甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料燃烧特性与排放特性研究
发布时间：2021-11-22 14:40
选取煤基燃料F-T柴油和甲醇,并辅以生物柴油,配制成甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料,在未做调整的四缸增压中冷柴油机上进行试验研究。结果表明:混合燃料的燃烧放热率峰值、压力升高率峰值和缸内压力峰值均随混合燃料中生物柴油比例的增加而增加,且对应的相位延迟;外特性下燃用混合燃料时,碳烟、氮氧化物的排放量明显降低,在低转速下一氧化碳降低幅度较大,混合燃料对甲醛也有较大幅度的减排作用。
【文章来源】：可再生能源. 2016,34(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
发动机燃用不同燃料时的放热率
，且随着MBFT中生物柴油比例的增加，放热峰值增大，对应的相位延后。这是因为生物柴油十六烷值低于F-T柴油，随着MBFT中生物柴油比例的增加，MBFT的十六烷值降低，导致滞燃期延长，预混燃烧增加，而且生物柴油为含氧燃料，有助于燃烧，使放热率增大；生物柴油的十六烷值低于F-T柴油，相对不易燃烧，且生物柴油黏度较大，雾化效果差，使放热率峰值延后。相对0#柴油，MBFT的燃烧相位提前，这是因为生物柴油和F-T柴油的十六烷值都比较高，甲醇的加入又有利于降低MBFT的密度，改善了燃料的喷雾效果。2.1.2压力升高率图2所示为发动机燃用不同燃料时的压力升高率。由图2可知，随着MBFT中生物柴油比例的增加，气缸内的压力升高率峰值逐渐增加，峰值相位延后。MBFT中生物柴油比例升高时，速燃期内的预混合燃烧放热量增加，导致压力升高率峰值增大。一般柴油机燃烧时，压力升高率峰值往往对应着放热率峰值（在燃烧过分偏离上止点时，这种对应关系不明显），压力升高率的大小由预混合燃烧阶段的放热速率决定。因此，通常情况下，压力升高率的变化规律与燃烧放热率的变化规律基本一致。由于放热峰值会随着生物柴油比例的增加而延迟出现，因此，混合燃料的压力升高率峰值也会随着生物柴油比例的增加而延后出现。2.1.3缸内压力压力峰值及峰值对应的相位是两个重要参数，压力峰值越高，柴油机做功能力越强，有利于动力性的提升。但峰值过高会导致机械负荷、振动噪声以及NOx排放增高，同时燃油经济性恶化。虽然压力峰值较高可以提高燃烧等容度，但是其峰值相位的滞后，又会造成燃烧定容度降低，热量利用率降低，不利于燃油经济性。图2发动机燃用不同燃料时的压力升高率Fig.2Therateofpressureriseforenginefueledwithdifferentf
??跞剂希?黾恿烁啄诘难跖ǘ龋?谷忌崭?加充分，减少了碳烟生成。另外，从燃烧方面看，MBFT的十六烷值小，滞燃期缩短，可以有效避免碳核的生成，从而减少了碳烟生成。生物柴油比例增加使缸内燃烧温度有所增加，这是导致碳烟排放随生物柴油比例增加而增加的主要原因。2.2.2氮氧化物排放在柴油机工作过程中，进气中的氮气和氧气在燃烧室内的高温高压条件下将发生化合反应，生成氮氧化合物气体，由于氮气和氧气反应需要足够高的能量且反应缓慢，因此，影响氮氧化物生成的关键因素为高温、氧含量以及高温持续时间。图5为发动机燃用不同燃料时NOx的排放情况。从图5中可看出，燃用MBFT时的NOx排放相对0#柴油明显降低。这是因为虽然MBFT含氧量较大，有利于NOx的生成，但此时缸内温度的降低起到了决定性作用。MBFT中生物柴油比例的增加使缸内温度增加，从而使NOx排放有所增加，但增加幅度不明显。2.2.3一氧化碳排放柴油机排气中的CO主要产生于燃油的不完全燃烧，燃烧过程中CO会在高温富氧的条件下被氧化成CO2，因此，最终的CO排放量是由缸内温度与过量空气系数所共同决定。图6为发动机燃用不同燃料时CO的排放情况。由图6可知，外特性下，燃用MBFT时的CO的排放量相对0#柴油明显降低，尤其是在中低转速下。这是因为在低转速下，MBFT的含氧量提高了过量空气系数，使图5发动机燃用不同燃料时的NOx排放Fig.5TheNOxemissionofenginefueledwithdifferentfuels1000120014001600180020002200240026002800转速/r·min-10#MB10FTMB20FTMB30FTFTNOx排放/10-32.01.91.81.71.61.51.41.31.21.1图4发动机燃用不同燃料时的碳烟排放Fig.4Thesootemissionofenginefue
【参考文献】：
期刊论文
[1]国V柴油机燃用柴油/生物柴油排放性能试验[J]. 楼狄明,孔德立,强蔷,胡志远,谭丕强,周毅. 农业机械学报. 2014(09)
[2]乙醇-生物柴油-柴油混合燃料对柴油机性能和排放的影响[J]. 雷基林,申立中,毕玉华,谭泽飞,陈泓,刘少华. 农业机械学报. 2012(11)
[3]F-T柴油对电控高压共轨柴油机性能及排放影响的研究[J]. 刘立东,宋崇林,朱广艳,潘锁柱. 燃料化学学报. 2011(01)
[4]发动机燃用生物柴油的常规和非常规排放特性[J]. 李博,楼狄明,谭丕强,胡志远,张斌. 内燃机工程. 2009(05)
[5]清洁燃料F-T柴油在柴油机中应用的研究[J]. 黄勇成,周龙保,蒋德明. 内燃机工程. 2005(05)
本文编号：3511899
【文章来源】：可再生能源. 2016,34(01)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
发动机燃用不同燃料时的放热率
，且随着MBFT中生物柴油比例的增加，放热峰值增大，对应的相位延后。这是因为生物柴油十六烷值低于F-T柴油，随着MBFT中生物柴油比例的增加，MBFT的十六烷值降低，导致滞燃期延长，预混燃烧增加，而且生物柴油为含氧燃料，有助于燃烧，使放热率增大；生物柴油的十六烷值低于F-T柴油，相对不易燃烧，且生物柴油黏度较大，雾化效果差，使放热率峰值延后。相对0#柴油，MBFT的燃烧相位提前，这是因为生物柴油和F-T柴油的十六烷值都比较高，甲醇的加入又有利于降低MBFT的密度，改善了燃料的喷雾效果。2.1.2压力升高率图2所示为发动机燃用不同燃料时的压力升高率。由图2可知，随着MBFT中生物柴油比例的增加，气缸内的压力升高率峰值逐渐增加，峰值相位延后。MBFT中生物柴油比例升高时，速燃期内的预混合燃烧放热量增加，导致压力升高率峰值增大。一般柴油机燃烧时，压力升高率峰值往往对应着放热率峰值（在燃烧过分偏离上止点时，这种对应关系不明显），压力升高率的大小由预混合燃烧阶段的放热速率决定。因此，通常情况下，压力升高率的变化规律与燃烧放热率的变化规律基本一致。由于放热峰值会随着生物柴油比例的增加而延迟出现，因此，混合燃料的压力升高率峰值也会随着生物柴油比例的增加而延后出现。2.1.3缸内压力压力峰值及峰值对应的相位是两个重要参数，压力峰值越高，柴油机做功能力越强，有利于动力性的提升。但峰值过高会导致机械负荷、振动噪声以及NOx排放增高，同时燃油经济性恶化。虽然压力峰值较高可以提高燃烧等容度，但是其峰值相位的滞后，又会造成燃烧定容度降低，热量利用率降低，不利于燃油经济性。图2发动机燃用不同燃料时的压力升高率Fig.2Therateofpressureriseforenginefueledwithdifferentf
??跞剂希?黾恿烁啄诘难跖ǘ龋?谷忌崭?加充分，减少了碳烟生成。另外，从燃烧方面看，MBFT的十六烷值小，滞燃期缩短，可以有效避免碳核的生成，从而减少了碳烟生成。生物柴油比例增加使缸内燃烧温度有所增加，这是导致碳烟排放随生物柴油比例增加而增加的主要原因。2.2.2氮氧化物排放在柴油机工作过程中，进气中的氮气和氧气在燃烧室内的高温高压条件下将发生化合反应，生成氮氧化合物气体，由于氮气和氧气反应需要足够高的能量且反应缓慢，因此，影响氮氧化物生成的关键因素为高温、氧含量以及高温持续时间。图5为发动机燃用不同燃料时NOx的排放情况。从图5中可看出，燃用MBFT时的NOx排放相对0#柴油明显降低。这是因为虽然MBFT含氧量较大，有利于NOx的生成，但此时缸内温度的降低起到了决定性作用。MBFT中生物柴油比例的增加使缸内温度增加，从而使NOx排放有所增加，但增加幅度不明显。2.2.3一氧化碳排放柴油机排气中的CO主要产生于燃油的不完全燃烧，燃烧过程中CO会在高温富氧的条件下被氧化成CO2，因此，最终的CO排放量是由缸内温度与过量空气系数所共同决定。图6为发动机燃用不同燃料时CO的排放情况。由图6可知，外特性下，燃用MBFT时的CO的排放量相对0#柴油明显降低，尤其是在中低转速下。这是因为在低转速下，MBFT的含氧量提高了过量空气系数，使图5发动机燃用不同燃料时的NOx排放Fig.5TheNOxemissionofenginefueledwithdifferentfuels1000120014001600180020002200240026002800转速/r·min-10#MB10FTMB20FTMB30FTFTNOx排放/10-32.01.91.81.71.61.51.41.31.21.1图4发动机燃用不同燃料时的碳烟排放Fig.4Thesootemissionofenginefue
【参考文献】：
期刊论文
[1]国V柴油机燃用柴油/生物柴油排放性能试验[J]. 楼狄明,孔德立,强蔷,胡志远,谭丕强,周毅. 农业机械学报. 2014(09)
[2]乙醇-生物柴油-柴油混合燃料对柴油机性能和排放的影响[J]. 雷基林,申立中,毕玉华,谭泽飞,陈泓,刘少华. 农业机械学报. 2012(11)
[3]F-T柴油对电控高压共轨柴油机性能及排放影响的研究[J]. 刘立东,宋崇林,朱广艳,潘锁柱. 燃料化学学报. 2011(01)
[4]发动机燃用生物柴油的常规和非常规排放特性[J]. 李博,楼狄明,谭丕强,胡志远,张斌. 内燃机工程. 2009(05)
[5]清洁燃料F-T柴油在柴油机中应用的研究[J]. 黄勇成,周龙保,蒋德明. 内燃机工程. 2005(05)
本文编号：3511899
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