生物油/乙醇/柴油混合燃料在柴油机上的应用 生物油/乙醇/柴油混合燃料在柴油机上的应用

生物油/乙醇/柴油混合燃料在柴油机上的应用

  • 期刊名字:拖拉机与农用运输车
  • 文件大小:187kb
  • 论文作者:何建宏,袁晓东,郭和军,曾庆平
  • 作者单位:第二炮兵工程学院,海军后勤技术装备研究所
  • 更新时间:2020-09-30
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论文简介

第35卷第拖拉机与农用运输车Vol 35 No. 12008Feb.,2008生物油/乙醇/柴油混合燃料在柴油机上的应用何建宏,袁晓东2,郭和军,曾庆平1(1第二炮兵工程学院西安71002;2.海军后勤技术装备研究所,北京10002)摘要:生物淘/乙醇/柴油混合燃料( BE-diesel)互溶蚀好、稳定性高,能有效地降低发动机有害物排救;当柴油含量一定时增加生物油的添加量可以提高混合燃料的低热值和十六烷值,有助于提高动力性能,是较有发展潜力的替代燃料。本文主要从理化性质、穗定性、动力性能和排放等方面介绍 BE-diesel应用于柴油发动机的研究进展,并指出其发展方向关键词:乙醇;柴油;生物油;柴油机中图分类号:TK42;TH058文献标识码:A文章编号:1006-0006(2008)01-0010-02Application of Biodiesel-Ethanol-Diesel Blend Fuel on Diesel EngineHE Jian-hong, YUAN Xiao-dong, GUO He-jun, ZENG Qing-ping(1. The Second Artillery Engineering College, Xi'an 710025,China2. Navy Logistic Technology and Equipment Institute, Beijing 100072, ChinaAbstract: Biodiesel-ethanol-diesel blend fuel( BE-diesel)has good intersolubility and stability, it reduce pollutantemissions released by diesel engine; when diesel concentration is stated, the low heat value and cetane number of theiesel can be increased by increasing biodiesel concentration, and it helps to improve the engine s performance, obviouslyBE-diesel is a potential altemative fuel. This paper introduces research progress of BE-diesel on its properties like physicaland chemical characteristics, stability, performance and emissions and so on, and shows its trendsKey words: Ethanol; Diesel; Biodiesel; Diesel engine乙醇和生物油都是可再生清洁能源,乙醇含氧量高但热值低、 BE-diesel硫含量低,降低SO2的排放;十六烷值低,柴油机燃用乙醇/柴油混合燃料(FDF)存在着火性能差2)乙醇十六烷值过低,增长了滞燃期,柴油机燃用乙醇柴油需要和功率下降较多等问题;生物油十六烷值高、热值比柴油略低,但含微调喷油提前角,而加入的生物油十六烷值高于柴油,可以弥补乙醇氧量低燃用生物油或生物油/柴油混合燃料排放降低幅度不大。在的不利影响缩短 BE-diesel滞燃期,使得喷油提前角无须调整乙醇柴油混合燃料中加人生物油,可弥补乙醇和生物油各自的不足。3)生物油和乙醉的低热值均低于柴油,使 BE-diesel的低热值也多科技工作者研究了 BE-diesel的物化性质溶解性、稳定性降低将引起柴油机动力下降油耗增高;以及柴油机燃用该混合燃料的性能排放等特性,做了大量试验,试4)乙醇黏度低挥发性好可以提高 BE-diesel的流动性能和雾验表明柴油机燃用 BE-diesel可行性较高,本文从以下几个方面进行化性能促进了缸内混合气的均匀分布,使燃烧更有效率;阐述。5)生物油闪点高出柴油很多, BE-diesel遇到明火发生爆炸燃烧1 BE-diese的理化性质的危险性要小得多。闪点可以鉴定油品发生火灾的危险性,燃点越低,燃料越易燃乙醇生物油与石化柴油的燃料特性见表1。、g表1乙醇、生物油和石化柴油的部分物化性质2互溶性及稳定性的研究Tab 1 Physical and Chemical Properties of Ethanol, Bio-diesel生物油互溶性和稳定性是混合燃料实际应用的先决条件,而且对燃料乙醉棕糊油菜籽油大可油能保持均匀稳定的最低温度有一定要求。研究表明生物油能有效促进乙醇和柴油互溶, BE-diesel互溶性及稳定性要远好于乙醇柴油混密度/(g·m1)0.790.820.820.820.8-0.85合燃料。闪点/℃Prommes Kwanchareon(4)室温下测试了由纯度95%,9.5%64.3-7051~59.745.7-5645低热值/(k·g-1)2733.532.832.799.9%的乙醇棕榈油甲酯及柴油混合而成的三组溶液的互溶性、稳定性以及乙醇含水率的影响,为了方便比较,每组的各组分浓度梯度黏度/(Pa·s)20℃)(37.8℃)(40℃)(40℃)相同。第一组,95%的含水乙醇与柴油不能互溶,而生物油分别与柴(O02)/%油和乙醇都可互溶,添加10%(体积比)以上的生物油可促进95%乙(S)/%0.012醇与柴YH出中国煤化工性不佳,七天后出现相从表1中可以看出,柴油中掺混乙醇和生物油后具有以下特点:分离;第任意比互溶(离心机1)乙醇含348%的氧生物油含氧约10%理论空燃比较低降混合)NMHG乙醇/柴油混合溶液低了对柴油机进气系统的要求,有利于燃料完全燃烧,降低排放,(D60E40,D60)相分离,但是添加10%(体积比)以上收稿日期:2007-03-2810何建宏等:生物油/乙醇柴油混合燃料在柴油机上的应用的生物油后,各混合溶液均能保持均匀稳定;第三组,互溶性与稳定性高柴油含量的 BE-diesel的NO,排放较柴油的多,在中、高负荷试验结果与第二组相同,乙醇含水量微小的差异影响很小。同时随着时随着负荷的增加NO,排放增加而且0样柴油的NO,排放最低,其温度降低生物油-乙醇柴油的互溶性降低在温度低于10℃时,乙醇它三种燃料的NO,排放比较接近但均高于柴油的。在相同转速柴油加入生物油后易出现凝胶现象这是不利于实际应用的和负荷下使用含氧燃料时柴油机的燃烧在更强的氧化性气氛下进乙醇菜籽油甲酯和柴油的互溶性研究中,菜籽油甲酯分别行因此更容易形成NO,。含有乙醇的混合燃料的滞燃期长预混燃和乙醇、柴油的互溶性在-10℃,0℃,20℃都没有问题而在-10℃烧量增加,等容燃烧程度增加提高了柴油机的燃烧温度,也是NO,排时三组分混合液互溶性较低,从三元系相图中可以看出,-10℃时单放增加的原因之一。而在低负荷时燃料甲酯的喷油和着火提前仍然相区域不到20℃时的单相区域的一半,为促进稳定互溶需加入较多使得其NO,排放高于柴油。但含有高汽化潜热乙醇的混合燃料因燃的菜籽油甲酯。烧温度低,反而使 D60EOM10和EOM0的NO,排放低于柴油的。国内最近的研究5-6表明生物油是乙醇柴油很好的助溶剂而而有研究9表明低柴油含敏的 BE-diesel的NO排放是相当低且生物油含量越高则乙醇柴油互溶越好。的在柴油想2000t/min时RME58D40E2排放约450×10-63动力性能和燃油经济性的研究RME325D2l.5F46NO,排放不到150×10-6,RME29D6E65NO,排放乙醇和生物油热值低于柴油,柴油机燃用BEdl动力性能轻约8oxl0°,可以看出NO,排放随柴油含量减少而降低。而柴油机微下降为了保证相同的做功能力需要喷射更多体积的燃料,燃油燃烧纯柴油NO,平均排放均在10010°以上低柴油含量的BE消耗率有所增高但是因为单位体积的 BE-diesel热值低,校正功率dcd的NO排放优势显著仍低于校正预期值。综上所述,对比柴油, BE-diesel醛类等碳氢化合物略有增加,高Pang Xiaobing等7配制的B20EsD75的混合燃料在台架试验柴油含量的 BE-diesel的NO,排放增多,但是所有BEd的HC,中,对比同条件下柴油机燃用柴油的功率和油耗数据, BE-diesel在CO和PM总体降幅很大低柴油含量的 BE-diesel的NO,排放较低1200r/mim功率下降4.4%,转矩下降4%,耗油率增加5%,160总体上说明 BE-diesel对环境更友好。r/min功率下降2.6%,转矩下降2.5%,耗油率增加1%,2000r/min为了同时降低噪声NO,和碳烟排放,可以使用废气再循环来降功率下降4%,转矩下降4%,耗油率增加3%,2400m功率下降低NO,排放并控制微粒排放不比使用纯柴油时的高。对于装有选3.6%,转矩下降4%,耗油率增加4%,2800ym功率下降5%,转择性催化还原器的排气系统还能用排气中的HC将NO,还原成N2,矩下降5%,耗油率增加65%;在不同载荷下所测得动力性能和燃达到同时降低HC,NO,和微粒的目的。油消耗率也呈相同趋势:10%载荷实测功率下降11%,转矩下降5结束语6%,耗油率增加15%,25%载荷实测功率下降3%,转矩下降4%,耗BE-diesel互溶性好,稳定性高混合比例灵活,不需要改动柴油油率不变,50%载荷实测功率下降7%,转矩下降6%,耗油率增加机结构就能应用于柴油机,动力性能和燃油经济性下降幅度很小,能%,75%载荷实测功率和转矩都下降5%,耗油率增加7%,100%有效地降低发动机有害物排放;生物油在低温时发生凝胶现象,与矿载荷实测功率和转矩都下降4%,耗油率增加3.5%。物柴油相比更容易氧化,生成沉淀物和胶质的倾向较高,不利于实际上述试验中,2000/mn,25%载荷耗油率不变,可以解释为乙应用,如何控制 BE-diesel的NO,和醛类等有害物排放这些都是需醇和生物油自身携氧,可以提高燃料燃烧的完善程度,乙醇有助于低要进一步研究的内容。但是瑕不掩瑜, BE-diesel是较为理想的石化负荷下稀混合气的燃烧这两个积极因素可以提高燃料的动力性能,能源的替代燃料之一。降低油耗。量燃油消耗率常被用来衡量乙醇柴油的燃油经济性和能效参考文献若将发动机燃油消耗率按低热值折算成当量柴油消耗率, BE-diesel[1] VARESE R, VARESE M. Methyl Ester Biodiesel: Bpportunity or Necessity的燃油经济性会更接近纯柴油;另外发动机燃用 BE-diesel功率下降[J]. Inform,1(7):816-824[2] SRIVASTAVA A, PRASAD R. Triglycerides-based Diesel Fuels[J].Renew-幅度在车辆实际运用可以接受的范围内。able and Sustainable Energy Reviews, 2000. 4(2): 111-133.柴油机燃用 BE-diese排放的研究[3]盛梅李为民邬国英生物油研究进展刀中国油脂x0,28(4)56-7柴油机的燃烧过程主要是扩散燃烧燃料燃烧是不完全的,因而4] PROMMES Kwanchnroon, APANEE Luengnaruemitch, SAMAl Jai-In. So导致部分氧化产物的出现,如CO,HC,醛类等,此外氮在高温下氧化bility of a Diesel-biodiesel-ethHnol Blend, its Fuel Poperties, and its Emiseion生成NO,。乙醇和生物油含氧,从理论上讲可以显著改善燃烧过程的完善程度,减少CO,HC,醛类等的排放,烟度显著降低。[5] SHI X, YUA Y, HE H Emission Characteristics Using Methyl Soyate-ethanol研究结果显示柴油机燃用 BE-dhesel和纯柴油在低负荷下,diesel Fuel Blends on a Diesel Engine[ J]. Fuel, 2006, 84(12-13):1543-1549[6]李玉芹曾虹燕生物油多组分体系溶解度研究[刀]应用能源技术,200各组混合比例不同的BEdl排放中CO,HC含量与使用纯柴油差(1):1~4别不大;在高负荷下, BE-diesel都有明显下降,D8BlE和[7] PANG Xiao-bing, SHI Xiao-yan, MU Yu-jing, al. Characteristics of Carton-D80B15E5这两组混合燃料废气排放中CO含量降幅最大,达60%之yl Compounds Emission from a Diesel-engine Using Biodiesel--thanod-diesel多,D85B15F0和D80B15E5两组HC排放量优势最明显,降幅都在Fuel[ J]. Atmospheric Environment, 2006, 40(36): 7057-706580%以上,从总体数据上可分析得出结论:乙醇含量高的 BE-diesel[8]何邦全王建听乙醇柴油/甲酯混合燃料的燃烧与排放特性[刀]内燃的CO排放低,而生物油含量高的 BE-diegel的HC排放低中国煤化工Pang Xiaobing等以豆油甲酯配制的B205D5的 EB-diesel在4ULIS P Influence o Fuel2400r/min时,HC,CO减少10%~20%,PM减少最多可达37%,排CNMHGJ]. Renewable Energy放废气中甲醛和苯甲醛均约减少45%,乙醛和丙醛均约增多20%,2006,31(15):2505-2512丙酮增多20%-80%,其他醛类、酮类等碳氢化合物排放有不同程度作者简介:何走金(1981-),男硕士研究生,主要研究方向为内燃机清洁代用的增加,NO,有约10%的增幅。

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