柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

汽油多环芳香烃排放的试验研究

为了解三元催化器对汽油燃烧过程中多环芳香烃生成的影响,在HL495IQ电喷汽油机上进行了台架试验,通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析仪测试了几种多环芳香烃的排放量。试验结果表明,排气温度在200~600℃时,多环芳香烃主要源于未完全燃烧的燃油;排气温度在600~800℃时,随温度的升高燃油裂解出更多的自由基团,从而促使生成更多的多环芳香烃。在三元催化器中存在着多环芳香烃的合成与转化2个趋势,哪个趋势占主导地位取决于多环芳香烃各自的性质和反应条件。     

柴油机多环芳香烃排放规律的研究

选用色谱－质谱联用中的选择离子检测技术研究了柴油机多环芳香烃放规律，分析了苯并药芘来源，并采用１３工况法测定了１４种曲环芳香烃物质的比排放量。结果表明，多环芳香烃排放量随着工况的改变有很大的变化；苯并芘完全是在燃料燃烧过程中的；有较多苯环的多环芳香地烃比排放量小，而具有较少苯环的多环芳香烃比排放量大。     

菜籽油生物柴油化学动力学机理的构建

采用气‐质联用仪测量了以菜籽油为原料制备的生物柴油的酯类组成成分和比例,根据主要组分的分子式和含量,拟合得到生物柴油的分子式。确定了以丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料来替代生物柴油,采用“叠加法”构建得到一种新的生物柴油化学动力学机理。通过对影响主要污染物生成的基元反应进行敏感性分析,筛选出新机理中需要修正的基元反应。调整指前因子修正化学反应速率常数,模拟不同扰动下CO2和C2 H4的摩尔分数,分析模拟结果与试验结果的平均误差。研究结果表明：生物柴油的拟合分子式为C19 H36 O2;丁酸甲酯和正庚烷组成的混合燃料在分子式、分子量、黏度等方面较丁酸甲酯与实际的生物柴油更为接近,可用来替代生物柴油;在指前因子略增大的扰动下,新机理计算的CO2和C2 H4摩尔分数的平均误差均较小。     

汽油车排气颗粒物中多环芳香烃的实验研究

使用气相色谱质谱联用仪对4辆满足国Ⅳ排放标准的汽油车排气颗粒物中的16种多环芳烃进行实验研究.研究结果表明:汽油车中4环PAHs含量最大,2环PAHs含量最小;排放量最大的2种PAHs为荧蒽和芘;从不同PAHs的毒性当量因子来看,汽油车尾气的毒性高于柴油机尾气,而缸内直喷汽油车尾气的毒性高于气道喷射汽油车.     

生物柴油燃烧过程中氧、氮元素的迁移历程分析

在丁酸甲酯化学反应机理的基础上,添加了详细的NOx生成机理,得到包含214种物质和1 241个基元反应方程式的生物柴油机理.运用均质零维反应器模型,计算了燃烧过程中各基元反应的ROP(Rate of production,ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式.通过ROP分析,阐明了生物柴油燃烧过程...     

多因素匹配降低生物柴油发动机NO_x排放的数值模拟

利用CFD-FIRE软件对1台燃用生物柴油的直喷自然吸气式柴油机建立了喷雾和燃烧计算模型,并进行了模型修正。基于正交试验法进行数值模拟计算,考察了供油提前角、EGR率、喷雾夹角和喷孔直径4个因素对生物柴油发动机NOx排放的影响。通过极差分析与方差分析,确定了因素的主次关系,并对最优化匹配方案进行了预测。研究结果表明,EGR率为影响NOx生成的最显著因素,其次分别为喷孔直径、供油提前角及喷雾夹角。最佳匹配方案:供油提前角为7°CA,EGR率为0.15%,喷雾夹角为150°,喷孔直径为0.27 mm。     

燃料改性与进气预处理降低甲醇-柴油 PA Hs 的数值模拟

通过构建由228种组分和1584个基元反应组成的甲醇‐柴油 PAHs计算模型,研究了燃料改性方案、空气稀释比以及过量空气系数、初始温度,初始压力对甲醇‐柴油PAHs的影响。结果表明,甲醇‐柴油PAHs模型能准确预测甲醇‐柴油燃烧过程中的反应温度,甲醇摩尔分数,反应中间产物CO ,CO2,O2浓度随时间的变化规律和着火延迟。通过进气预处理,降低空气稀释因子可以有效降低甲醇‐柴油燃烧过程中 PAHs的浓度;采用氢气、甲烷作为燃料添加剂进行燃料改性可以有效改善油气混合,提高火焰温度和火焰的绝热燃烧速度,有利于 PAHs的氧化分解。提高过量空气系数可以增加反应中间产物H和OH自由基的数量,降低芳香烃各组分的浓度;提高反应的初始温度,降低反应初始压力,使得燃烧化学反应始点提前,有利于降低PAHs的浓度。     

在用柴油公交车燃用生物柴油的试验研究

对上海在用国Ⅱ柴油公交车燃用石化柴油-废弃油脂制生物柴油混合燃料的经济性、动力性和排放性能进行了试验研究.试验结果表明,在用国Ⅱ柴油公交车燃用BD5的燃油经济性与柴油公交车基本相同,最大轮边功率降低约2%,加载减速法烟度平均降低约17%;燃用BD10的燃油经济性比柴油公交车略差,最大轮边功率降低约4%,加载减速法烟度平均降低约35%.     

展望生物柴油技术的市场前景

生物柴油是生物质能的一种形式,其主要成份为通过动植物油脂转化而来的高级脂肪酸的低碳烷基酯混合物,以其物化性能与石化柴油相近,并可以直接代替石化柴油或与普通石化柴油以任意比例互溶代替石化柴油使用而得名。由于得自于动植物油脂的生物柴油与得自于石油的石化柴油相比,生物柴油具有环境友好、在使用过程中降低有害废弃物排放等多方面环保优点,加之占世界能源消耗量40%的石油因资源量极为有限,造成原油和燃料油市场价格巨幅波动,生物柴油作为一种优质生物质可再生能源,自二十世纪九十年代以来在世界范围内形成了研究开发热潮,并已经形成快速发展的产业。本文的仅对生物柴油化学生产技术及其经济发展作一些浅谈。     

正庚烷掺烧甲醇时炭烟和PAHs生成的数值模拟

利用Chemkin—Pro软件中的均质压燃模型,采用正庚烷详细化学动力学机理和炭烟生成氧化机理,模拟了甲醇对正庚烷燃烧时炭烟生成的影响。模拟结果表明:随着甲醇含量的增加,炭烟生成量减少,炭烟颗粒直径变小;掺入少量甲醇时,炭烟颗粒平均直径明显变小;当含甲醇量达到15%时,平均颗粒直径稍有变小;正庚烷中加入甲醇后,燃料中含氧量增加,有更多的炭烟气态前驱物和PAH被氧化,从而抑制了炭烟的生成。     

生物柴油发动机润滑油氧化衰变特性模拟研究

在柴油机油中分别加入不同比例的生物柴油和矿物柴油,通过高温氧化试验对柴油机油的氧化过程进行了模拟。结果显示,加有生物柴油的柴油机油与加有矿物柴油的柴油机油相比,前者氧化后黏度和酸值较高,正戊烷不溶物较多,碱值下降较明显,表明生物柴油比矿物柴油更易促进柴油机油氧化衰变。     

车用柴油机燃用生物柴油PAHs排放特性试验研究

在发动机台架上对一台车用直喷式增压柴油机燃用生物柴油和柴油PAHs的排放特性进行试验,排气巾颗粒相和气相PAHs分别用玻璃纤维滤膜和PUF/XAD-2/PUF吸附管采集,用色谱-质谱联用仪对PAHs进行定量分析.结果表明:发动机燃用生物柴油时PAHs排放浓度较燃用柴油时下降了30.4%～57.8%;燃用生物柴油时PAHs排放中对人体极为有害的苯并(a)芘浓度较燃用柴油时下降了56.6%～94.9%.     

酸化油生物柴油碰壁试验研究

为研究酸化油生物柴油作为车用柴油机代用燃料的可行性,对高压容器内酸化油生物柴油的碰壁现象进行了试验研究,分析了碰壁距离和碰壁角度对酸化油生物柴油碰壁过程的影响。试验结果表明：酸化油生物柴油碰壁后油束形态与柴油相似,与柴油相比,酸化油生物柴油的扩散直径和卷吸高度略大;随碰壁入射角的增大,酸化油生物柴油雾注上游半径减小,下游半径增大,卷吸高度变化不大,近壁区油气卷吸运动加强;随着碰壁距离的增加,酸化油生物柴油喷雾体的扩散直径和卷吸高度有所减小,近壁区油气卷吸运动减弱。     

生物柴油排放特性试验研究

组建了由德国申克动态测功机组成的发动机试验台,利用该试验台对生物柴油的排放特性进行了研究,结合GB 17691—2005排放限值,对生物柴油的排放特性进行了评价。研究结果表明,生物柴油发动机的排气污染物中CO降低了10.4%,HC降低了50.5%,烟度降低65.9%,但是NOx排放量有所升高,幅度为12.9%;除了NOx,生物柴油的其他排气污染物都满足第Ⅴ阶段的要求。推迟供油可以有效降低生物柴油的NOx排放。     

天然抗氧化剂对生物柴油燃烧特性的影响研究

针对生物柴油氧化安定性较差的特点,在调和油B20中添加天然抗氧化剂,改善生物柴油的氧化安定性.通过发动机台架试验,测量了标定转速、不同负荷时,分别添加迷迭香与茶多酚两种抗氧化剂的生物柴油K1B20和K2B20的示功图,并与燃用柴油B0、生物柴油B100以及调和油B20进行对比,探讨了抗氧化剂对柴油机燃烧过程的影响.结果表明:低负荷时,与燃用B0相比,燃用B100的最高燃烧压力、最大压力升高率升高,瞬时放热率峰值降低,滞燃期缩短,燃烧持续期延长;与燃用B20相比,燃用K1B20和K2B20的压力曲线与瞬时放热率曲线形状以及燃烧特性参数基本相同.全负荷时,随生物柴油掺混比的增加,最高燃烧压力降低;燃用K1B20和K2B20的最高燃烧压力升高,对应的曲轴转角略有延迟,最大压力升高率峰值基本相同,对应曲轴转角延迟.燃用K1B20和K2B20对柴油机的输出功率影响不大,与B20相比,滞燃期与燃烧持续期略有缩短,排气温度有所降低.     

我国生物柴油的发展状况及产业化前景

介绍生物柴油的性能优势、我国及国外生物柴油的发展状况以及我国生物柴油的产业化前景。     

气缸壁涂加催化剂对均质压燃发动机燃烧特性的影响

通过修改CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对气缸壁涂有催化剂的HCCI燃烧过程进行了数值计算。对比分析了缸内催化燃烧对HCCI发动机的着火时刻及NOx排放的影响;讨论了当气缸壁涂有催化剂时进气温度、进气压力、压缩比、过量空气系数及催化剂种类等多种工况参数对HCCI燃烧特性的影响。