本文關(guān)鍵詞：防爆柴油機燃用F-T柴油-PODE-甲醇混合燃料的燃燒和排放特性

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【摘要】：相比普通柴油機而言,防爆柴油機進氣系統(tǒng)安裝了進氣阻火柵欄,排氣系統(tǒng)安裝了水洗箱和排氣阻火柵欄,這會增加防爆柴油機進氣阻力,降低過量空氣系數(shù),增大排氣背壓,影響掃氣過程,從而惡化燃燒和排放。本文旨在通過機前凈化、機內(nèi)凈化和機后凈化三種措施改善防爆柴油機燃燒和尾氣污染物排放。煤化工產(chǎn)品PODE(Polyoxymethylene dimethyl ethers,聚甲氧基二甲醚)和甲醇均為高含氧燃料,將其應(yīng)用在防爆柴油機上可以彌補進氣充量不足,改善燃燒并降低污染物排放。通過添加助溶劑配制了F-T柴油、PODE和甲醇三組分三種不同比例的穩(wěn)定煤基混合燃料。通過改變壓縮比、供油時刻、加裝EGR技術(shù)和DOC后處理措施,在發(fā)動機臺架試驗上研究了混合燃料在防爆柴油機上的燃燒和排放特性。試驗工況為n=1200r/min,BMEP=0.30MPa和n=1800r/min,BMEP=0.30MPa、0.50MPa,試驗結(jié)果表明:(1)甲醇摻混比例增加會提高混合燃料的放熱率峰值和壓力升高率。3號燃料的滯燃期比0號柴油和F-T柴油短,放熱率峰值接近甚至超過0號柴油;煤基混合燃料在防爆柴油機上的PM、NOx、CO和SO2排放較0號柴油最高降低77%、16%、74%和98%,HC和HCHO排放高于0號柴油27%和71%,高負(fù)荷工況下,3號燃料在防爆柴油機上的CoVpmax較0號柴油低20%;由于PODE熱值較低,防爆柴油機燃用煤基混合燃料的經(jīng)濟性略差于0號柴油和F-T柴油。(2)燃用3號燃料時,提前供油可以改善3號燃料的燃燒溫度、壓力升高率和放熱率;升高壓縮比會縮短滯燃期、降低放熱率;提前供油、降低壓縮比都可以延長滯燃期,PM分別降低90%、75%;供油時刻對NOx、HC和CO排放的影響不明顯。(3)升高EGR率可以延長滯燃期,使PM降低71%;使用EGR后,最高燃燒溫度降低72K,平均溫度降低12K,NOx最高降低97%。使用DOC可以降低HC至0號柴油以下。F-T柴油-PODE-甲醇煤基混合燃料在防爆柴油機上良好的排放性彌補了經(jīng)濟性的不足,配合EGR低溫燃燒和DOC后處理可以全面降低有害物排放。煤基清潔混合燃料對解決防爆柴油機排放問題具有巨大潛力。
【關(guān)鍵詞】：防爆柴油機 PODE 甲醇 F-T柴油 混合燃料 燃燒和排放
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題背景及意義11-13
• 1.2 防爆柴油機發(fā)展動態(tài)13-14
• 1.3 混合燃料發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 F-T柴油研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 PODE研究現(xiàn)狀16
• 1.3.3 含氧燃料的使用現(xiàn)狀16-17
• 1.4 課題來源和研究內(nèi)容17-19
• 第二章 F-T柴油-PODE-甲醇混合燃料的制備及試驗介紹19-25
• 2.1 混合燃料制備19-22
• 2.2 試驗設(shè)備和方法22-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 不同燃料對燃燒和排放的影響25-51
• 3.1 燃燒壓力特性26-29
• 3.1.1 四種燃料缸壓、壓力升高率分析26-28
• 3.1.2 摻混比例對缸壓、壓力升高率的影響28-29
• 3.2 燃燒放熱率29-33
• 3.2.1 四種燃料放熱率對比29-31
• 3.2.2 摻混比例對放熱率的影響31-33
• 3.3 燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期33-36
• 3.3.1 四種燃料的燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期分析34
• 3.3.2 摻混比例對燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期的影響34-36
• 3.4 循環(huán)變動特性36-38
• 3.4.1 四種燃料循環(huán)變動系數(shù)比較37-38
• 3.4.2 摻混比例對循環(huán)變動特性的影響38
• 3.5 排放物生成機理38-42
• 3.5.1 HC生成機理39-40
• 3.5.2 CO生成機理40
• 3.5.3 NOx生成機理40-41
• 3.5.4 PM生成機理41-42
• 3.5.5 HCHO、N2O、SO2生成機理42
• 3.6 不同燃料的排放特性42-46
• 3.7 混合燃料經(jīng)濟性46-47
• 3.8 本章小結(jié)47-51
• 第四章 發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)對燃燒和排放的影響51-71
• 4.1 燃燒壓力特性51-54
• 4.1.1 供油時刻對缸壓、壓力升高率的影響51-52
• 4.1.2 壓縮比對缸壓、壓力升高率的影響52-54
• 4.2 燃燒放熱率54-56
• 4.2.1 供油時刻對放熱率的影響54-55
• 4.2.2 壓縮比對放熱率的影響55-56
• 4.3 燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期56-59
• 4.3.1 供油時刻對燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期的影響56-58
• 4.3.2 壓縮比對燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期的影響58-59
• 4.4 循環(huán)變動特性59-63
• 4.4.1 供油時刻對循環(huán)變動特性的影響59-61
• 4.4.2 壓縮比對循環(huán)變動特性的影響61-63
• 4.5 排放特性63-68
• 4.5.1 供油時刻對排放的影響63-66
• 4.5.2 壓縮比對排放的影響66-68
• 4.6 本章小結(jié)68-71
• 第五章 EGR和DOC對燃燒和排放的影響71-85
• 5.1 EGR率計算71-72
• 5.2 柴油機排氣后處理72
• 5.3 EGR率對缸壓、壓力升高率的影響72-74
• 5.4 EGR率對放熱率的影響74-75
• 5.5 EGR率對燃燒始點、滯燃期和燃燒持續(xù)期的影響75-76
• 5.6 循環(huán)變動特性76-78
• 5.7 排放特性78-81
• 5.7.1 EGR率對排放的影響78-80
• 5.7.2 DOC對排放的影響80-81
• 5.8 EGR率對混合燃料經(jīng)濟性的影響81-82
• 5.9 本章小結(jié)82-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 全文總結(jié)85-86
• 6.2 研究展望86-87
• 參考文獻87-91
• 致謝91-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93

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本文編號：907516