柴油機(jī)燃用煤基含氧混合燃料的燃燒及排放特性

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015柴油機(jī)燃用煤基含氧混合燃料的燃燒及排放特性左鵬，武志斐，王鐵，曹貽森，王文坤，孫秀全（太原理工大學(xué)車輛工程系，山西太原030024）摘要：在F-T柴油中添加不同比例的丁醇、生物柴油燃料，并與0#柴油做了燃燒及排放特性的對(duì)比研究。研究結(jié)果表明：混合燃料的預(yù)混合燃燒期、擴(kuò)散燃燒期、缸壓峰值與放熱率峰值均介于0#柴油與F-T柴油之間；相對(duì)于0#柴油，混合燃料燃燒始點(diǎn)提前，CA50增加，燃燒放熱中心向后推遲，燃燒放熱率第一峰值降低；所在相位提前，預(yù)混

2、合燃燒放熱量降低，有利于降低燃燒過程的最高溫度，實(shí)現(xiàn)低溫燃燒，第二峰值升高，擴(kuò)散燃燒所占比重增加；在轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，混合燃料（N10，N20和N10B10）的NOx排放量較0#柴油分別降低了23.40%，26.95%和23.25%，其中主要是NO的降低，NO2的排放量因?yàn)榈蜏厝紵炊杂猩仙?；外特性下，碳煙排放量較0#柴油分別平均降低71.47%，77.16%，68.80%。關(guān)鍵詞：煤基燃料；含氧燃料；燃燒；排放中圖分類號(hào)：TK427文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-5292（2015）11-1730-06DOI:10.13941/j.cnki.21-14

3、69/tk.2015.11.0220引言氧量高，和乙醇相比，其更適合作為發(fā)動(dòng)機(jī)的替代在傳統(tǒng)柴油機(jī)燃燒中，可通過提高燃料的十燃料。眾多學(xué)者對(duì)柴油正丁醇混合燃料開展了廣[8]六烷值來降低最高燃燒壓力和NOx排放，使燃燒泛的研究。Yao在一臺(tái)重型柴油機(jī)上，探討了不更加柔和。因此，長(zhǎng)期以來，人們認(rèn)為應(yīng)提高燃料同比例的柴油-正丁醇混合燃料的燃燒和排放特的十六烷值以改善柴油機(jī)的燃燒性能。隨著世界性，結(jié)果表明混合燃料降低碳煙與CO排放的效石油資源的日趨短缺和人們對(duì)環(huán)保要求的不斷果比較明顯，并且NOx排放和燃油經(jīng)濟(jì)性并沒有[9]提高，煤炭的清潔化利用與內(nèi)燃機(jī)代用燃料的開明顯惡化。Ch

4、otwichien的研究表明，與其他醇類發(fā)已成為能源領(lǐng)域廣為關(guān)注的焦點(diǎn)。F-T柴油，即燃料相比，柴油-正丁醇燃料更適合于壓燃發(fā)動(dòng)費(fèi)托合成的煤制燃料，是煤炭經(jīng)間接液化生成的機(jī)。煤基代用燃料，具有十六烷值高、硫和芳烴含量生物柴油是一種主要成分為脂肪酸甲酯的可低、H/C高等優(yōu)點(diǎn)。F-T柴油燃燒熱效率高，排放再生的含氧生物質(zhì)燃料，具有改善燃燒并降低碳[10]污染物少，被認(rèn)為是清潔高效的柴油機(jī)代用燃煙排放的潛力并且具有較高的運(yùn)動(dòng)黏度，有利料，是實(shí)現(xiàn)煤炭在內(nèi)燃機(jī)上清潔化利用的最佳載于改善混合燃料的潤(rùn)滑性能，從而保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的[1]體。研究表明，F(xiàn)-T柴油十六烷值高的特性使其精密偶件

5、不被磨損。燃燒提前，放熱率峰值降低，燃燒溫度降低，燃燒為了推動(dòng)煤炭清潔化利用進(jìn)程，擴(kuò)大煤制油[2]，[3]較柔和；柴油機(jī)燃用F-T柴油時(shí)能夠大幅降低的應(yīng)用范圍，研究燃料的理化特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能[4]HC，CO，NOx等的排放。但是，關(guān)于F-T柴油對(duì)的影響規(guī)律。本文以F-T柴油為基礎(chǔ)燃料，添加于碳煙排放的影響還存在分歧，大多數(shù)研究中F-含氧燃料丁醇與生物柴油，比較了兩種含氧燃料[5]，[6]T柴油能降低碳煙的排放，少數(shù)研究中碳煙稍對(duì)碳煙的降低效果，以及對(duì)NO2，NO生成機(jī)理的[7]有升高或基本不變。影響，從而得出高十六烷值燃料與含氧燃料的混F-T柴油與含氧替代燃料的摻混燃

6、燒是解決合燃燒對(duì)柴油機(jī)燃燒與排放特性的影響規(guī)律。F-T柴油擴(kuò)散燃燒期長(zhǎng)、碳煙排放量高等問題的1試驗(yàn)燃料及理化性質(zhì)有效途徑。正丁醇是一種新型生物質(zhì)燃料，與F-T試驗(yàn)所用燃料包括常規(guī)商業(yè)0#柴油、無水丁柴油有很好的互溶性，其單位熱值高于乙醇，含醇、生物柴油和潞安集團(tuán)提供的F-T柴油，其中收稿日期：2015-07-09。基金項(xiàng)目：山西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2014021024-3）。通訊作者：武志斐（1983-），男，山西大同人，副教授，博士，研究方向?yàn)檐囕v傳動(dòng)技術(shù)與新能源汽車。E-mail：wzfly83@163.com·1730·左鵬，等柴油機(jī)燃用煤基含氧混合燃料的燃

7、燒及排放特性0#柴油作為試驗(yàn)對(duì)比燃料。以F-T柴油為基礎(chǔ)配F-T柴油的高十六烷值特性使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒柔制丁醇體積分?jǐn)?shù)分別為10%和20%的F-T柴油-和，振動(dòng)降低，可實(shí)現(xiàn)低溫燃燒，但是也可能造成丁醇混合燃料，記為N10和N20；配制丁醇和生碳煙排放的升高，而含氧燃料能夠顯著降低碳煙物柴油體積分?jǐn)?shù)都為10%三元燃料，記為的排放。因此，本文所配制的混合燃料就是具有高N10B10。通過對(duì)N20，N10B10兩種燃料的性能分十六烷值特性的含氧燃料，具有同時(shí)降低NOx與析，比較丁醇與生物柴油對(duì)F-T柴油燃燒與排放碳煙排放的潛力。的影響規(guī)律。表1為各燃料的基本理化特