生物质燃油碳烟的形态、结构与组分研究

发布时间：2020-10-25 05:56

　　 生物质热解液化技术制备生物油是生物质能源利用的一种高效便捷的手段,而将生物油在一定条件下与柴油乳化制备的生物质燃油在燃烧特性方面完全符合柴油机对燃油的要求,生物质燃油的使用可以在很大程度上缓解化石燃料短缺所带来的能源危机。生物质燃油在柴油机中燃烧时不可避免的会生成生物质燃油碳烟,这些碳烟不仅会危害环境,更会加剧柴油机缸体的摩擦磨损,如何解决这些碳烟所带来的危害已成为人们关注的热点。本文在深入研究生物质燃油碳烟微观形貌、结构与组分的基础上,初步尝试了加入添加剂的方法改变燃油组分以期达到改变生物质燃油碳烟的特性,为生物质燃油在柴油机上的应用提供了一些基础数据。(1)对生物质热解液化的生物油进行了减压蒸馏的处理获得精制生物油,将精制生物油在一定的乳化条件下分别按Owt%、10wt%、20wt%和30wt%的比例与柴油进行乳化混合。然后对此混合油品进行室温燃烧,分别制得柴油碳烟(DS)、10wt%生物质燃油碳烟(BS10)、20wt%生物质燃油碳烟(BS20)和30wt%生物质燃油碳烟(BS30)。经过一系列现代化分析手段检测发现,碳烟的一次颗粒均为类球形结构,一次颗粒之间相互连接形成链珠状团聚物,其中BS20碳烟的一次颗粒直径最小,为32nm左右,其余碳烟的一次颗粒平均直径均在38nm左右。另外,BS30碳烟的石墨化程度最高,而BS20碳烟表面C=O和C-O-C基团含量最高,这可能归因于生物质燃油燃烧过程中复杂含氧组分的氧化程度不同。(2)采用前述相同的乳化工艺,制备出精制生物油含量为5wt%的生物质乳化燃油用作实际S195柴油机燃油。通过室温燃烧和S195柴油机空负荷运转10h分别得到不同的碳烟(BS5)和油底壳收集碳烟(BSS)及尾气管收集碳烟(BSE)。结果发现,碳烟的一次颗粒均为类球形结构,一次颗粒间相互连接形成链珠状团聚,但实际柴油机台架实验所制得碳烟BSS和BSE中均有不同程度的杂质,BSS碳烟一次颗粒的平均粒径最小为29nm左右,BS5碳烟一次颗粒的平均粒径约为38nm,而BSE碳烟一次颗粒的粒径则达到52nm左右。BS5碳烟的石墨化程度要高于柴油机实验所得碳烟,且BS5碳烟表面含氧官能团的种类和数量都高于柴油机所得碳烟,BSS表面含氧官能团含量又高于BSE。三种碳烟在微观形貌、结构与组分上是相似的,主要的差别来自于相应碳烟中的杂质组分。(3)以“海龙”燃油宝作为燃油添加剂,对室温燃烧条件下,5wt%生物质燃油添加“海龙”燃油宝前后产生的碳烟进行了对比。结果发现,加剂后碳烟BS5A和加剂前碳烟BS5在微观形貌上是相同的,均为球形碳烟一次颗粒团聚成的链珠状结构,且BS5A碳烟的石墨化程度要高于BS5,而BS5A碳烟中C-OH和C-O-C基团含量较低,而C=O官能团含量较高,可能是添加剂中的组分影响了碳烟的氧化过程。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

分子组分。其中的关键就是懼化剂的选择，Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ等人就采用了?ＨＹ型分子筛对化物灿进行催化裂解，该方法表现出优良的脱氧性，产物中芳香控量有明思提升。当然该技术也存在许多缺点：产物收率较低；积碳现象明显着勒碳覆盖在催化剂表面，催化剂迅速失活。??３碳烟微粒??１．３．１碳烟的形成??碳烟－？般是巧内燃机（韦要是柴油机）中燃料在燃烧过程中山于燃烧不充产化的碳质微粒，在摩擦学领域，更多的被称为烟贫。柴油机尾气微粒在国精确的定义是由美圃ＥＰＡ?（美国环保局）制定的：＂柴油机尾气气流稀释１．７’ＣＷ下时，通过含有碳氣化合物涂层的玻璃纤维滤纸，在滤纸上被过滤巧物质。＂柴油机尾气微粒中主耍成分即为碳烟，碳烟表面会吸附大量可溶机成分（ＳＯＦ，?ＳｏｌｕｂｌｅＯｒｇａｎｉｃＦｒａｃｔｋｍ，主要来自未燃尽燃油组分），另含有盐和念喊巧机祐等物质。團１．２所展示的即为柴油尾气微粒的成分。??＊咳稱的巧友化舍衡魔??

?第＾章化物质燃灿碳朋制备及分仍义法Ｉ出水??巧店器?｝＼?＼??滅骑＾?！??阁２．２减巧蒸馈装當阁??Ｆｉｇ?２．２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｃＬｍｍ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??２．２．３粘制生物质别１／柴灿乳化??获得的精制化物油燃烧特性虽有提升，値由于收率不高和燃烧特性有待的问题化不能单独应用于柴灿机中。将賴制化物质油巧柴灿乳化被认为是－－－单巧效的方法，考虑到大廣的精制化物灿参入会大火降低她品燃烧化能，先了精制生物灿含量为５ｗｔ％的乳化油进行尝试ｔｗｉ。乳化油的制备离不开乳化作化参考ＰＩＩ选用ＨＬＢ?（亲水亲油平衡）值为５．９的乳化剂，该乳化剂山Ｈ値４．３的Ｓｐａｎ８０和ＨＬＢ化１５．０的ＴｗｅｅｎＳＯ?Ｗ质量比５：１贊配而成。化配背５ｗ乳化灿时，先将１．６７ｗｔ％的Ｓｐａｎ８０加入到９３ｗｔ％的柴湘中，挽拌ｌＯｍｉｎ待化；将０．３３ｗｔ％的ＴｗｅｅｎＳＯ加入到５ｗｔ％的精制化物細中，充分揽拌；坡后将后液加入到化者中，摇匀后倒入Ｈ口烧瓶中，将剪切郭化机设置为１５００ｒｐｍ／ｍｉ水济加热至６５°Ｃ，乳化化巧即得到５ｗｔ％精制生物湘／柴油乳化灿（即为５ｗｔ物质燃油）。生物质燃油为乳白色液体，稳定不分层时间达％ｈ。图２．３为生原油、精制化物油、柴油生物质燃灿的外观图。??１９??

，板中必位于火焰正上方５ｃｍ高度，待酒精灯内燃料燃尽后，取下玻璃板，将??板正对火焰一面上的碳烟用药勺刮净，再買入真空干燥箱中保持ｌｌＯ’Ｃ烘干??最后将烘干后的碳烟在玛璃驅体中研磨，待研瞬成均匀细小粉末，收集已研??小的碳烟即为所需生物质燃油碳烟。其他油品碳烟的制各皆采取上述方法。??实验室酒精灯火焰产生碳烟的量比较少，虽化Ｗ符合各种现代检测设备对样??的需求，但是在考查碳烟的摩擦学特性时有较大量的使用，此方法制备的碳??略盈不足，为此，实验室自制了碳烟捕集装晋ｔ７Ｗ，可Ｗ制备较大量的碳烟。??．４为自制碳烟捕集器的原理图。生物质燃油在油槽中燃烧，产生的ＢＳ??ｏｍａｓｓ?ｓｏｏｔ，生物质燃油碳烟）沿若图示箭头方向流动，在进入冷左口套管部分??冷却舊管内管壁的低温会使ＢＳ遇冷凝集在内管壁上，其余未凝集下来的碳??随着气流进入净化管，被其中的碳化蛙泡沫陶瓷吸附，防止污染大气，燃烧??时间后，可将冷却奪管卸下并刮净内管壁中的碳烟，当巧换燃油时需对冷却??内管进行彻底清洁，收集到碳烟仍需在真空Ｔ燥御中１１０‘〇下烘干３ｈ，巧经??致驅磨，方能作为分析之用。部分分巧仪器需对碳朋样品进行更细致的预处??
【参考文献】

相关期刊论文 前3条

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本文编号：2855565