柴油-甲醇组合燃烧技术在发电机组产品开发中的应用

对一台增压中冷柴油机进行改装,使其采用柴油-甲醇组合燃烧（Diesel-Methanol Compound Combustion,DMCC）方式运行。发动机台架以及装机运行试验的结果表明：发动机的双燃料模式平稳、可靠,动力性与原纯柴油相同,调速特性满足机组使用要求;与纯柴油相比,双燃料模式的燃料经济性在中高负荷时显著提升,在低负荷时较低;双燃料模式下的碳排放比在纯柴油工况下的碳排放降低约11.4%,PM和NO_x排放明显低于纯柴油模式,NO_x排放需要进一步优化;全工况下CO和HC排放量均大幅增加,所以为满足法规需要加装后处理系统;按照机组视在功率为300 kW运行时,双燃料模式的燃料经济性改善14.5%,大幅度降低发电成本。     

径向密封泄漏作用下喷射策略对柴油转子发动机燃烧过程的影响

为进一步提升柴油转子发动机的性能,对柴油转子发动机缸内燃烧过程进行了研究。此外,考虑到转子发动机在实际工作过程中难以避免的径向泄漏,建立了一种考虑径向密封泄漏的周边进气转子发动机三维动态计算模型,并对模型进行了验证。结合该计算模型,研究了柴油喷射时刻和喷射持续期对燃料分布及燃烧过程的影响。结果表明：当喷射时刻为上止点前80°曲轴转角且喷射持续期为50°曲轴转角时可获得较好的燃烧和排放特性。与原方案相比,缸内峰值压力提升了11.38%,碳烟和CO生成量分别降低了78.71%和92.72%,NO_x和CO₂生成量有所增加。     

正丁醚/柴油混合燃料在单缸柴油机中的燃烧与排放特性研究

基于一台单缸压燃式发动机,研究了正丁醚（di-n-butyl ether, DnBE）/柴油混合燃料的燃烧与排放特性,并与纯柴油的试验结果进行了对比。分别采用平均指示有效压力（indicated mean effective pressure, IMEP）即发动机负荷0.55 MPa、0.65 MPa、0.75 MPa,废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）率0%、15%、30%,喷油正时上止点后-15°、-10°、-5°、0°及正丁醚掺混体积比20%、40%,综合评估了正丁醚/柴油混合燃料在不同发动机运行工况下的特性。台架试验结果表明：相比于纯柴油,正丁醚的添加使得缸内压力上升相位及放热开始时刻提前,并且在30% EGR率工况下更加明显。在所有测试工况下,正丁醚/柴油混合燃料的预混燃烧比例均小于纯柴油,且第一阶段放热率峰值更低。由于十六烷值的差异,40%正丁醚/柴油混合燃料的着火延迟时间与燃烧持续期更短且燃烧重心更早,表明其具有更快的燃烧速率。试验发现大比例正丁醚/柴油混合燃料的燃烧等容度更高,指示热效率高于纯柴油。此外,添加正丁醚后尾气中的NO_x与碳烟排放都会降低,而提高EGR率或推迟喷油均能有效减少NO_x的生成。综合而言,添加正丁醚可以有效缓解柴油机中NO_x排放、碳烟排放与指示热效率之间的权衡关系。     

二甲醚发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通油泵—油管—油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用DME和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律。研究表明,由于DME具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

氢气直喷对发动机燃烧及排放性能的影响

基于一台高压直喷汽油机,将汽油直喷喷射器替换为氢气直喷喷射器,试验研究了发动机燃用氢气与汽油时的燃烧和排放特性差异。采用空气稀释,进一步分析了氢气发动机稀薄燃烧模式下热效率提升潜力及氮氧化物排放特性,明确了氢气燃料对发动机燃烧及污染物排放的影响规律。结果表明,当量燃烧模式下,相比汽油发动机,氢气发动机的燃烧持续期明显缩短,有效热效率降低,NO_x排放升高,CO及总碳氢（total hydrocarbon, THC）排放显著降低。提高氢气发动机的过量空气系数有助于改善有效热效率。在中等负荷工况下,过量空气系数为2.7时有效热效率可达43.5%。增大过量空气系数,氢气发动机能够在保持较高燃烧稳定性的情况下显著降低NO_x排放。在低负荷工况下,当过量空气系数大于2.3时NO_x排放最低可降低至44×10^-6。     

EGR废气组分比例对柴油引燃天然气发动机燃烧与排放特性的影响

为了改善柴油引燃天然气发动机的排放性能，开展废气再循环（EGR）废气组分比例对柴油引燃天然气发动机燃烧过程的影响研究。针对一款直列六缸四冲程柴油引燃天然气发动机进行台架试验，基于试验数据搭建并标定CFD仿真模型，在此基础上研究不同质量比的EGR废气组分（CO₂和水蒸气）对柴油引燃天然气发动机燃烧与排放特性的影响。结果表明，引入CO₂和水蒸气后缸内压力和温度均出现明显下降， EGR废气组分中水蒸气质量分数越高，缸内压力和温度越低。总体来说，CO₂和水蒸气对发动机排放特性的影响明显大于对燃烧特性的影响。当引入EGR废气组分全部为水蒸气时，缸内氮氧化物（NO_x）排放最低（920×10^-6）。当CO₂和水蒸气质量分数相同时，CO排放相较于初始状态下降11%。     

基于小型柴油机多喷油参数协同优化的试验研究

针对一款1.06 L非道路三阶段排放的卧式柴油机,以非道路四阶段稳态排放循环8个工况为基础,展开油轨压力、喷射正时、预喷—主喷间隔、预喷油量4个参数单因子变化和多因子协同变化对柴油机油耗和排放影响的试验研究。利用参数扫描法进行比油耗和NO_x等排放的多目标优化,使发动机排放达到非道路第四阶段法规的要求。通过分析各喷射参数对油耗和排放的敏感性,获得产品优化提升的指导方案。研究结果表明：喷射正时和轨压对柴油机有效燃油消耗率、NO_x排放及CO排放的影响较大,对碳氢化合物（HC）排放影响较小。预喷—主喷间隔和预喷量对燃烧热效率和CO排放影响较大,对其他排放影响微弱。合理设定轨压和喷射正时的标定组合,可获得最佳的NO_x排放与油耗的折中关系。此外,预喷可以有效降低HC排放。多参数协同优化后的8个工况排放加权结果为：颗粒物（particular matter, PM）排放为0.09 g/（kW·h）,HC+NO_x排放为4.17 g/（kW·h）,CO排放为1.46 g/（kW·h）,实现了产品优化升级并达到了“非四”排放法规的要求。     

氢发动机SCR催化器的NOx转化效率模拟

建立一维选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）催化器模型,采用稳态、瞬态小样试验标定SCR化学反应动力学机理,并分析SCR催化器对氢发动机排气中NO_x的催化还原过程。结果表明：入口O₂体积分数对NO_x催化还原有抑制作用,但入口H₂O体积分数对NO_x转化效率没有明显影响;当温度为250~400 ℃时,线性温升工况NO_x转化效率高于稳态工况且超过98%;氢发动机排气温度和原排NO_x体积分数随功率增大而增大,当功率大于60 kW且氨氮比等于1时,SCR催化器转化效率小于95%;增加氨氮比对NO_x转化效率的提高作用较小,这是由于在高温条件下增加的NH₃倾向与O₂反应。     

喷射正时和喷油持续期对正丁醇-正辛醇双燃料发动机性能的影响

将正丁醇、正辛醇分别作为预混合直喷燃料应用于双燃料发动机中,并利用KIVA4-CHEMKIN程序研究喷射正时和喷油持续期对正丁醇-正辛醇双燃料发动机燃烧及排放特性的影响。结果表明：喷射正时从5°提前到10°时,可以提高发动机的缸内平均压力、热释放率 （heat release rate,HRR）峰值和平均指示压力 （indicated mean effective pressure,IMEP）,减少CO排放量,但会使最大压力升高率和NO_x排放量增加。当喷射正时进一步提前到15°时,会导致机械损失增加,IMEP下降。延长喷油持续期可以降低缸内平均压力、HRR峰值、最大压力升高率和NO_x排放量,提高IMEP,但会使CO排放量先减少后增加。     

面向数字孪生的电控喷油器蓄压腔压力信号处理算法

针对构建电控喷油器计量特性数字孪生体的需求,设计电控喷油器蓄压腔压力信号处理算法,包括模数转换、去除毛刺滤波、降噪滤波、数值单位转换和特征值提取等,用于提取蓄压腔压力特征值（t_m, p_m）。重点研究降噪滤波算法窗口长度N、迭代次数m等关键参数对特征值提取精度、稳定性及计算时间的影响,确定最佳滤波参数并在全工况范围内开展试验验证,结果表明使用最佳滤波参数的信号处理算法降噪滤波所需时间为3.99 ms,特征提取t_m的最大误差为139.9 μs,特征提取p_m的最大相对误差为0.39%。     

降低机油耗的新产品--密封油环

1传统油环的泄漏原因 　　为保持气缸滑动面上有适当的油膜,油环起了主导的作用,而气环起了辅助的作用.在吸气和爆发冲程时,活塞和环向下运动,飞溅于缸壁上的润滑油首先被油环刮下,但在传统油环的开口处顺沿缸壁却留下了一条带状的机油液流.之后再经过第二道气环和第一道气环的刮油和布油作用而发生泄漏,其中会有以下的三种情况.……     

论海相生油与陆相生油

上世纪二三十年代,世界上发现的石油资源绝大部分都在海相地层中,勘探实践所提供的客观事实,使西方许多地质家形成了只有海相才能生油的概念。1941年,潘钟祥先生首次提出"中国陆相生油"。长期以来,海相生油与陆相生油一直存在争论。中国的石油地质家经过几十年的勘探,不仅在诸多的中新生代陆相沉积盆地发现了丰富的石油,而且还找到了大庆、胜利等亿吨级的大油田。实践证明,中国学者坚持的海相能生油陆相也能生油的认识是正确的。海相烃源岩和陆相烃源岩都是在半咸水、咸水沉积环境中形成的,大陆架、大陆坡是海相烃源岩发育的理想环境,而内陆咸化湖盆中的深水凹陷(或洼陷)则是陆相烃源岩发育的最好环境。同时,海相烃源岩和陆相烃源岩中有机物质的主要来源均为半咸水、咸水水体环境中发育的浮游藻类。因此,海相生油与陆相生油并没有本质的区别,都是烃源岩生油理论的一个组成部分,不存在独立的海相生油理论或独立的陆相生油理论。二者唯一的区别,就是陆相烃源岩的Ⅰ型干酪根比海相烃源岩的Ⅱ型干酪根品质更好,生油能力更强。     

燃料油的新型替代品——生物质裂解油

从化石能源为主向可再生能源为主过渡,是我国能源发展战略的一项重要任务,其中,燃料油将是可再生能源服务的重要对象之一。生物质裂解油以秸秆等农林废弃物为原料,其特质适于替代燃料油。国际上生物质裂解油已经迈入产业化发展的门槛,我国亦具有广阔的市场前景。当前应该抓住国际技术发展的机遇,推动该技术的研发、示范和产业化。     

双低菜籽油制备生物柴油的工艺探索

实验研究双低菜籽油在催化剂NaOH的作用下与乙醇发生转脂化反应生成菜籽油乙脂(生物柴油)。实验结果表明:该转脂化反应的最佳操作条件为:NaOH用量为菜籽油量的0.8%;油醇摩尔比为1:4.5;搅拌时间为2h;反应温度为20～30℃;水的含量必须控制在油重的0.1%以下。     

走出石油价格困局 实现石油可持续供给

受世界石油需求增加,原油库存减少与欧佩克(石油输出国组织)限产保价、美元贬值、产油国政局紧张和国际投机资本等多方面因素的影响,目前世界油价不断走高。受此影响,我国原油月平均进口价格也持续走高,4月份每吨价格已突破250美元。值得一提的是,原油进口以中东地区为主要供应地区,自亚太地区进口比重有所上升,表明多元化进口战略得到初步实施。高油价可能对我国经济产生重大影响,为此把握国际原油市场的价格变化趋势和规律,改进贸易方式,开放期货市场,加大油气勘探投入,建立储备,提倡节约,这些措施对保障我国国民经济快速健康稳定协调发展具有不可估量的现实意义。     

海上石油设施溢油防治技术

海上石油设施是海洋环境污染的重要危险源。叙述了防止溢油事故发生、降低溢油危害可采取的技术和管理措施,包括提高海洋石油设施的安全技术水平;建立安全管理体系,加强管理和维护;完善溢油应急计划和组织系统;溢油轨迹监控和溢油处理等。     

世界油页岩综述

世界油页岩资源很丰富,其探明储量换算成页岩油,远大于世界原油的探明储量。美国油页岩储量居世界首位,其次则为俄罗斯、扎伊尔、巴西、加拿大、约旦、澳大利亚和中国。油页岩干馏制取页岩油始于19世纪上半叶的西欧国家,而后由于廉价原油的开采而衰落,又由于世界石油危机而兴起；如今中国、爱沙尼亚和巴西拥有页岩油的工业生产(中国有抚顺式炉、爱沙尼亚有Galoter和Kiviter炉、巴西有Petrosix炉)。此外,爱沙尼亚、德国、中国和以色列则拥有油页岩燃烧产蒸汽发电的工业装置。当前,由于世界原油价格上涨,页岩油的生产在不少国家己有利可图,中国、爱沙尼亚等国家正扩建、新建页岩油工厂,美国也有对其丰富的油页岩资源进行加工利用的意向。     

降低内燃机车机油换油量以降低机油消耗

机油消耗率是衡量柴油机经济性的一个重要指标,分析了影响发动机机油消耗的两个主要因素,给出了造成内燃机车换油量的影响因素,并结合实践提出了降低内燃机车机油换油量的部分具体措施,从而大大降低了内燃机车机油的消耗。