nguyên lý hoạt động: Khí thải sinh ra đi vào hệ thống xả, đi qua chất xúc tác dạng tổ ong và đi vào bộ lọc hạt. Vỏ kim loại của phần tử cấu trúc này chứa một cấu trúc lọc gốm với nhiều kênh điếc, mỏm lạnh.

Các hạt muội lắng trên thành của bộ lọc chỉ có các chất khí mới đi ra ngoài.

2. Công nghệ SCR

Trên thực tế, công nghệ DPF vẫn còn nhiều thiếu xót, chúng chỉ giảm thiểu được bụi PM, chưa đảm bảo được hiệu quả xử lý khí thải từ động cơ diesel do các chất khí độc hại vẫn còn tồn tại, do đó, chúng cần được nâng cấp. Và SCR là thiết bị đó.

Hệ thống SCR sử dụng thiết bị DPF nhưng được bổ sung thêm một kim phun để phun dung dịch Adblue vào trước bầu SCR để khử NOx còn sót lại trong khí xả.

Dung dịch Adblue còn được gọi là dung dịch ure, đây là dung dịch chuyên được sử dụng để xử lý khí thải động cơ diesel với thành phần gồm: 32,5% Urea; 67,1% là nước tinh khiết và 0,4% là các chất phụ gia khác.

Khi được sử dụng trong thiết bị SCR, dung dịch ure được phun vào hệ thống dòng khí thải của động cơ Diesel nhằm chuyển khí NOx thành khí nito và nước dựa trên phản ứng hóa học giữa NOx và khí amoniac (amoniac do dung dịch ure tạo ra). Quá trình phản ứng như sau:

• Dung dịch ure được phun vào dòng khí thải nóng, trong nền nhiệt độ cao, hơi nước bốc hơi và UREA (có ký hiệu hóa học là (NH2)2CO ) trong dung dịch phân hủy thành amoniac và axit isoxianic

(NH2)2CO → NH3 + HNCO

• Axit isoxianic thủy phân thành carbon dioxic và amoniac:

HNCO + H2O → CO2 + NH3

• Amoniac kết hợp với oxy và chất xúc tác sẽ làm giảm lượng khí oxit Nito thoát ra môi trường

2NO + 2NH3 + ½O2 -> 2N2 + 3H2O

3NO2 + 4NH3 + 3O2 -> 7/2N2 + 6H20

3. Công nghệ DOC

Như đã đề cập ở trên, việc sử dụng bộ xử lý khí thải diesel DPF mới chỉ xử lý được các hạt bụi PM mà chưa thể xử các chất thải đi cùng. Do đó, DOC được sử dụng kết hợp để loại bỏ khí HC, CO đồng thời chuyển khí NO thành NO2 từ đó đốt các lớp bụi PM bám trên thành bộ lọc DPF.

Chất xúc tác kim loại quý được áp dụng cho DOC cho động cơ diesel thương mại chủ yếu bao gồm Platinum (Pt) và Palladium (Pd)

Ứng dụng máy xử lý khí thải động cơ disel trong xử lý khí thải xe đầu kéo

Dựa trên 3 công nghệ xử lý nêu trên, Dr.Air cho ra đời thiết bị xử lý khí thải động cơ diesel tiên tiến, được ứng dụng để xử lý khí thải động cơ diesel sinh ra từ xe đầu kéo.

Thiết bị xử lý khí thải động cơ diesel xe đầu kéo có những ưu điểm sau:

• Thiết kế đơn giản
• Dễ dàng tích hợp trong phương tiện để xử lý khí thải động cơ diesel
• Công nghệ tiên tiến, mang đến hiệu quả xử lý cao
• Vận hành đơn giản, không yêu cầu kỹ thuật cao từ người sử dụng
• Được phân phối độc quyền bởi Dr.Air, sở hữu đầy đủ chính sách bảo hàng, khuyến mãi đến từ Dr.Air

Để được tư vấn cụ thể hơn về máy xử lý khí thải động cơ diesel, khách hàng có thể liên hệ trực tiếp với Dr.Air theo hotline 1900.4790.