80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Hatásfok növelés lehet ségei 80% 70%

30% 20% 10%

Diesel-motorok

40%

Kopogási határ

50%

Otto-motorok

elm.

60%

0%

0

5

10

15

20

25

30

A káros anyagok emissziója a légfelesleg függvényében Diesel-motorok Otto-motorok gépjárm#. gázmotorok.

USA

EURO 3 (2000)

EURO 5

Részecske sz#r

Füstgáz visszavezetés

ás kít ala Ki

Részecske kibocsátás [g/kWh]

Szgj. (Diesel-motorok) emissziós határai Jelenlegi motorok

Ve zér l

Füstgáz visszavezetés nélkül

és

Katalizátor

EURO 4 NOx [g/kWh]

Prof. Bengt Johansson, ECM-2005

Lokális légfelesleg tényez

Korom kibocsátás képz dése NOx

Hagyományos bels égés# motorok KOROM Lokális lángh mérséklet [K]

Buergler, L., Cartus, T., Herzog, P., Neunteufl, K., and Weissbaeck, M., Brennverfahren,Abgasnachbehandlung, Regelung – Kernelemente der motorischen HSDI Diesel Emissionsentwicklung, 13. Aachener KolloquiumFahrzeug- und Motorentechnik, 2004.

Koromkoncentráció a hengerben

Korom kibocsátás képz dése és kiégése Koromképz dés Koromkiégés

Koromkiégés Kinetikus szakaszban keletkez korom

Korom koncentráció kipufogáskor

Katalizátorok szelektív katalizátor (SCR) NOx+NH3 N2+H2O (nagyobb teljesítmény# motorok)

Oxidációs katalizátor (OCC) CO CO2 CxHy H2O+CO2 Részecske sz#r (PF)

Károsanyag kibocsátás csökkentés lehet ségei Diesel-motorokban Füstgáz visszavezetés

Füstgáz visszavezetés nélkül

Égési folyamat direktbefecskendez s Diesel motorban (TDI)

Common Rail befecskendezés

El kamrás égéstér# CFR motor

Égési folyamat el kamrás Diesel motorban

Alapfogalmak • El befecskendezési id : az az id intervallum, amely a befecskendezés pillanatától a fels holtpontig eltelik • Gyulladási késedelem: az égéstérben megjelen csepp és az öngyulladás következtében megjelen láng között eltelt id

A cetánszámmérés folyamata • Alapvet konstans h mérsékleti paraméterek beállítása - Belép leveg h mérséklete (66°C) - H#t víz h mérséklet (100°C) - Befecskendez fej h mérséklet (38°C) • Üzemanyag fogyasztás beállítása (13ml/perc) • El befecskendezési id beállítása kézikerék segítségével (13 f tengelyfok) • Gyulladási késedelem beállítása kompresszióállító kézikerék segítségével (13 f tengelyfok) • Kézikerék leolvasása • Ismételt mérések a megadott szabványos metodika alapján • Kiértékelés

Olajok fizikai paraméterei

Gázolaj NOME Repceolaj Napraforgóolaj Olivaolaj Szójaolaj S#r#ség 0,83 0,87 0,915 0,925 0,92 0,93 F#t érték [MJ/kg] 44 37 37,5 39,8 40 39,7 Jódszám <120 113 132,0 84,0 134,0 Cetánszám [-] 52-55 >51 48 34,00 NA 39,00 Dermedéspont [°C] -25 <-15 -10 -18 -9 -18 Kinematikai viszkozitás [mm2/sec] 3,5 3,5-5 97,7 65,9 84,2 64,9

Égéstörvények különböz tüzel anyagok esetén

Gázolaj-Repce-Napraforgó emissziós adatok

Viszonyítási alap: gázolaj



Porlasztási kép vizsgálata Gázolaj

Repceolaj

H mérséklet hatása az 1-propanol – repceolaj keverék viszkozitására

Laza – Penninger:Repceolaj és magasabb rend# alkoholok keverékének viszkozitása

Repceolaj-alkohol keverékek cetánszámai

Repceolaj-alkohol keverékek nyomás lefutásai (kompresszió viszony után állítás után)

Repceolaj-alkohol keverékek égéstörvényei (kompresszió viszony után állítás után) 80% repceolaj+20% isobutanol

90% repceolaj+10% isobutanol

95% repceolaj+5% isobutanol

dQégés/d [J/fok]

100% repceolaj Repceolaj+isobutanol

170

180

190

200 [fok ]

210

220

230

Repceolaj-Benzin keverékek égéstörvényei Benzin arány: 0% Cetánszám: 43

5% 42,7

15% 37,7

repce95

repce85

dQégés/d [J/fok]

repce100

10% 38

160

170

180

190

200 [fok]

210

220

230

240

Repceolaj-Benzin keverékek károsanyag kibocsátása Viszonyítási alap: gázolaj 120% Repce 100%

Napraforgo Repce+5% Benzin

80%

Repce+15% Benzin

60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% -80%

CO

NOx

THC

SO2

FSN

Lehet ségek a cetánszám változtatására 55 Benzin

Cetánszám [-]

50

Gázolaj

45 40 35 30 25 0%

5%

10% Bekeverés arány [%]

15%

20%



Kett s tüzel anyag rendszer

Jogi helyzet: ….Mindezek alapján a jövedéki adó megfizetése mellett a bioüzemanyagok, mint például a biodízel forgalmazása csak akkor megengedett, ha azt üzemanyagba keverték és annak min sége megfelel a magyar szabvány el írásainak, továbbá a bioüzemanyagok, mint például a tiszta növényi olaj felhasználása csak akkor folytatható, ha azt nem keverték üzemanyagba és az adott motortípushoz alkalmas és a vonatkozó kibocsátási el írások teljesülnek, vagy üzemanyagba keverték és annak min sége a magyar szabvány el írásainak megfelel. Amennyiben a tiszta növényi olaj bels égés# motorok üzemanyagaként kerül felhasználásra, a jövedéki adót a gázolajhoz rendelt adómérték alapján kell megfizetni. A jövedéki adó kivetését az üzemanyag felhasználása (tankolása) helye szerint illetékes f vámhivataltól kell kérni…. GVOP 39012/109-2005

Égéstörvény repceolaj ill. gázolaj esetén (kompresszió viszony után állítás után)

ELSBETT motor

Összefoglalás:

• Optimalizálási igény ! • (Hideg) indíthatósági problémák • Lakkosodási, gélesedési hajlam • Tömítések cseréje • Sz#rési igény növekedése • Lerakodások • M#ködhet, de (ára van) ….

Biodízel

MSz EN 14214:2003 Gépjárm#-hajtóanyagok. Dízelmotorok zsírsav-metil-észterek (FAME) hajtóanyaga.



Észterezés

Tisztított növényiolaj

Metanol Katalizátor

Glicerin Észterezés Metanol

Biodizel /NOME/

Anyag és közvetlen költségek Közvetlen anyagköltség

3,9%

1%

7,4%

8%

Mag Metanol Kataliztátor Sav

0,1%

Közvetlen anyagköltség 1%

KözvetlenKözvetlen energiaköltség energiaköltség

21% 8%

Közvetlen üzemi költség Közvetlen üzemi költség

2%

77% 91%

88,6%

t/év (10.00010.000 t/év termelés esetén)

91%

3000 t/év

FAME el állítás energia mérlege 140

6 kinyert energia bevitt energia

120

energia hányados

5

100

GJ/ha

80 3 60 2

energia hányados

4

40 1

20

0

0 biodízel+szalma+olajpogácsa

biodízel*

* - a biodízel adatok 8 t/ha termés adatra vonatkozik, hazánkban ez az adat, kb. 2 t/ha !

Motorhajtóanyagok kihozatali átlagok

Országos igény: Éves gázolaj fogyasztás

2,8

milliárd liter

Fame üzem

150

eT (Komárom)

Országos bekeverhet2ség

6,23

%

Termés átlag

2

Olaj kihozatal Terület igény

34 217

(Magyarország 93000 Km2)

t/ha % eha (2176 Km2)

WVO-ME (használt étolaj metil észter) A 2006. évi törvénymódosítások értelmében változott a biodízel fogalma, mely szerint az el állítás „észterezés” helyett „átészterezéssel” végezhet . E fogalompontosítás révén egyértelm#vé válik, hogy biodízel használt süt olajból is el állítható.

Graz-i (Grác) GVB közlekedési vállalat 134 busz 100 % WVO-ME üzem Tapasztalatok: • Kopás nem nagyobb mint más üzemanyagok esetén • Nem igényel speciális ken olajat • 7%-kal nagyobb tüzel anyag fogyasztás • Téli üzemben 33% gázolaj bekeverés szükséges • Alacsonyabb SO2, PM és PAH kibocsátás (PAH = Policyclic Aromatic Hydrocarbons )

FAME (SME) hatása az emisszióra

NOx kibocsátás el kamrás motorok esetén csökken, közvetlen befecskendezés estén növekszik

Biogázok

Biogáz összetételek: \

Biogáz

Deponiagáz I

Deponiagáz II

Szennyvíziszap-gáz

CH4

58,70%

35,80%

50,60%

61,20%

CO2

39,70%

32,90%

37,10%

38,50%

O2

1,60%

1,80%

2,60%

-

egyéb:

-

H2O + N2

N2

N2

-

-

29,50%

9,70%

0,20%

H2S

25 ppm

-

-

1350 ppm

Különböz nyersanyagokból kinyerhet biogáz mennyiség: nyersanyag:

m3/t

tehéntrágya

90-300

csirketrágya

300-600

disznótrágya

350-480

kukoricaszár

380-460

szennyvíz

550-650 Em d - Tölgyesi – Zöldy: Alternatív járm#hajtások

CO2 tartalom hatása a lamináris lángterjedési sebességre u max (cm/s) 45 40 35 30

Chemkin mechanizmussal számolt GRI 3.0 mechanizmussal számolt

25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

CO 2%

CO2 tartalom hatása az adiabatikus lángh mérsékletre Tad,max (K)

Disszoc. modellel számolt Chemkin alappal számolt GRI mechanizmussal

2220

2120

2020

1920

1820

1720

1620 0

10

20

30

40

50

60

70

80

CO 2 %

A biogáz hasznosításának lehet ségei

Tisztítás leválasztás (CO2, SX)

Földgáz hálózat

Relatív villamos teljesítmény és hasznos h változása, továbbá az összhatásfok és villamos teljesítmény hatásfok változása biogáz esetén a villamos teljesítmény függvényében

A THC kibocsátás a füstgáz O2 tartalom függvényében különböz CH4-CO2 keverékek mellett 2500

THC [ppm]

2000

CO2 -0%p0,8 CO2 -10%p0,8

1500

CO2 -20%p0,8 CO2 -30%p0,8

1000

CO2 -40%p0,8 500

CO2 -50% p0,8

0 0

1

2

3

4

5

6

O2 [V/V%]

7

8

9

10

11

A CO kibocsátás a füstgáz O2 tartalom függvényében különböz CH4-CO2 keverékek mellett 800 700

CO2 -0%p0,8

CO [ppm]

600

CO2 -10%p0,8

500

CO2 -20%p0,8

400

CO2 -30%p0,8

300

CO2 -40%p0,8

200

CO2 -50% p0,8

100 0 0

1

2

3

4

5

6

O2 [V/V%]

7

8

9

10

11

A NOx kibocsátás a füstgáz O2 tartalom függvényében különböz CH4-CO2 keverékek mellett 8000 7000 CO2 -0%p0,8

NOx [ppm]

6000

CO2 -10%p0,8

5000

CO2 -20%p0,8

4000

CO2 -30%p0,8

3000

CO2 -40%p0,8

2000

CO2 -50% p0,8

1000 0 0

1

2

3

4

5

6

O2 [V/V%]

7

8

9

10

11

Anaerob elgázosító 1. Szilárd biomassza beadagolása 2. Elgázosítás pirolízissel 3. Sz#r kamra 4. T#ztér 5. H -cs

Aerob elgázosító

füstgáz

adagolás

wood chop

aerob fagáz: oxigénes közegben történ elgázosítás - producergáz: leveg vel történ elgázosítás - szintézisgáz: tiszta oxigénnel történ elgázosítás

Leveg vagy O2 kever víz pellet

reaktor GÁZ pernye

„Gasification with a pilot device at Pannon University”

Fagáz autó

http://www.gengas.nu

Vízmentes összetételek: Komponens

anaerob fagáz

producer gáz

szintézisgáz

Földgáz

CH4 [%]

8

5

3

98

CO2 [%]

20

5

17

0,1

CO [%]

20

20

40

-

H2 [%]

38

20

40

-

N2 [%]

14

50

0

1-2

Hi [MJ/m3]

9,5

6,48

10,45

35,72

• anaerob fagáz: oxigént l elzárt közegben történ gázosítás • aerob fagáz: oxigénes közegben történ elgázosítás - producergáz: leveg vel történ elgázosítás - szintézisgáz: tiszta oxigénnel történ elgázosítás

Láng képek biogáz szintézisgáz

CH4=60% CO2=40%

CH4=17% CO =41% H2=35% CO2=7%

anaerob fagáz (magas h mérséklet# fagáz)

Az adiabatikus lángh mérséklet a légfelesleg tényez függvényében (298 K, 1 bar) anaerob fagáz

producer gáz

szintézisgáz

földgáz

2300 2200 2100

Tad [K]

2000 1900

• Tad,max

1800

• a növekv H2, CO illetve a csökken inert tartalommal Tad,max eltolódik <1 felé

1700 1600 1500 1400 0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

=0,91-0,98

A lamináris lángterjedési sebesség a légfelesleg tényez függvényében (298 K, 1 bar) anaerob fagáz

producer gáz

szintézisgáz

földgáz

120 100

u [cm/s]

80

• umax

=0,6-0,95

• a növekv H2 illetve a csökken inert tartalommal umax eltolódik « 1 felé

60 40

• umax eltolódása » Tad,max 20 0 0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Megnöveked lángterjedési sebesség hatása

Wabash River IGCC (Integrated Gasification Combined-Cycle)

Pe=192 MW

Pe= 104 MW

Pe= 262 MW

Tampa Electric Integrated Gasification Combined-Cycle

Pe=192 MW

Pe= 250 MW Pe= 121 MW

IGCC gázösszetételek Komponens

Wabash

Tampa

szintézisgáz

CH4 [%]

1,9

0,1

3

CO2 [%]

15,8

14,4

17

CO [%]

45,3

42,7

40

H2 [%]

34,4

38,3

40

N2 [%]

1,9

3,3

0

Különböz terhelési pontok

Motor vizsgálati ciklusok Az A. Függelék A/41. számú melléklete a 6/1990. (IV.12.) KöHÉM rendelethez[1] A kompressziógyújtású motorok, valamint a küls gyújtású földgáz és PB-gáz üzemE motorok szennyez anyag-kibocsátásának korlátozására vonatkozó követelmények

‘vizsgálati ciklus’ a fordulatszámmal és nyomatékkal meghatározott elvégzett vizsgálati pontok sorozatát jelenti melyeken a motor m#ködik állandósult üzemállapotban (ESC vizsgálat) vagy átmeneti üzemi állapotban (ETC, ELR vizsgálat);

• — az ESC amely, egy 13 állandósult üzemállapotból álló ciklus, • — az ELR átmeneti terhelési fokozatokból áll különböz fordulatszámoknál, amelyek egyetlen vizsgálati eljárás szerves részei és amelyeket egy id ben kell elvégezni; • — az ETC amely másodpercr l - másodpercre változó átmeneti üzemállapotok sorozatából áll.

‘‘ESC vizsgálat’ a jelen rész 6.2. pontja szerint, állandósult állapotban végzett 13 üzemmódból álló vizsgálati ciklust jelent, ESC Európai állandósult állapotú ciklus (European steady state cycle)

Üzemálla pot száma

Motorfordulatszá m

Százalékos terhelés

Súlyozó tényez

Az üzemmód id tartama

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

alapjárat a b b a a a b b c c c c

– 100 50 75 50 75 25 100 25 100 25 75 50

0,15 0,08 0,10 0,10 0,05 0,05 0,05 0,09 0,10 0,08 0,05 0,05 0,05

4 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc 2 perc

A vizsgálati ciklusok specifikus meghatározása ESC Európai állandósult állapotú ciklus (European steady state cycle)

Leadott teljesítmény (a leadott Pmax %-a) Pmax Pmax 50 %-a Pmax 70 %-a

Ellen rzött terület

Alapjárat Motor fordulatszám

AZ ESC ÉS ELR VIZSGÁLATI CIKLUS • • •

• •

• • • • • •

Az A, B és C motor-fordulatszámokat a gyártónak kell megadnia a következ el írásoknak megfelel en: Az nhi magas fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 70 %-ának számításával kell megállapítani. Az nhi az a legnagyobb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték el fordul. Az nlo alacsony fordulatszámot a II/A rész 8.2. pontja szerint meghatározott, deklarált P(n) legnagyobb effektív teljesítmény 50 %-ának számításával kell megállapítani. Az nlo az a legkisebb motor-fordulatszám, amelynél a teljesítmény-görbén ez a teljesítményérték el fordul. Az A, B és C motor-fordulatszámokat a következ k szerint kell kiszámítani: A fordulatszám = nlo + 0,25 (nhi - nlo) B fordulatszám = nlo + 0,5 (nhi - nlo) C fordulatszám = nlo + 0,75 (nhi - nlo)

‘ELR vizsgálat’ a jelen rész 6.2. pontja szerint végzett, állandó motorfordulatszámon alkalmazott terhelési fokozatok sorából álló ciklust jelent; Európai terhelésreagálási vizsgálat (European load response test)

Fordulatszám

1. ciklus

2. ciklus

3. ciklus

4. ciklus

Kiválasztott pont

Terhelés

‘ETC vizsgálat’ 1800 másodpercr l-másodpercre változó, átmeneti üzemállapotból álló ciklust jelent; Európai átmeneti ciklus (European transient cycle)

Városi utak

Vidéki utak

Fordulatszám %

Nyomaték %

Id [s]

Autópályák

Köszönet nyilvánítások • OTKA, biogázok tüzelési tulajdonságainak vizsgálata (T-T046860) c. projektnek • OTKA, Megújuló energiaforrások tüzeléstechnikai vizsgálata c. (D 048678) projektnek •

Köszönöm a figyelmet !

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Recommend Documents