EGR技术对生物柴油混合燃料发动机性能的影响研究

为缓解柴油掺烧生物柴油导致的NO_(x)排放过高问题,将4190ZLC船用中速柴油机作为试验台架,通过AVL_FIRE软件建立燃烧室模型,并验证该模型准确性。设置生物柴油掺混比0~40%等4组变量,EGR率0~12.5%等4组变量,进行柴油机燃烧、性能和排放分析。结果表明,掺烧适量生物柴油能够降低柴油机缸内温度,降低Soot排放,但同时会导致NO_(x)排放明显升高;EGR的引入能够实现低温燃烧,显著降低NO_(x)排放,但EGR率过高会增加Soot排放。生物柴油掺混比B40、EGR率12.5%组合NO排放比原机降低47.7%,Soot排放质量分数比原机降低98.13%。本文结果将为柴油掺混生物柴油燃烧并结合EGR技术提供一定的研究方向。

美国内燃机车用B5生物柴油燃料

由于美国柴油法规、强制标准和规范的变化,美国铁路公司正在使用至多含有5%生物柴油的燃料(B5),并且内燃机车发动机将来可能使用生物柴油(高达20%)的混合燃料。尽管生物柴油已经在汽车燃油市场使用了很多年,但是对于机车发动机常规运行来说经验很少,机车制造商和铁路公司已经明确表达了他们的一系列关注,特别是采用高于B5燃油浓度的情况。文章总结了美国联邦铁路管理局(FRA)运输部提供资助的相关工作,以支持铁路行业评估生物柴油在机车应用的问题。详细阐述了美国调整生物柴油法规的初衷;评估B5和B20燃油对排放影响的试验流程;在机车发动机橡胶组件和燃油过滤组件中生物柴油的傅氏转换红外线光谱(FTIR)特性描述,以及采用傅氏转换红外线光谱对机车发动机燃油喷油器沉积物的特征描述。试验流程的目的在于评估不同生物柴油混合燃料对于机车发动机排放的影响。目前经过系统、可信、严谨设计并执行的机车燃油影响研究,进而形成具有显著统计学意义的结论非常缺乏,并且覆盖的机车类型数量极其有限。绝大多数机车生物柴油相关工作仅限于粗略展示相关项目,而对于铁路公司和法规制定部门的首要着眼点则在于了解使用生物柴油带来的排放影响,特别是NOx的排放。在本研究中,选用两种型号机车进行排放试验:一种是EMD SD70ACe型Tier 2机车;另一种是GE Dash9-44CW型Tier 1机车。采用两种基准燃油,传统EPA ASTM No.2-D S15(通常指超低硫柴油-ULSD)认证柴油燃料,以及商用加州空气资源委员会(CARB)标准ULSD燃油。采用同一批次大豆提炼B100燃油分别与EPA和CARB柴油按体积配比进行混合,制成5%和20%混合燃料。采用随机测试方法对6种试验燃油(EPA0、CARB0、EPA5、CARB5、EPA20和CARB20)的每一种都进行3次测试。对排放试验的结果进行分析以确定不同燃油对于排放影响的统计学关联,在其他研究和其他应用中出现的总排放和燃油经济性趋势在本研究中同样出现。生物柴油占比越大,CO、颗粒物排放越低,氮氧化物排放和燃油消耗越高。采用20%生物柴油混合燃料通常与0%和5%生物柴油有显著统计学区别,0%和5%生物柴油间没有显著的统计学区别。机车间的不同趋势可由不同排放等级、燃烧循环(4冲程、2冲程)以及润滑油消耗进行解释。

进口生物柴油调合燃料与进口柴油质量对比研究

通过分析、对比了解到，进口生物柴油调合燃料与进口柴油有12个相同的检验项目，有8个项目试验方法相同，进口生物柴油调合燃料多数质量指标高于或等同于进口柴油，10％蒸余物残炭、倾点和馏程等多数项目的技术要求与检验结果优于进口柴油对应项目，特别是硫的质量分数为不大于0．0010％，检验结果仅为0．0002％～0．0006％，比进口柴油中硫的质量分数0．42％～0．48％小许多倍，满足欧Ⅳ、欧Ⅴ指标的要求。生物柴油调合燃料的进口为改善柴油质量、减少发动机部件腐蚀、降污减排创造了条件，在应用上也优于进口柴油的性能。

生物柴油/柴油混合燃料喷雾特性

为了研究生物柴油及其与柴油混合燃料的雾化质量,在燃油雾化质量评价理论的基础上,采用高分辨率数码照相机对纯柴油、纯生物柴油以及两者混合燃料的喷雾特性进行了对比研究;计算分析了喷雾锥角、喷雾油滴的尺寸数目分布、尺寸累计体积分布、平均直径、特征直径和发散边界。结果表明:随着生物柴油掺混比的增大,喷雾锥角减小,喷雾油滴的平均直径增大,油滴尺寸数目分布曲线和累计体积分布曲线向大颗粒方向偏移,发散边界减小;大颗粒油滴数目增多和油滴的发散程度缩小,说明混合燃料中生物柴油的掺混比越大,雾化质量越差。

生物柴油调合燃料氧化安定性标准测试方法的现状和趋势

生物柴油调合燃料的氧化安定性是一个非常重要的指标。本文介绍了多种可用于测定生物柴油调合燃料氧化安定性的标准方法,比较了各种方法的差异及各自的优缺点,并且指出馏分燃料加速氧化法即石化行业标准SH/T0175(ASTM D 2274)以及油脂稳定指数法即Rancimat法(EN14112)是可能被普遍采用,并作为生物柴油调合燃料产品标准中氧化安定性指标的指定分析方法。其它标准方法如馏分燃料43℃贮存氧化法(SH/T0690,ASTM D 4625)、高温稳定性评价法(ASTM D 6468)、JFTOT法(GB/T9169,ASTM D 3241)以及汽油诱导期法(GB/T8018,ASTM D 525)可作为研究生物柴油调合燃料氧化安定性的辅助方法。同时对我国正在制定的生物柴油调合燃料B5和即将制定的B10、B20国家标准中氧化安定性指标和方法提出了建议。

柴油机燃用生物质燃油—柴油混合燃料燃烧特性的研究

在测定生物质燃油物理性能的基础上,将生物质燃油和柴油做各种配比,最后筛选出了生物质燃油:柴油(体积比)=1∶9的混合燃料与纯柴油进行了台架对比试验.结果表明:在发动机结构不变的情况下,燃用混合燃料1和混合燃料2是可行的,与纯柴油相比节油效果显著,节油率可分别达11.7%和6.6%,并有效降低了柴油机的排放污染,CO2含量分别降低了7.1%和4.5%.

高原环境EGR对生物质燃料柴油机性能的影响

为研究高原环境下EGR系统与燃用生物质燃料B25E5对柴油机性能和排放的影响,进行了柴油机台架试验研究。试验结果表明：燃用纯柴油时,外特性工况下的动力性随着EGR率的增大而降低,降低的幅度为3%-15%;负荷特性下,EGR率对柴油机的经济性无明显影响,缸内最高燃烧压力和最高燃烧温度随着EGR率的增大均降低。与纯柴油相比,燃用生物质燃料B25E5时,动力性有所下降,下降的幅度为2%-12%;燃油消耗率有所上升,开启EGR后,经济性最差,最大降幅达到29%;缸内最高燃烧压力和最高燃烧温度变化均不明显。在2 200 r/min的不同负荷工况下,燃用B25E5并开启EGR后,NOx排放量下降,平均下降幅度为35%,碳烟排放有小幅上升,平均增幅为16%,CO的排放量无明显变化。

添加乙醚和乙醇对发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料排放性能的影响

研究目的是评估使用乙醚和乙醇作为生物柴油-柴油混合燃料的添加剂时,对直喷式柴油发动机排放特性的影响。测试燃料分别为B30(体积分数为30%的生物柴油和70%的柴油),BE-1(体积分数为5%的乙醚,25%的生物柴油和70%的柴油)和BE-2(体积分数为5%的乙醇,25%的生物柴油和70%的柴油)。结果表明:与B30相比,BE-1的燃油消耗率略低;在发动机大负荷时,BE-1和BE-2排放的烟度急剧减少;BE-2的氮氧化物(NOx)排放量略高,BE-1和BE-2的碳氢化合物(HC)排放量略高,但一氧化碳(CO)排放量稍低。

全二维气相色谱法测定柴油和生物柴油混合燃料中7种脂肪酸甲酯含量

建立了全二维气相色谱法测定柴油和生物柴油混合燃料中7种常见脂肪酸甲酯（月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、软脂酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯）含量的方法。采用外标法定量,7种脂肪酸甲酯的标准曲线的线性相关系数r为0.999 13~0.999 97,检出限为2.2~5.2 mg,加标回收率在92.0%~104.0%之间,相对标准偏差为2.3%~4.7%（n=8）。方法操作简单、快速、重复性好,适用于柴油和生物柴油混合燃料中脂肪酸甲酯的测定。

生物柴油调和燃料理论热值比对分析

通过酯交换法在实验室制备了小桐子生物柴油、地沟油生物柴油和橡胶籽生物柴油,与0#柴油按照不同体积比配制出36种生物柴油调和燃料。计算生物柴油调和燃料的门捷列夫理论热值和质量分数理论热值,分别与测定热值进行线性拟合,得出最佳理论热值计算方法。结果表明:质量分数理论热值计算方法适用于小桐子生物柴油调和燃料;门捷列夫理论热值计算方法适用于地沟油生物柴油调和燃料;两种方法均适用于橡胶籽生物柴油调和燃料理论热值计算。

柴油机燃用乙醇—生物柴油—柴油混合燃料试验研究

先对0#柴油(D)和乙醇-生物柴油-柴油混合燃料(EBD)的部分理化性质进行了试验、计算和对比;再基于柴油发动机台架,研究了柴油机燃用替代燃料后,其动力特性、经济特性和常规排放特性的变化。研究结果表明:在外特性下,柴油机燃用EBD的功率和转矩相对D有0～2.84%的小幅度上升;在负荷特性下,EBD的油耗量和油耗率相对D有较大幅度的上升,在2 000r/min转速时,增幅分别为11.26%～12.14%和7.69%～34.69%,在1 700 r/min转速时,增幅分别为11.86%～12.48%和5.18%～19.28%;在发动机六工况循环下的常规排放中,EBD在CO,HC和碳烟减排方面的优势主要体现在中高负荷下,而在NOx减排方面的优势则主要体现在中小负荷的情况下。

生物柴油同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯预混燃烧对比研究

在CO_2/O2/Ar气氛下对生物柴油两种同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯的预混燃烧(当量比为0.8)进行了对比研究,重点分析了生物柴油替代燃料的同分异构化对燃烧主要产物、稳定中间产物以及自由基的影响,同时揭示CO_2对两种同分异构替代燃料燃烧的化学作用,给出了潜在典型污染物的生成趋势和规律。结果表明,CO_2的加入对两种燃料中重要的烟黑前驱物C2H2和C3H3具有抑制作用。CO_2的稀释和热作用对C2H2生成的抑制作用在丙酸乙酯火焰中更加显著,而对C3H3的抑制作用在丁酸甲酯火焰中更加明显,并且CO_2的化学作用可进一步加强对两种火焰中C2H2和C3H3生成的抑制。同时,CO_2的存在可有效降低两种燃料非常规污染物醛酮类产物的浓度,其中CH2O和CH3CHO的浓度在丙酸乙酯火焰中的减小更为显著。两种火焰中抑制CH2O生成的主要作用是CO_2的稀释和热作用,而CO_2的化学作用则是抑制CH3CHO生成的主导作用。由产物消耗速率分析得知,对丁酸甲酯消耗影响最大的化学反应是脱氢反应MB+H=H2+MB2J,而对丙酸乙酯消耗影响最大的则是分解反应EP=C2H5COOH+C2H4。

酸含量测定方法对比及其对生物柴油调合燃料质量的影响

针对生物柴油调合生产过程中由于酸含量测试方法差异而引起质量波动的问题,分析了GB/T 264-1983、GB/T 4945-2002、GB/T 7304-2000、GB/T 258-1988、GB/T 5530-2005、GB/T 9104-2008等涉及矿物柴油、生物柴油、抗磨剂等调合组分的质量标准中酸含量测试方法中的溶剂、滴定剂、终点判定等因素,指出了不同方法的优势和使用体系。生物柴油调合燃料(B5)生产中原料酸含量表征方式的不统一,密度的差异影响产品酸值合格率的控制。统一酸含量表征方式,选用适宜的试验方法,调整酸含量内控指标,根据矿物油密度优化调合比对控制生物柴油调和燃料(B5)酸值指标、稳定产品质量具有积极作用。

生物柴油-乙醇-柴油混合燃料的燃烧过程模拟与分析

为了研究生物柴油-乙醇-柴油混合燃料的燃烧特性,使用AVL-FIRE软件对纯柴油和B30E10(含30%体积分数的生物柴油,10%体积分数的乙醇和60%体积分数柴油的生物柴油-乙醇-柴油混合燃料)的缸内燃烧和喷雾过程进行模拟分析,将燃烧室进行切片,比较了两种燃料的速度场、压力场和温度场变化及变化规律。研究结果表明:在燃烧初期,B30E10燃烧比柴油慢,随着燃烧的进行,当燃油堆积于燃烧室凹槽后,B30E10在缸内的燃烧速度、压力和缸内温度均比柴油低。

生物制气-柴油双燃料发电机组噪声测量分析

用内燃机简易工程测量法对由南通柴油机厂2135AD发电用柴油机改装成的生物制气-柴油双燃料发电机组工作过程中进行了噪声测试分析,在标定工况下对双燃料发电机组进行了1/3倍频程噪声频谱分析,并与柴油发电机组进行了对比分析。结果表明:在生物制气对柴油的替代率最大时,双燃料发电机组的噪声要高于原机,且负荷增大,差距减小;发电机组的主要噪声为发动机的噪声,而发动机噪声中,进气噪声影响最大;在低频段,原机噪声较高,在高频段,双燃料发电机组噪声较高。

HRD-76柴油生物燃料的模型燃料构建

HRD-76作为典型的第二代柴油生物燃料得到广泛关注.本文通过匹配核磁共振光谱分析的官能团信息,选用2,6,10-三甲基十二烷和正十六烷作为HRD-76燃料的模型燃料.构建了模型燃料的化学反应机理,并对该机理的可靠性进行了验证.最后,利用该模型燃料对HRD-76燃料在不同条件下的着火延迟时间进行了模拟.该模型燃料与实验值和其他经典模型燃料进行了对比,结果表明,本文模型燃料具有简单、高效和精确的特点.模型燃料的构建为深刻认识HRD-76燃烧过程,实现燃烧反应流模拟研究奠定了基础.

B20生物柴油调合燃料在海洋船舶上的试用研究

介绍了中海油新能源公司生产的B20生物柴油调合燃料在海洋船舶上的试用情况,这是在我国第一次将高比例生物柴油调合燃料用于实际柴油机。700h的试用结果表明,船舶发动机使用B20生物柴油调合燃料时,发动机最高爆压、排气温度、油耗与石化柴油差别不大;对缸盖、喷油嘴和气阀等部件的拆检和积碳观察均无异常,说明B20生物柴油调合燃料可以作为船舶燃料安全使用。文中还讨论了使用中出现的油泥和油品浑浊问题。

研读GB/T 25199-2014《生物柴油调合燃料(B5)》标准及改进建议

我国于2014-06-01实行了GB/T 25199-2014《生物柴油调合燃料(B5)》及GB20828-2014《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》,本文通过介绍生物柴油及生物柴油调合燃料的性能,分析生物柴油及生物柴油调合燃料在国内外的现状及发展情况,对国内外生物柴油及生物柴油调合燃料相关标准的制定情况进行介绍,并将GB/T25199-2014《生物柴油调合燃料(B5)》同EN 590:2013《车用燃料-柴油-要求和试验方法》部分指标进行分析和比较,指出我国现行生物柴油调合燃料标准与国外先进标准间的差距,并提出改进建议。

EGR率对生物柴油调合燃料排放颗粒微观结构的影响分析

为深入探究燃料性质与燃烧环境改变对柴油机颗粒微观结构的影响,以不同EGR率条件下分别燃用柴油(B0)、生物柴油调合燃料(B50)的排放颗粒为研究对象,运用透射电镜测试技术结合分形理论,对颗粒基本碳粒子的微观结构参数、颗粒团聚体的形貌特征、团簇程度等进行测量与分析,结果表明,柴油中掺混生物柴油,导致基本碳粒子的层面间距、弯曲度减小,微晶尺寸略有增加;而引入EGR后,基本碳粒子的层面间距、弯曲度随EGR率的增加而增大,微晶尺寸逐渐减小。柴油中掺混生物柴油,颗粒间的团簇程度更加紧密;而EGR的引入会导致颗粒间的团簇程度减弱,使颗粒团聚体结构变得松散。

Age炼油厂首次生产生物柴油调合燃料

据油气在线休斯敦2005年5月26日消息，美国独立炼油商Age炼油公司位于圣安东尼奥的处理量为1万桶／天的炼油厂已经开始向市场供应生物柴油调合产品，这种生物柴油产品是以大豆为原料生产的生物柴油和柴油燃料按20：80混合的产品。