柴油/甲醇组合燃烧在电站机组中的设计与实现

引入组合燃烧理论,设计了电控柴油/甲醇双燃料喷醇系统和发动机工作时的控制策略,对改装后的喷醇发动机电站机组试验了发动机的动力性、经济性和排放性能以及机组的运行可靠性。试验表明:动力性指标完全能满足机组需求,经济性大大提高,排放明显改善,调速性能较为稳定。     

柴油/甲醇组合燃烧增压共轨发动机的燃烧特性和排放特性

在增压共轨发动机上采用柴油,甲醇组合燃烧(DMCC)方式进行燃烧特性分析和排放特性分析.对DMCC模式下放热率、缸内压力变化和p-V图的分析表明,DMCC模式具有吸热汽化、推迟着火时间、提高定容燃烧度、降低排气温度等优点,从而大幅度提高了燃料的燃烧效率.对M100(纯甲醇)和M90(含水10%的甲醇)的排放量进行检测,表明M90比M100更能降低甲醛、NOJ、HC和CO排放.     

柴油/甲醇组合燃烧尾气中甲醛排放特性研究

在一台经过改装的压燃式组合燃烧发动机上,采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)模式进行了台架试验,利用气相色谱分析技术检测了发动机在1 800 r/min时尾气中甲醛的排放特性,研究了不同负荷、不同喷醇量对尾气中甲醛排放量的影响,同时研究了催化转化器对甲醛的转化效果.试验结果表明:在压燃式发动机上采用DMCC模式,低负荷运行时,尾气中甲醛含量随喷醇量的增大而增加,在甲醇对柴油的替代率为45%时,甲醛排放量达到170×10-6(体积分数);在中、高负荷运行时,甲醛排放量随喷醇量的变化趋势不是特别明显,在90×10-6以内.催化转化器对甲醛的转化效率与排气温度关系密切,当排气温度在290℃以下时,催化转化器可以有效降低甲醛排放量;当温度高于300℃时,催化后尾气中的甲醛排放量反而增加.     

柴油/甲醇组合燃烧发动机的燃烧特性与排放

对一台高速直喷式柴油机采用柴油／甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性进行了研究。其结果表明，采用柴油／甲醇组合燃烧的发动机，燃烧始点晚于采用纯柴油时的燃烧起点，但是燃烧速度快，气缸峰值压力比燃烧纯柴油时高；与纯柴油的双峰放热规律不同，组合燃烧的放热率曲线呈单峰形；组合燃烧的最高燃烧温度比燃烧纯柴油时有所降低．进而从燃烧理论上解释了采用组合燃烧可以同时降低碳烟和NOx排放的原因。     

应用柴油/甲醇组合燃烧降低增压中冷发动机排放

在增压中冷发动机上采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式进行排放特性的试验研究.结果表明:采用DMCC方式,增压中冷发动机的Nox和碳烟及微粒排放同时较大幅度下降,但HC和CO排放增加较多.加装氧化催化转化器后,HC和CO得到了大幅度的降低,微粒(PM)也进一步减少.按照国Ⅲ规定的柃测方法,该机的Nox由6.49 g/(kW·h)降到4.33 g/(kW·h),微粒由0.11g/(kW·h)降纠0.05 g/(kW·h),HC由0.49 g/(kW·h)降到0.04 g/(kW·h),CO基本保持不变,使发动机仍在采用原有的泵管嘴燃油喷射系统的情况下,排放品质由国Ⅱ提升至国Ⅲ水平,测试结果显示了该方法具有进一步减少有害排放的潜力,而其燃料经济性与原机相当.     

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。     

柴油/甲醇组合燃烧增压中冷发动机的甲醛及常规排放特性

为了研究柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式对发动机排放性能的影响,在增压中冷发动机上采用DMCC方式,对甲醛排放特性进行研究,另外在DMCC模式下对加装氧化催化转换器前后常规排放进行对比.结果表明:在各负荷下,甲醛排放均随着甲醇喷射量的增加而升高;在甲醇喷射量不变的情况下,甲醛排放随着负荷的增加明显降低.增压中冷发动机的NOx和碳烟及微粒排放同时大幅度下降,但HC和CO排放增加较多.加装氧化催化转化器后,HC和CO排放得到了大幅度降低,微粒排放也进一步减少.     

柴油甲醇组合燃烧对机车柴油机排放性能的影响

对一台应用于机车的中速大型柴油机,按照柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)的要求,进行了相应的改造,以探究DMCC燃烧模式对其排放性能的影响。结果表明:在800 r/min@9 600 N·m工况下,掺烧甲醇后,NO_x比排放大幅降低,但过分提高甲醇替代率,则NO_x比排放会有所升高;CO₂比排放、燃料费用随甲醇替代率的升高而降低;当量油耗则先随甲醇的替代率提高而升高,随后降低;HC比排放随甲醇替代率提高有所升高。相比于原机,在800 r/min、9 600 N·m、-4° ATDC、35.9%替代率工况, NO_x比排放仅为3.15 g/(kW·h),最大降幅达到56.5%;DMCC模式,640 r/min@6 850 N·m工况下,随着供油提前角的推迟,NO_x、HC比排放降低,排气温度逐渐升高;中等替代率下最低油耗对应的供油提前角推迟,高替代率下供油提前角提前。     

柴油在甲醇/空气高温热氛围中的着火和燃烧特性

在定容燃烧弹上进行了柴油分别在空气和在甲醇/空气预混均质混合气中着火燃烧的实验研究.结果表明,与空气热氛围相比,甲醇混合气热氛围延长了柴油的滞燃期和加长了火焰浮起高度.采用正庚烷-甲醇的详细化学反应机理,利用数值模拟的方法计算了零维模型中正庚烷及正庚烷加甲醇的燃烧反应过程和中间产物历程.其结果表明,甲醇的加入使得正庚烷的高低温放热反应开始时刻后移,滞燃期延长,低温放热反应峰值明显下降,且无明显的负温度系数区,高温反应放热峰值高于其在空气氛围中,归其原因在于甲醇大量消耗着火的OH自由基,并将其转化为低温氧化中不活跃的H2O2,使得系统着火前反应活性减弱.实验和计算结果均表现出甲醇具有抑制柴油及其参比燃料着火的作用.     

机车中速柴油机应用柴油/甲醇二元燃料的燃烧特性研究

在一台机车中速柴油机上,采用进气歧管喷射甲醇的方式,研究了不同转速与负荷下柴油/甲醇二元燃料燃烧特性。研究结果表明:随着甲醇喷射量的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,中低负荷时燃烧呈单峰快速放热,高负荷下预混燃烧比例有所提高,但仍保持双峰放热规律;同时,二元燃料燃烧方式下的最高燃烧压力与压力升高率均高于原机,最高燃烧温度也随着甲醇喷射量的增加而升高;此外,二元燃料燃烧的热效率与负荷密切相关,在600r/min时有效热效率随着甲醇的喷入而降低,且随着替代率的升高其降幅加大,在33%替代率时下降了9.06%,但在1000r/min标定负荷时有利于热效率的提高,升幅达到0.36%。     

不同喷醇方式对柴油机实行柴油/醇组合燃烧时性能的影响

提出了柴油／甲醇的组合燃烧方式。在一台高速非增压直喷柴油机上采用组合燃烧方式进行了柴油机燃用甲醇的试验，对比了不同喷醇方式(单点喷醇和多点喷醇)对柴油机实行组合燃烧时性能的影响。试验结果表明，采用组合燃烧方式的柴油机燃用甲醇时，多点喷醇方式获得的动力性、经济性以及排放品质等综合性能要优于单点喷醇方式。     

柴油/甲醇的组合燃烧对废气涡轮增压柴油机排放的影响研究

研究了在4102型废气涡轮增压柴油发动机上采用柴油／甲醇组合燃烧方式后对发动机各种排放的影响。试验结果表明,在比油耗降低的同时,碳烟、NOx和CO2的排放量也得到减少;虽然HC和CO排放有所升高,但是由于排气温度始终高于400℃,可以通过催化转换器将其转化。     

柴油机燃用甲醇的应用研究和进展

简单介绍了甲醇燃料在柴油机中燃烧所存在的问题及应用。并介绍了西安交通大学在此方面的一些研究进展,认为在一定的技术措施下,甲醇可以应用于柴油机,以替代或部分替代柴油;并可减少发动机的碳烟颗粒和NOx的排放,但不同的技术方法对CO和HC排放的影响不同。     

柴油机实行复合燃烧的试验研究

以柴油机为基础。以LPG或甲醇作为预混合燃料,与喷入的柴油组成部分预混的复合燃烧,大幅度降低了发动排气烟度,同时使氮氧化物排放得到一定改善,发动机的比油耗优于原柴油机,而排气中的未燃烃HC和CO的浓度有所提高,甲醇比LPG具有降低烟度效果更好、氮氧化物降低更多和HC排放相对较低的优越性。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加，预混燃烧阶段的放热率增加，扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加，此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小，总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点；高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加，而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6％时，缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加；进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。     

船舶柴油发电机组的设置和安装

本文对柴油发电机组的设计、安装中几个常见的问题如柴油发电机机组选择、容量选择、通风冷却系统、储供油系统、及排烟消音系统在设计和安装中应注意和遵循的原则进行了阐述。     

高速直喷柴油机的燃烧特性和排放试验研究

本文对一台四缸高速直喷柴油机的燃烧和排放特性进行了试验研究,分析研究了负荷及燃油喷射压力和供油提前角对该柴油机的着火延迟、瞬时放热率、NOx、CO及HC排放的影响。结果显示随着负荷及燃油喷射压力的提高着火延迟缩短、NOx排放增加;随着供油提前角的推迟NOx排放显著减少;而CO和HC的排放量与负荷及供油提前角的关系不大。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的性能与排放研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的性能与排放研究。研究结果表明：发动机热效率和柴油等热值燃油消耗率随混合燃料中甲醇含量的增加而改善，这是由于预混燃烧量的增加，燃料富氧以及扩散燃烧的改善所致。适当增加供油提前角可使柴油／甲醇混合燃料发动机热效率提高。燃用柴油／甲醇混合燃料可显著降低发动机CO和烟度，而对碳氢排放影响不大；在相同平均有效压力的条件下，N0x随甲醇含量的增加而增加，添加甲醇对N0x的影响在大负荷下更为明显。柴油／甲醇混合燃料燃烧时存在一个较为平坦的N0x／烟度关系曲线。