二甲醚在能源行业应用前景综述

介绍了二甲醚（DME）的特点，结合我国能源结构的实际情况，详细论述了其在能源行业的应用前景，特别是替代民用LPG燃料和车用柴油燃料的应用前景，分析了基于DME为燃料相关系统的关键技术、应用前景及主要障碍。通过与柴油、LPG、天然气的物性对比，就二甲醚的推广所要解决的技术问题进行了分析，提出相关解决方案，并对二甲醚在燃料市场的应用方向进行了阐述。     

世界二甲醚应用开发现状

二甲醚因其对人体无毒、使用安全,对环境友好,并具有良好的燃料性能,可部分替代液化气民用燃料以及替代柴油作为清洁的汽车燃料,加之其原料来源丰富,生产成本低,因此其生产与应用技术的研发受到世界各国的关注。综述了当前世界及中国二甲醚应用技术的进展情况,对我国二甲醚应用技术的研发提出建议。     

二甲醚——煤转化的希望

文中介绍了二甲醚一体化生产技术新思路及碳氢氧三元素平衡理论 ,对二甲醚的特性、制法、用途进行了详细分析 ,认为二甲醚是清洁的柴油替代燃料 ,是煤转化的希望。     

新型清洁燃料--二甲醚的开发和发展前景

二甲醚是清洁而良好的柴油替代燃料，对中国具有重要的战略意义，文章介绍了二甲醚的物性、性质和用途，对几种主要生产合成技术作了比较，对国内外的生产发展动向作了较全面的展望。     

柴油的替代燃料—DME

本文主要介绍了作为柴油的替代燃料二甲醚（DME）的性质、特性与柴油的比较，说明了它的使用前景以及在使用的过程中将遇到的问题及解决的办法。     

二甲醚和柴油喷雾特性的数值模拟分析

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟，研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响，比较了二甲醚和柴油的喷雾特性，并与实验值进行了比较。研究结果表明：二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小，受蒸发的影响比柴油大。     

车用增压二甲醚发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台D6114ZLQB柴油机上进行了燃用二甲醚（DME）的燃烧和排放特性的试验研究。研究结果表明：二甲醚发动机的外特性转矩特别是低速转矩比柴油机高；二甲醚喷油延迟角比柴油大，最高爆发压力、最大压力升高率、燃烧噪声比柴油低；二甲醚扩散燃烧速率比柴油快，燃烧持续期比柴油短。和柴油机相比，二甲醚发动机的NO，排放显著下降，其欧洲稳态测试循环（ESC的NOx排放比原柴油机降低41．6％；二甲醚发动机在全工况范围内碳烟排放为零。     

二甲醚在发动机气缸内喷雾燃烧过程的实验研究

在可视化光学发动机上进行了二甲醚(DME)喷雾燃烧过程的试验，应用高速数字摄像机拍摄了柴油和二甲醚缸内喷雾燃烧过程，并应用计算机高速采集系统同步测量了缸内压力．高速摄影照片表明，二甲醚一离开喷嘴就迅速蒸发，可以明显看到缸内气流运动对油速“核心”的吹散作用，并造成二甲醚的碰壁油量较柴油的少．和柴油相比，二甲醚着火滞燃期短，着火位置更靠近燃烧室壁面，着火面大，燃烧初期火焰发展迅速．二甲醚压升滞燃期比发火滞燃期明显减小，而柴油两者几乎相等．在相同热值燃料条件下，发动机燃用柴油和二甲醚时，缸内最大爆发压力、燃烧放热率和平均指示压力几乎一样．高速摄影很难拍摄到二甲醚燃烧初期和后期的火焰照片．研究结果还表明，较小的涡流比有利于提高二甲醚发动机的性能。     

二甲醚发动机动力及排放性能研究

在一台车用单缸直喷柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,结果表明:二甲醚发动机的动力性及排放性能优于柴油机.基于二甲醚燃烧数值仿真计算平台,建立氮氧化物模型.利用建立的平台计算二甲醚发动机在不同负荷下的动力及排放性能.得出:仿真结果与试验结果相同.研究结果表明:二甲醚发动机的NOx排放比柴油机大幅度降低,二甲醚发动机可以完全消除碳烟排放,二甲醚是一种可以替代柴油的理想清洁燃料.     

二甲醚-清洁汽车的未来食谱

二甲醚，简称DME，是一种无毒含氧燃料，它可以从煤、天然气、生物质等多种资源中制取，二甲醚含氢量高且容易液化，能实现高效清洁燃烧，燃烧时完全不冒黑烟，是柴油理想的替代燃料，在交通运输、发电、民用等领域有着十分美好的应用前景。     

二甲醚水蒸气重整制氢的模型建立和数值模拟

为研究二甲醚的水蒸气重整制氢过程,设计了一种带有隔热套、瓦片式加热通道和催化反应床的重整反应器。建立了反应器的数学模型,并利用COMSOL软件对其仿真。试验研究了反应气体温度、水蒸气与二甲醚的物质的量比和反应器结构参数对二甲醚转化率、氢产率的影响。模拟结果显示了二甲醚水蒸气重整制氢过程中的各组分质量分布及不同温度、不同水醚物质的量比下二甲醚转化率和制氢率情况,给重整器的研究提供了参考。通过试验验证了模型的可行性,获得了微型催化重整床反应器的设计数据。结果显示较高的进口温度可以提升反应速率,从而提高二甲醚转化率;水醚物质的量比的提高促进了正反应,加快了二甲醚的消耗,提高了二甲醚的转化率和氢产率。     

An experimental and numerical study of the effects of dimethyl ether addition to fuel on polycyclic aromatic hydrocarbon and soot formation in laminar coflow ethylene/air diffusion flames

The effects of dimethyl ether addition to fuel on the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons and soot were investigated experimentally and numerically in a laminar coflow ethylene diffusion flame at atmospheric pressure. The relative concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbon species and the relative soot volume fractions were measured using planar laser-induced fluorescence and two-dimensional laser-induced incandescence techniques, respectively. Experiments were conducted over the entire range of dimethyl ether addition from pure ethylene to pure dimethyl ether in the fuel stream. The total carbon mass flow rate was maintained constant when the fraction of DME in the fuel stream was varied. Numerical calculations of nine diffusion flames of different dimethyl ether fractions in the fuel stream were performed using a detailed reaction mechanism consisting of 151 species and 785 reactions and a sectional soot model including soot radiation, inception of nascent soot particle due to collision of two pyrene molecules, heterogeneous surface growth and oxidation following the hydrogen abstraction acetylene addition mechanism, soot particle coagulation, and PAH surface condensation. The addition of a relatively small amount of dimethyl ether to ethylene was found experimentally to increase the concentrations of both polycyclic aromatic hydrocarbons and soot. The synergistic effect on polycyclic aromatic hydrocarbons persists over a wider range of dimethyl ether addition. The numerical results reproduce the synergistic effects of dimethyl ether addition to ethylene on both polycyclic aromatic hydrocarbons and soot, though the magnitude of soot volume fraction overshoot and the range of dimethyl ether addition associated with the synergistic effect of soot are less than those observed in the experiment. The synergistic effects of dimethyl ether addition to ethylene on many hydrocarbon species, including polycyclic aromatic ones, and soot can be fundamentally traced to the enhanced methyl concentration with the addition of dimethyl ether to ethylene. Contrary to previous findings, the pathways responsible for the synergistic effects of benzene, polycyclic aromatic hydrocarbons, and soot in the ethylene/dimethyl ether system are found to be primarily due to the cyclization of l-C₆H₆ and n-C₆H₇ and to a much lesser degree due to the interaction between C2 and C4 species for benzene formation, rather than the propargyl self-combination reaction route, though it is indeed the most important reaction for the formation of benzene.     

几种二甲醚合成工艺的技术经济分析

为了比较新型二甲醚单产系统和联产系统的技术经济特性，构造了以LPDME浆态床二甲醚反应器为核心的一步法二甲醚合成系统及其模型。并对3种二甲醚合成系统进行了技术经济分析。结果表明，相对于LPDME二甲醚单产系统，新型二甲醚／动力联产系统的相对节能率为0．34％。对于20万t／年二甲醚产量规模，当天然气价格在0．66元／Nm^3、电价在0．25元／kWh情况下，二甲醚／动力联产系统的二甲醚成本最低。分析结果表明：在天然气资源丰富而价廉地区，新型二甲醚系统具有一定的经济优势。图6表3参15     

生物质间接液化制洁净燃料二甲醚

生物质可以代替化石燃料来制备合成气，进而合成洁净燃料二甲醚。介绍了生物质气化和二甲醚的性质与制法，并分析了通过生物质气化的方法制备二甲醚的可行性和关键技术，同时对技术路线的选择进行了讨论。     

压缩比、CO2对二甲醚均质压燃影响的数值模拟

利用化学反应动力学软件建立二甲醚均质压燃燃烧模型,研究了压缩比和进气掺入CO2对二甲醚均质燃烧的影响。结果表明：增大压缩比加快了二甲醚基元反应速率,使着火提前,燃烧压力、温度上升;进气中加入CO2可以延迟着火时刻,降低缸内压力和温度;CO2对二甲醚均质压燃高温燃烧阶段影响更大。     

二甲醚发动机性能模拟研究

模拟了以6135Z柴油机为原型的二甲醚发动机的缸内工作过程,分析在柴油机上直接燃烧二甲醚时动力性、济性下降的原因,并以恢复原机性能为目标进行优化,把优化后的二甲醚发动机与原柴油机性能进行对比．指出提高供油提前角,增大压缩比,提高供油量等都可以提高二甲醚发动机的性能。     

Design and optimization of reforming hydrogen production reaction system for automobile fuel cell

Mathematical modeling and simulation analysis of the dimethyl ether steam reforming reaction system were carried out in the study. The numerical results of simulation and experiment were consistent. The effects of reaction conditions on the conversion of dimethyl ether and hydrogen production were analyzed. The internal structure of the reforming reactor was adjusted to obtain higher hydrogen production efficiency. The study established the reforming hydrogen production industry system, and analyzed the thermal efficiency of the system. The results show that when the temperature of the conversion bed is 673 K, the inlet flow rate of the mixture gas is 0.5 ms^?1 and the ratio of water to ether is 3, the dimethyl ether steam reforming reaction system could obtain the dimethyl ether conversion rate of 90%, the hydrogen production rate of 88% and system thermal efficiency of 74%.     

柴油机燃用二甲醚-乳化柴油混合燃料的排放试验研究

研究了在柴油机上燃用二甲醚(DME)-乳化柴油混合燃料的排放特性,分析了在乳化柴油中添加DME能降低柴油机废气排放的机理,并且与燃用柴油以及乳化柴油时的排放效果进行了比较。研究结果表明:在乳化柴油中添加10%含量的DME能显著降低NOx和烟度的排放,尤其是在高负荷时,能明显降低HC和CO的排放。与燃用乳化柴油相比,即使在部分负荷时,也不会对NOx排放产生不良的影响。     

二甲醚柴油机机械式供油系统建模仿真

建立了柴油机燃用二甲醚的机械式供油系统。借助AM Esim4.3版仿真工具对该系统各个运动件的动态响应特性进行了仿真,得出了在给定参数下的柱塞升程、喷油器针阀升程、喷射压力和喷油量等曲线。有望在柴油机燃用二甲醚机械式供油系统中得到广泛应用。     

ZS195柴油机燃用二甲醚的试验研究

根据二甲醚燃料的特性，在ZS195柴油机上进行了供油量、供油提前角、喷油压力的参数优化和匹配，以及这些参数对柴油机燃用二甲醚的动力性影响进行试验研究。并对燃油供给系统低压部分进行改造，保证发动机的正常运转。试验结果表明：ZS195柴油机燃用二甲醚燃料在中、低速区动力性优于原柴油机。发动机全负荷范围内达到无烟排放，NOx有较大幅度下降，噪声有所减小，二甲醚燃料是一种可代替柴油的有前景的清洁燃烧。