正文:摘要:本文总结了生物柴油的优点,分析了生物柴油在石化柴油机上的应用现状。生物柴油的性能要好于石化柴油,生物柴油是再生的新能源,能够长久的利用,针对生物柴油需要深入的研究,开发生物柴油喷射系统,改善生物柴油的喷雾特性,提高燃烧效率,得到更好的排放性能。
关键词:生物柴油,喷雾特性,喷射系统
中图分类号:TK421. 4 文献标识码:A
概要
至2009年8月底,我国机动保有量为180018512辆。其中,汽车(含三轮汽车和低速载货汽车)71856993辆,摩托车92387571辆。(中国新闻网)。汽车给我们带来便利,时也产生了能源危机与环境问题,日本、德国和美国的汽车耗能分别占到了终端消费的23%、24%和31%,OECD国家平均是27%,中国现在是6.2%,这个比例无疑会继续上升。在日本一辆汽车的年均耗油是1.1吨(标油换算),美国是2.2吨,而中国是2.1吨。汽车成为能源消耗及环境污染的大户。
石化燃料的消耗必然导致人们寻找代替燃料。生物柴油已经是人们关注已久的燃料,它有很多优点:可再生,有优良的理化和排放性能。燃用生物柴油后,发动机燃烧始点提前、最高燃烧压力增加、最高燃烧温度上升
[1]。生物柴油的氧量远远的高于石化柴油,所以体现了它优良的性能:着火滞燃期会缩短,碳烟的生成就会低于石化柴油;滞燃期缩短,气缸内的最高压力降低,氮氧化物的生成率降低;含氧量高,可以使C,H化合物充分的燃烧,减少CO,HC化合物的排放。所以只要改善生物柴油的喷雾性能,那么就可以很好的改善排放的性能。
表一 生物柴油和0
#的理化性质
性能指标 |
0#柴油 |
生物柴油 |
密度(20℃,kg/m3) |
858.1 |
878.5 |
运动黏度(40℃,mm2/s) |
3.3 |
5.0 |
色度 |
16 |
11 |
冷滤点(℃) |
2 |
2 |
倾点(℃) |
0 |
0 |
闪点(闭口, ℃) |
72 |
170 |
硫(%) |
0.026 |
0.008 |
水分(%,V/V) |
痕量 |
痕量 |
灰分(%) |
0.06 |
最大0.03 |
酸值(mgKOH/g) |
0.062 |
0.03 |
芳烃(%) |
33.6 |
0 |
碘值(gl/100g) |
1.9 |
105 |
十六烷值 |
43 |
51 |
馏程(90%,℃,) |
355 |
350 |
含氧量(%) |
0 |
10 |
分析生物柴油与石化柴油的理化性质,分析到很多优点:
- 生物柴油的密度高于石化柴油,在同样的喷油系统中,喷入生物柴油的质量会高于石化柴油,但由于生物柴油的运动粘度,高于石化柴油,所以在喷油过程中两者的喷入质量近似。
- 冷滤点低,有利于发动机的低温启动型,特别是在寒冷的冬季,有优良的表现。在不需添加剂的情况下,冷滤点能够达到-20℃。
- 虽然生物柴油的运动粘度低,但也体现了另外一个优良的性质,具有较好的润滑性质,能够降低油泵、缸体、以及曲柄连杆的磨损。有利于延长发动机的使用寿命。
- 高含氧量以及高十六烷值,使生物柴油的燃烧特性明显好于石化柴油。随着排放要求的不断提升。生物柴油具有特别的优势。
- 生物柴油可再生,这是生物柴油另一个优点。随着石化柴油的不断消耗,生物柴油越来越的会走上一个新的台阶。生物柴油是可再生资源,几乎可以完全被微生物降解,相对于难降解的石化柴油,生物柴油对环境几乎没有污染。因为生物柴油的可再生,同时缓解了温室效应的增加,与石化柴油相比,生物柴油的碳是一个循环的过程,而石化柴油是不断的增加大气中的CO2总量。
- 生物柴油的含硫量低于石化柴油,SO2和硫化物的排放减少30%。提高空气的质量,并有效的降低酸雨的形成。
- 生物柴油的闪点高,有利于生物柴油的储存,运输。在使用方面具有良好的安全性。
综上优点:生物柴油的燃烧特性会明显的好于石化柴油。
华中科技大学以及香港理工大学,柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究
[2]表明:与燃用纯柴油相比, 燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程, 大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NO
X排放量的增大。燃用生物柴油可大幅降低微粒排放, 且随柴油中掺混生物柴油比例的增大, 降低程度也逐渐增大。长安大学,燃用生物柴油增压柴油机的性能和排放
[3]同样表明:与柴油相比,燃用B10 、B20 、B30 、B50 、B80 和B100 生物柴油的发动机碳烟排放平均降低了34.69 % ,NOx排放平均增加了25.01% ,HC 排放平均降低了33.05 %,CO 排放在满负荷下平均增加了11.13 %;虽然有效燃料消耗率有所增大,但有效能量消耗率平均降低了2.18 %;功率平均增加了5.34 %;生物柴油碳烟排放降低的百分比较NOx排放增加的百分比分别提高了7.01 %、15.37 %、14.17 %、10.45 %、6.73 %和4.39 %,因此,B20 掺混比最佳。
从上面的研究现状表明:生物柴油与石化柴油燃烧状况差异很大,NO
X、HC、CO以及微粒的排放具有明显的差异,这些都与生物柴油特有的性质有关。
- NOX排放量增加。影响NOX生成的因素主要是高温、富氧。生物柴油本身的含氧量高于石化柴油,同时生物柴油十六烷值、闪点高,造成着火延迟期缩短,燃烧反应速率快,缸内压力急速升高,温度升高。给与了NO
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