BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIOGAS NÉN CHO MÔ TÔ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN VĂN ĐÔNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIOGAS NÉN CHO MÔ TÔ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật Động cơ nhiệt
Mã ngành: 62.52.34.01
Tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học:
GS. TSKH BÙI VĂN GA
TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT
PGS. TS NGUYỄN ĐÌNH LÂM

Đà Nẵng, Năm 2013


Lời cam đoan

1.4. Kết luận .............................................................................................................. 22
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT SỬ DỤNG BIOGAS LÀM NHIÊN LIỆU
CHO XE GẮN MÁY HONDA WAVE α 110CC .............................................................. 23

2.1. Yêu cầu chất lượng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong ..................... 23
2.1.1. Tiêu chuẩn khí thiên nhiên và biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong . 23
2.1.2. Các tiêu chí xác định tiêu chuẩn đối với khí thiên nhiên và nhiên liệu thay thế
khí thiên nhiên ........................................................................................................... 26
2.2. Công nghệ xử lý các tạp chất trong biogas ........................................................ 29
2.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định hiệu quả xử lý tạp chất trong biogas
................................................................................................................................... 30


2.3.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm loại bỏ H2S ................................................. 30
2.3.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm loại bỏ CO2 ................................................ 32
2.4. Công nghệ lưu trữ khí biogas làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông cơ
giới............................................................................................................................. 35
2.4.1. Tính toán lý thuyết quá trình nén lưu trữ khí biogas sạch .............................. 35
2.4.2. Tính toán hiệu quả lưu trữ khí biogas bằng phương pháp nén ....................... 36
2.4.3. Mô phỏng quá trình nén biogas và tách khí CO2 ............................................ 38
2.4.4. Lưu trữ biogas kiểu hấp thụ ............................................................................ 41
2.5. Nghiên cứu quá trình cung cấp nhiên liệu biogas nén cho động cơ xe gắn máy
Honda wave α 110cc ................................................................................................. 41
2.5.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas nén cho động cơ xe gắn máy Honda
wave α 110cc ............................................................................................................. 41
2.5.2. Xây dựng mô hình tính toán cho hệ thống cung cấp biogas nén kiểu van ba
chức năng cho xe gắn máy Honda wave α 110cc...................................................... 45
2.5.2.1. Thiết lập các phương trình cân bằng lưu lượng cho các dung tích .............. 48
2.5.2.2. Thiết lập các phương trình lưu lượng cho các phần tử tiết lưu .................... 49
2.5.2.3. Thiết lập các điều kiện biên của hệ thống cung cấp biogas kiểu van ba chức

4.1. Trang thiết bị nghiên cứu ................................................................................... 79
4.1.1. Xe gắn máy thử nghiệm .................................................................................. 79
4.1.2. Băng thử Chassis Dynamometer 20” .............................................................. 81
4.2. Hệ thống đo áp suất chỉ thị trong buồng cháy của động cơ xe gắn máy............ 82
4.2.1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo áp suất trong buồng cháy động cơ .............. 83
4.2.1.1. Cảm biến tốc độ 364 C-Angle Encoder ....................................................... 83
4.2.1.2. Cảm biến áp suất GU12P ............................................................................. 86
4.2.1.3. Bộ khuếch đại tín hiệu điện áp: 3067A01 Piezo Amplifier ......................... 87
4.2.1.4. Thiết bị ghi và xuất dữ liệu thử nghiệm ....................................................... 87
4.2.2. Quy trình thử nghiệm xe gắn máy trên băng thử ............................................ 88
4.3. Thử nghiệm và đánh giá kết quả ........................................................................ 88
4.4. Chạy thử nghiệm xe gắn máy sử dụng biogas nén trên đường .......................... 92
4.5. Kết luận .............................................................................................................. 92


CHƯƠNG 5. SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VỚI THỰC NGHIỆM ĐỘNG CƠ XE
GẮN MÁY HONDA WAVE α 110CC SỬ DỤNG BIOGAS NÉN................................... 93

5.1. So sánh kết quả cho bởi mô phỏng và thực nghiệm .......................................... 93
5.2. Mô phỏng ảnh hưởng của nhiên liệu đến tính năng kỹ thuật của động cơ xe gắn
máy Honda wave α 110cc ........................................................................................ 96
5.2.1. Ảnh hưởng của độ đậm đặc hỗn hợp (tỉ lệ tương đương f) ........................... 96
5.2.2. Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu biogas khi động cơ làm việc ở các chế độ
tốc độ khác nhau........................................................................................................ 98
5.3. Mô phỏng ảnh hưởng của thông số kết cấu và vận hành đến tính năng kỹ thuật
của động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc ...................................................... 102
5.3.1. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm................................................................. 102
5.3.2. Ảnh hưởng tốc độ động cơ ............................................................................ 105
5.4. Kết luận ............................................................................................................ 107
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................... 108


pxl

[N/m2]

Áp suất trong xy lanh động cơ.

Qi

[m3/s]

Lưu lượng thể tích lưu lại trong dung tích Vi.

Qij

[m3/s]

Lưu lượng thể tích qua tiết lưu (mS)j.

R

[J/kg.oK]

Hằng số khí.

Re

[-]

Chuẩn số Reynolds.

Tỷ số nén động cơ.

f

[-]

Tỷ lệ tương đương.

α

[độ]

Góc quay trục khuỷu.

β

[-]

Độ mở tương đối của bướm ga.

φ

[độ]

Góc quay của bướm ga.

ηv

[-]



Hệ số nhớt động học.


ω

[rad/s]

Tốc độ góc trục khuỷu động cơ.

r

[kg/m3]

Khối lượng riêng.

ra

[kg/m3]

Khối lượng riêng của không khí.

rf

[kg/m3]

Khối lượng riêng của nhiên liệu.

3



American Society of Mechanical Engineer (Hội kĩ sư cơ khí Hoa Kỳ)

CNG

Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén)

DOE

Department of Energy (Cơ quan/Bộ năng lượng)

DVGW

Deutsche Vereinigung des Gas-und Wasserfaches (Hiệp hội khí
và nước của Đức)

EGR

Exhaust Gas Recirculation (Hệ thống tuần hoàn khí thải)

EPA

Environmental Protection Agency (Cơ quan bảo vệ môi trường)

HV

Heating Value (Nhiệt trị cháy)

LPG



DANH MỤC CÁC BẢNG
Kí hiệu

Tiêu đề bảng

Trang

1.1.

Thành phần các chất khí có trong biogas

8

1.2.

Một số tính chất của CH4

10

1.3.

Một số tính chất của H2S

11

1.4.

Một số tính chất của CO2


33

2.6.

Giá trị hằng số Henry theo các hệ hấp thụ

34

2.7.

Thành phần và điều kiện của khí biogas sau khi được tách H2S

38

2.8.

Thành phần (%V) sản phẩm biogas và CO2 sau quá trình nén tách

40

2.9.

Lưu lượng sản phẩm biogas và CO2 sau quá trình nén tách

40

2.10.

Biến thiên hệ số tỷ lệ tương đương của hỗn hợp theo tải động cơ


Minh họa về khai thác tài nguyên và ô nhiễm môi trường

5

1.2.

Sơ đồ trung hòa cacbon của nhiên liệu biogas

8

1.3.

Công thức phân tử của methane

9

1.4.

Công thức phân tử của H2S

10

1.5.

Công thức phân tử của CO2

12

1.6.


Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến tính năng

17

động cơ
1.12.

Góc đánh lửa sớm tối ưu theo độ đậm đặc nhiên liệu

18

1.13.

Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu khí điều khiển điện tử

20

2.1.

Mô hình xử lý H2S trong biogas bởi các vật liệu lọc khác nhau

31

2.2.

Hiệu quả xử lý H2S bằng những vật liệu lọc khác nhau

31

2.3.

2.8.

Sơ đồ mô phỏng quá trình nén tách CO2 của khí biogas

39

2.9.

Sơ đồ tổng thể hệ thống cung cấp biogas kiểu van chân không

42

ba chức năng cho xe gắn máy Honda wave α 110cc
2.10.

Sơ đồ nguyên lý cụm van chân không ba chức năng cung cấp

43


nhiên liệu biogas nén cho xe gắn máy
2.11.

Mô hình tính toán tương đương của hệ thống cung cấp biogas

46

kiểu van ba chức năng trên xe gắn máy
2.12.


methane/không khí/CO2 ở 1 bar và 298K
3.3.

Không gian tính toán buồng cháy xe gắn máy Honda wave α 110cc

75

3.4.

Lưới của mặt phẳng chính diện trong không gian buồng cháy

76

3.5.

Toàn bộ lưới trong không gian buồng cháy

76

3.6.

Biến thiên nồng độ trung bình CH4, nhiệt độ và trường tốc độ của hỗn

77

hợp trong buồng cháy động cơ ứng với nhiên liệu M85C15 (85%
CH4 với 15% CO2) và tốc độ trục khuỷu n=3000 vòng/phút

4.1.


4.6.

Sơ đồ nguyên lý cảm biến đo tốc độ góc (Encoder 364C)

84

4.7.

Lắp đặt cảm biến tốc độ lên động cơ thử nghiệm

85

4.8.

Cảm biến đo áp suất trong buồng cháy động cơ (GU12P)

86

4.9.

Bộ khuếch đại 3067A01 Piezo Amplifier

87

4.10.

Thiết bị ghi và xuất dữ liệu

87


wave α 110cc thực nghiệm
4.15.

Biến thiên công suất theo tốc độ góc trục khuỷu của động cơ xe

91

gắn máy Honda wave α 110cc thực nghiệm
4.16.

Chạy thử nghiệm trên đường

92

5.1.

So sánh kết quả biến thiên áp suất chỉ thị cho bởi mô hình và

94

thực nghiệm (góc đánh lửa sớm φs = 270, Biogas chứa 85%
CH4, ϕ =1) ứng với tốc độ góc trục khuỷu động cơ n = 3000
vòng/phút và n = 3620 vòng/phút
5.2.

So sánh kết quả biến thiên áp suất chỉ thị cho bởi mô hình và

95

thực nghiệm (góc đánh lửa sớm φs=270, Biogas chứa 85% CH4, ϕ


98

biến thiên nồng độ O2 (a) và nồng độ CH4 (b) trong buồng cháy
động cơ (n=5000 vòng/phút, φs=350, ϕ =1)
5.7.

Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong nhiên liệu biogas đến đồ

99

thị áp suất chỉ thị và đồ thị công chỉ thị (n=5000 vòng/phút,
φs=350, ϕ =1)
5.8.

Biến thiên công chỉ thị chu trình theo thành phần CH4 trong

99

nhiên liệu biogas (n=5000 vòng/phút, φs=350, ϕ =1)
5.9.

Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong nhiên liệu đến biến thiên

100

nồng độ CH4 (n=4000 vòng/phút, φs=300, ϕ =1,1)
5.10.

Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong nhiên liệu đến biến thiên


của CH4 trong buồng cháy (n=3000 vòng/phút, ϕ =1,39)
5.15.

Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ trung bình

102

của O2 trong buồng cháy (n=3000 vòng/phút, ϕ =1,39)
5.16.

Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ CO2

102

(n=3000 vòng/phút, ϕ =1,39)
5.17.

Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị áp suất chỉ thị (n=3000

103

vòng/phút, ϕ =1,39)
5.18.

Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nhiệt độ trung bình

103

của hỗn hợp trong buồng cháy (n=3000 vòng/phút, ϕ =1,39)


Biến thiên góc đánh lửa sớm tối ưu theo tốc độ góc động cơ

105

5.24.

Biến thiên nồng độ CH4 trung bình theo góc quay trục khuỷu

105

ứng với các tốc độ khác nhau của động cơ (φs = 300, ϕ =1)
5.25.

Biến thiên áp suất chỉ thị theo góc quay trục khuỷu ứng với các

106

tốc độ khác nhau của động cơ (φs = 300)
5.26.

Biến thiên nhiệt độ theo góc quay trục khuỷu ứng với các tốc độ

106

khác nhau của động cơ (φs = 300)
5.27.

So sánh đường đặc tính ngoài động cơ cho bởi mô phỏng và
thực nghiệm (ϕ = 1,0, biogas chứa 85% CH4)

nhà hoạch định chính sách ở Việt Nam.
Trong trường hợp này các nhà khoa học quan tâm nhiều đến các loại nhiên
liệu thể khí như khí thiên nhiên (NG), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), đặc biệt là nhiên
liệu tái tạo “khí biogas” là nguồn năng lượng tái sinh và có nguồn gốc từ mặt trời để
ứng dụng cho động cơ đốt trong.


2

Hơn nữa, với tốc độ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch như năm 2006 thì trữ lượng
dầu mỏ, than đá và khí thiên nhiên còn có thể khai thác được tương ứng trong 40
năm, 200 năm và 70 năm [6]. Như vậy, đòi hỏi cần phải có nguồn năng lượng thay
thế cho năng lượng hóa thạch ngày một cạn kiệt.
Với những lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng biogas nén cho mô
tô” của luận án có ý nghĩa to lớn và hết sức cấp thiết; nó không 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 còn 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: Ngoài mục đích giảm thiểu ô nhiễm môi
trường, làm phong phú nguồn nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong, luận án còn
hướng tới mục đích sử dụng rộng rãi hơn nguồn nhiên liệu sinh học thay thế này
cho các phương tiện giao thông cơ giới một cách hiệu quả.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
Đối tượng nghiên cứu: Theo những phân tích trên đây, luận án chọn đối
tượng nghiên cứu là động cơ xe gắn máy Honda wave α 110cc sử dụng nhiên liệu
biogas.
Phạm vi nghiên cứu: Do tính chất hết sức phức tạp của vấn đề nghiên cứu,
luận án này chỉ giới hạn nghiên cứu những vấn đề sau đây:

Khí biogas sau khi loại bỏ các tạp chất và được nén vào các bình chứa để
cung cấp cho động cơ xe gắn máy bằng phương pháp hút qua họng venturi. Luận án
sẽ chỉ ra được tính hiệu quả hơn của việc sử dụng nhiên liệu biogas cho động cơ đốt
trong và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Những nghiên cứu liên quan đến hệ thống
cung cấp và quá trình cháy của động cơ xe gắn máy sử dụng nhiên liệu biogas nén
cho đến nay vẫn chưa có công trình khoa học nào được công bố. Vì vậy, luận án
không những có ý nghĩa khoa học lớn mà còn mang tính thực tiễn cao trong tình
hình nguồn năng lượng hóa thạch có dấu hiệu khủng hoảng, dầu mỏ đang cạn kiệt
và biến đổi khí hậu ngày một trở nên nghiêm trọng.
Việc xây dựng mô hình hóa quá trình cháy của động cơ sử dụng nhiên liệu
biogas nén thông qua phần mềm tính toán động lực học Fluent trên cơ sở xác định
các thông số của mô hình bằng thực nghiệm có ý nghĩa khoa học quan trọng, góp
phần hoàn thiện nghiên cứu quá trình cháy động cơ đánh lửa cưỡng bức và tạo tiền


4

đề phát triển một loại nhiên liệu mới. Hơn nữa, ở nước ta việc sử dụng nhiên liệu
biogas cho xe gắn máy ngoài ý nghĩa thực tiễn nêu trên còn giúp chúng ta đa dạng
hóa nguồn năng lượng sử dụng cho lĩnh vực giao thông vận tải, giảm bớt sự phụ
thuộc duy nhất vào nguồn nhiên liệu lỏng như hiện nay và làm giảm nồng độ các
chất ô nhiễm môi trường ngay từ nguồn phát sinh.

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ MẶT KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN:
Luận án có một số đóng góp mới về mặt khoa học như sau:

 Luận án đã chỉ ra được các yêu cầu của nhiên liệu khí biogas cũng như
hiệu quả về kinh tế, lợi ích về môi trường khi sử dụng loại nhiên liệu này cho các
phương tiện giao thông cơ giới ở nước ta.


triển đã kéo theo sự tăng nhanh của các phương tiện giao thông cơ giới. Điều đó, đặt
ra hàng loạt vấn đề về kinh tế - xã hội, an ninh năng lượng và môi trường đối với
các nhà quản lý, các nhà nghiên cứu cũng như các nhà hoạch định chiến lược phát
triển kinh tế - xã hội trong lĩnh vực giao thông vận tải. Đặc biệt, trong tình hình
nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt và sự biến đổi khí hậu trái đất đang trở
thành hiểm họa đối với loài người thì vấn đề nêu trên càng trở nên cấp thiết. Tiết
kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường luôn là mục tiêu nghiên cứu của
ngành động cơ và ô tô, vừa là động lực cho các công trình nghiên cứu về các vấn đề
liên quan đến năng lượng và môi trường [1], [4], [5], [6], [25], [62].
Sự khai thác cạn kiệt tài nguyên kèm theo phát thải các chất độc hại vào môi
trường làm mất cân bằng sinh thái vốn có trong tự nhiên. Điều này 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 để nêu lên
một thông điệp: hãy bảo vệ môi trường trước khi đã quá muộn.

Hình 1.1: Minh họa về khai thác tài nguyên và ô nhiễm môi trường [6]


6

Khí xả từ động cơ đốt trong của phương tiện giao thông cơ giới là nguồn gây
ô nhiễm chính đối với bầu khí quyển. Người ta ước tính khoảng 80% CO, 60% HC
và 40% NOx trong bầu khí quyển hiện nay là do khí thải của phương tiện giao thông
cơ giới gây ra [25], [36]. Khác với những chất khí ô nhiễm khác, quá trình cháy
nhiên liệu hóa thạch chứa cacbon (C) tất yếu sinh ra CO2, nên việc làm giảm nồng
độ chất khí này chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiên liệu chứa ít
cacbon hoặc giảm suất tiêu hao nhiên liệu, nghĩa là tăng tính kinh tế của động cơ.
Chính vì thế, ngay từ những năm 1950, các quốc gia công nghiệp phát triển
đã quan tâm đến vấn đề này. Nhiều điều luật và tiêu chuẩn về môi trường đặt ra với
mức độ nghiêm ngặt đã được chính phủ các nước này ban hành buộc các nhà sản

cho phép tối ưu hóa quá trình công tác của động cơ dẫn đến làm giảm mức độ phát
sinh khí thải gây ô nhiễm [4], [25], [26]. Thêm vào đó, các kỹ thuật tạo hỗn hợp như
phun xăng trực tiếp trong buồng cháy, tạo hỗn hợp phân lớp,... cho phép động cơ
xăng làm việc với hỗn hợp nghèo dẫn đến làm tăng hiệu suất và giảm ô nhiễm [22],
[26]. Về kỹ thuật xử lý khí thải trên đường xả, lọc bồ hóng và ống xả lắp bộ xúc tác
ba chức năng được xem là biện pháp hữu hiệu nhằm tiếp tục loại trừ những chất ô
nhiễm còn lại trong khí xả.
- Sử dụng các loại nhiên liệu “sạch” ít gây ô nhiễm và có thể tái tạo: Trong
trường hợp này, các nhà khoa học quan tâm nhiều đến các loại nhiên liệu thể khí
như khí hydro, khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), khí thiên nhiên (NG), đặc biệt là nhiên
liệu tái tạo khí sinh học biogas [25], [36]. Sử dụng các loại nhiên liệu sạch góp phần
đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cho các phương tiện giao thông cơ giới và giảm ô
nhiễm môi trường.

1.2. Đặc điểm khí sinh học biogas
Biogas (khí sinh học) là sản phẩm khí sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí
các hợp chất hữu cơ. Thành phần chủ yếu của biogas là khí methane (CH4) và khí
cacbonic (CO2). Chất thải hữu cơ từ các nguồn khác nhau đều có thể sử dụng để sản
xuất biogas. Quá trình sử dụng biogas làm nhiên liệu không làm tăng hàm lượng
của CO2 trong bầu khí quyển được mô tả như trong chu trình trung hòa cacbon ở
hình 1.2 [5], [9], [15]. Với chu trình này, khí cacbonic (CO2) sinh ra bởi các hoạt


8

độộng cung cấp
c năng lượng
l
cho các lĩnh vực
v trong công

Chất lượng biogas phụ
ụ thuộc vàào các nguồ
ồn nguyên liệu và thhời gian các chất hữu
u
cơ
ơ tồn tại tro
ong hầm siinh khí, có thành phần
n đặc trưng
g được môô tả trong bảng 1.1.

Hình 1.2
2: Sơ đồ truung hòa ca
arbon của nhiên
n
liệu biogas
Bảng 1.1: Thành phầần các chấ
ất khí có tro
ong biogass [5], [6]
ST
TT
1
2
3
4
5
6
7
8

Tên gọi

0–7
0–9
0–3
Rất nhhỏ

Ghi
G chú


9

Ngoàài việc phụ
ụ thuộc vàoo loại nguy
yên liệu, th
hành phầnn khí sinh học
h biogass
còòn phụ thu
uộc vào cáác điều kiệện của quáá trình phâân huỷ nhưư nhiệt độ, pH, hàm
m
lư
ượng nước,,... Nó cũng phụ thuộộc vào các giai đoạn phân huỷ ccác hợp ch
hất hữu cơ..
Tuuy vậy, ch
húng ta cũn
ng dễ dàngg nhận thấy
y rằng thàn
nh phần chhủ yếu củaa biogas làà
khhí methanee (CH4) và CO2, ngoàài ra còn một
m số loạii khí khác có hàm lư
ượng tương

1.3: C
Công thức phân
p
tử của
a methane
Hàm lượng metthane trongg khí biogaas phụ thuộ
ộc vào loạii nguyên liệu và cách
h
vậận hành bểể phân hủy
y. Methanee là chất khí
k không màu,
m
khônng mùi, chỉỉ nhẹ bằng
g
nử
ửa không khí,
k ít hòa tan trong nước. Tro
ong điều kiiện áp suấtt khí quyển
n CH4 hoáá
lỏỏng ở nhiệtt độ –161,5
5 0C.
K
Khi đốt cháy
y methane có ngọn lử
ửa màu lơ nhạt
n và toảả nhiệt theoo phương trrình:
CH4 + 2O
2 2 = CO2 + 2H2O + 882 [kJ]

(1.1)

g đó: %VCH4
là hàm
m lượng kh
hí methanee tính theoo phần trăm
m thể tích..
C


10

Một số tính chất quan trọng của methane được trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Một số tính chất của CH4 [5], [6], [15]
Tính chất vật lý CH4

Giá trị

Đơn vị

Trọng lượng phân tử

16,04

g/mol

Điểm sôi

-161,6

0


C

Điểm bắt lửa

Khả năng hòa tan trong nước
Khối lượng riêng

Ghi chú

35

mg/l

ở 17 0C

0,717

kg/m3

khí, ở 0 0C

1.2.2. Đặc điểm khí Sunfua hydro
Hydro sunfua (H2S) là một loại khí thường xuyên có mặt trong thành phần
của biogas, với nồng độ của chúng khá nhỏ (0 – 0,5% theo thể tích). Tuy nhiên, loại
khí này lại có ảnh hưởng lớn đến quá trình sử dụng biogas làm nhiên liệu, đặc biệt
là trong động cơ, do đó nó lại quyết định công nghệ xử lý và làm sạch biogas trước
khi sử dụng. Hydro sunfua (H2S) có cấu tạo phân tử được mô phỏng trên hình 1.4.

Hình 1.4: Công thức phân tử của H2S
Hydro sunfua là chất khí không màu, rất độc, dễ cháy, có mùi trứng thối