第35卷第拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車Vol 35 No. 12008Feb.,2008生物油/乙醇/柴油混合燃料在柴油機(jī)上的應(yīng)用何建宏,袁曉東2,郭和軍,曾慶平1(1第二炮兵工程學(xué)院西安71002;2.海軍后勤技術(shù)裝備研究所,北京10002)摘要:生物淘/乙醇/柴油混合燃料( BE-diesel)互溶蝕好、穩(wěn)定性高,能有效地降低發(fā)動機(jī)有害物排救;當(dāng)柴油含量一定時增加生物油的添加量可以提高混合燃料的低熱值和十六烷值,有助于提高動力性能,是較有發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂?。本文主要從理化性質(zhì)、穗定性、動力性能和排放等方面介紹 BE-diesel應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)的研究進(jìn)展,并指出其發(fā)展方向關(guān)鍵詞:乙醇;柴油;生物油;柴油機(jī)中圖分類號:TK42;TH058文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: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潔能源,乙醇含氧量高但熱值低、 BE-diesel硫含量低,降低SO2的排放;十六烷值低,柴油機(jī)燃用乙醇/柴油混合燃料(FDF)存在著火性能差2)乙醇十六烷值過低,增長了滯燃期,柴油機(jī)燃用乙醇柴油需要和功率下降較多等問題;生物油十六烷值高、熱值比柴油略低,但含微調(diào)噴油提前角,而加入的生物油十六烷值高于柴油,可以彌補(bǔ)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。在的不利影響縮短 BE-diesel滯燃期,使得噴油提前角無須調(diào)整乙醇柴油混合燃料中加人生物油,可彌補(bǔ)乙醇和生物油各自的不足。3)生物油和乙醉的低熱值均低于柴油,使 BE-diesel的低熱值也多科技工作者研究了 BE-diesel的物化性質(zhì)溶解性、穩(wěn)定性降低將引起柴油機(jī)動力下降油耗增高;以及柴油機(jī)燃用該混合燃料的性能排放等特性,做了大量試驗,試4)乙醇黏度低揮發(fā)性好可以提高 BE-diesel的流動性能和霧驗表明柴油機(jī)燃用 BE-diesel可行性較高,本文從以下幾個方面進(jìn)行化性能促進(jìn)了缸內(nèi)混合氣的均勻分布,使燃燒更有效率;闡述。5)生物油閃點高出柴油很多, BE-diesel遇到明火發(fā)生爆炸燃燒1 BE-diese的理化性質(zhì)的危險性要小得多。閃點可以鑒定油品發(fā)生火災(zāi)的危險性,燃點越低,燃料越易燃乙醇生物油與石化柴油的燃料特性見表1。、g表1乙醇、生物油和石化柴油的部分物化性質(zhì)2互溶性及穩(wěn)定性的研究Tab 1 Physical and Chemical Properties of Ethanol, Bio-diesel生物油互溶性和穩(wěn)定性是混合燃料實際應(yīng)用的先決條件,而且對燃料乙醉棕糊油菜籽油大可油能保持均勻穩(wěn)定的最低溫度有一定要求。研究表明生物油能有效促進(jìn)乙醇和柴油互溶, BE-diesel互溶性及穩(wěn)定性要遠(yuǎn)好于乙醇柴油混密度/(g·m1)0.790.820.820.820.8-0.85合燃料。閃點/℃Prommes Kwanchareon(4)室溫下測試了由純度95%,9.5%64.3-7051~59.745.7-5645低熱值/(k·g-1)2733.532.832.799.9%的乙醇棕櫚油甲酯及柴油混合而成的三組溶液的互溶性、穩(wěn)定性以及乙醇含水率的影響,為了方便比較,每組的各組分濃度梯度黏度/(Pa·s)20℃)(37.8℃)(40℃)(40℃)相同。第一組,95%的含水乙醇與柴油不能互溶,而生物油分別與柴(O02)/%油和乙醇都可互溶,添加10%(體積比)以上的生物油可促進(jìn)95%乙(S)/%0.012醇與柴YH出中國煤化工性不佳,七天后出現(xiàn)相從表1中可以看出,柴油中摻混乙醇和生物油后具有以下特點:分離;第任意比互溶(離心機(jī)1)乙醇含348%的氧生物油含氧約10%理論空燃比較低降混合)NMHG乙醇/柴油混合溶液低了對柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的要求,有利于燃料完全燃燒,降低排放,(D60E40,D60)相分離,但是添加10%(體積比)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機(jī)上的應(yīng)用的生物油后,各混合溶液均能保持均勻穩(wěn)定;第三組,互溶性與穩(wěn)定性高柴油含量的 BE-diesel的NO,排放較柴油的多,在中、高負(fù)荷試驗結(jié)果與第二組相同,乙醇含水量微小的差異影響很小。同時隨著時隨著負(fù)荷的增加NO,排放增加而且0樣柴油的NO,排放最低,其溫度降低生物油-乙醇柴油的互溶性降低在溫度低于10℃時,乙醇它三種燃料的NO,排放比較接近但均高于柴油的。在相同轉(zhuǎn)速柴油加入生物油后易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象這是不利于實際應(yīng)用的和負(fù)荷下使用含氧燃料時柴油機(jī)的燃燒在更強(qiáng)的氧化性氣氛下進(jìn)乙醇菜籽油甲酯和柴油的互溶性研究中,菜籽油甲酯分別行因此更容易形成NO,。含有乙醇的混合燃料的滯燃期長預(yù)混燃和乙醇、柴油的互溶性在-10℃,0℃,20℃都沒有問題而在-10℃燒量增加,等容燃燒程度增加提高了柴油機(jī)的燃燒溫度,也是NO,排時三組分混合液互溶性較低,從三元系相圖中可以看出,-10℃時單放增加的原因之一。而在低負(fù)荷時燃料甲酯的噴油和著火提前仍然相區(qū)域不到20℃時的單相區(qū)域的一半,為促進(jìn)穩(wěn)定互溶需加入較多使得其NO,排放高于柴油。但含有高汽化潛熱乙醇的混合燃料因燃的菜籽油甲酯。燒溫度低,反而使 D60EOM10和EOM0的NO,排放低于柴油的。國內(nèi)最近的研究5-6表明生物油是乙醇柴油很好的助溶劑而而有研究9表明低柴油含敏的 BE-diesel的NO排放是相當(dāng)?shù)颓疑镉秃吭礁邉t乙醇柴油互溶越好。的在柴油想2000t/min時RME58D40E2排放約450×10-63動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的研究RME325D2l.5F46NO,排放不到150×10-6,RME29D6E65NO,排放乙醇和生物油熱值低于柴油,柴油機(jī)燃用BEdl動力性能輕約8oxl0°,可以看出NO,排放隨柴油含量減少而降低。而柴油機(jī)微下降為了保證相同的做功能力需要噴射更多體積的燃料,燃油燃燒純柴油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為單位體積的 BE-diesel熱值低,校正功率dcd的NO排放優(yōu)勢顯著仍低于校正預(yù)期值。綜上所述,對比柴油, BE-diesel醛類等碳?xì)浠衔锫杂性黾?高Pang Xiaobing等7配制的B20EsD75的混合燃料在臺架試驗柴油含量的 BE-diesel的NO,排放增多,但是所有BEd的HC,中,對比同條件下柴油機(jī)燃用柴油的功率和油耗數(shù)據(jù), BE-diesel在CO和PM總體降幅很大低柴油含量的 BE-diesel的NO,排放較低1200r/mim功率下降4.4%,轉(zhuǎn)矩下降4%,耗油率增加5%,160總體上說明 BE-diesel對環(huán)境更友好。r/min功率下降2.6%,轉(zhuǎn)矩下降2.5%,耗油率增加1%,2000r/min為了同時降低噪聲NO,和碳煙排放,可以使用廢氣再循環(huán)來降功率下降4%,轉(zhuǎn)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純柴油時的高。對于裝有選3.6%,轉(zhuǎn)矩下降4%,耗油率增加4%,2800ym功率下降5%,轉(zhuǎn)擇性催化還原器的排氣系統(tǒng)還能用排氣中的HC將NO,還原成N2,矩下降5%,耗油率增加65%;在不同載荷下所測得動力性能和燃達(dá)到同時降低HC,NO,和微粒的目的。油消耗率也呈相同趨勢:10%載荷實測功率下降11%,轉(zhuǎn)矩下降5結(jié)束語6%,耗油率增加15%,25%載荷實測功率下降3%,轉(zhuǎn)矩下降4%,耗BE-diesel互溶性好,穩(wěn)定性高混合比例靈活,不需要改動柴油油率不變,50%載荷實測功率下降7%,轉(zhuǎn)矩下降6%,耗油率增加機(jī)結(jié)構(gòu)就能應(yīng)用于柴油機(jī),動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性下降幅度很小,能%,75%載荷實測功率和轉(zhuǎn)矩都下降5%,耗油率增加7%,100%有效地降低發(fā)動機(jī)有害物排放;生物油在低溫時發(fā)生凝膠現(xiàn)象,與礦載荷實測功率和轉(zhuǎn)矩都下降4%,耗油率增加3.5%。物柴油相比更容易氧化,生成沉淀物和膠質(zhì)的傾向較高,不利于實際上述試驗中,2000/mn,25%載荷耗油率不變,可以解釋為乙應(yīng)用,如何控制 BE-diesel的NO,和醛類等有害物排放這些都是需醇和生物油自身攜氧,可以提高燃料燃燒的完善程度,乙醇有助于低要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。但是瑕不掩瑜, BE-diesel是較為理想的石化負(fù)荷下稀混合氣的燃燒這兩個積極因素可以提高燃料的動力性能,能源的替代燃料之一。降低油耗。量燃油消耗率常被用來衡量乙醇柴油的燃油經(jīng)濟(jì)性和能效參考文獻(xiàn)若將發(fā)動機(jī)燃油消耗率按低熱值折算成當(dāng)量柴油消耗率, BE-diesel[1] VARESE R, VARESE M. Methyl Ester Biodiesel: Bpportunity or Necessity的燃油經(jīng)濟(jì)性會更接近純柴油;另外發(fā)動機(jī)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-幅度在車輛實際運(yùn)用可以接受的范圍內(nèi)。able and Sustainable Energy Reviews, 2000. 4(2): 111-133.柴油機(jī)燃用 BE-diese排放的研究[3]盛梅李為民鄔國英生物油研究進(jìn)展刀中國油脂x0,28(4)56-7柴油機(jī)的燃燒過程主要是擴(kuò)散燃燒燃料燃燒是不完全的,因而4] PROMMES Kwanchnroon, APANEE Luengnaruemitch, SAMAl Jai-In. So導(dǎo)致部分氧化產(chǎn)物的出現(xiàn),如CO,HC,醛類等,此外氮在高溫下氧化bility of a Diesel-biodiesel-ethHnol Blend, its Fuel Poperties, and its Emiseion生成NO,。乙醇和生物油含氧,從理論上講可以顯著改善燃燒過程的完善程度,減少CO,HC,醛類等的排放,煙度顯著降低。[5] SHI X, YUA Y, HE H Emission Characteristics Using Methyl Soyate-ethanol研究結(jié)果顯示柴油機(jī)燃用 BE-dhesel和純柴油在低負(fù)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組分體系溶解度研究[刀]應(yīng)用能源技術(shù),200各組混合比例不同的BEdl排放中CO,HC含量與使用純柴油差(1):1~4別不大;在高負(fù)荷下, BE-diesel都有明顯下降,D8BlE和[7] PANG Xiao-bing, SHI Xiao-yan, MU Yu-jing, al. Characteristics of Carton-D80B15E5這兩組混合燃料廢氣排放中CO含量降幅最大,達(dá)60%之yl Compounds Emission from a Diesel-engine Using Biodiesel--thanod-diesel多,D85B15F0和D80B15E5兩組HC排放量優(yōu)勢最明顯,降幅都在Fuel[ J]. Atmospheric Environment, 2006, 40(36): 7057-706580%以上,從總體數(shù)據(jù)上可分析得出結(jié)論:乙醇含量高的 BE-diesel[8]何邦全王建聽乙醇柴油/甲酯混合燃料的燃燒與排放特性[刀]內(nèi)燃的CO排放低,而生物油含量高的 BE-diegel的HC排放低中國煤化工Pang Xiaobing等以豆油甲酯配制的B205D5的 EB-diesel在4ULIS P Influence o Fuel2400r/min時,HC,CO減少10%~20%,PM減少最多可達(dá)37%,排CNMHGJ]. Renewable Energy放廢氣中甲醛和苯甲醛均約減少45%,乙醛和丙醛均約增多20%,2006,31(15):2505-2512丙酮增多20%-80%,其他醛類、酮類等碳?xì)浠衔锱欧庞胁煌潭茸髡吆喗?何走金(1981-),男碩士研究生,主要研究方向為內(nèi)燃機(jī)清潔代用的增加,NO,有約10%的增幅。