醇类燃料分析和总结.docx

目前,世界的石油资源日趋减少,石油燃料的短缺现象已经出现,并且日益严重。2004年,我国每天的石油需求为80万吨,全年共消耗石油3亿吨,其中进口1.2亿吨,比2003年增长34.8%,这对我国的能源安全造成了巨大的威胁。另外,随着汽车保有量的增长,约占能源总需求量40%的车用燃料的消耗量与日俱增,巨大的燃油消耗不仅对日益枯竭的石油能源造成巨大压力,同时大量燃油燃烧不当所排放出的污染物已成为威胁人类生存的主要因素。因此,寻求资源丰富、环境友好和经济可行的代用燃料已成为人类待解决的重大问题。国家在新颁布的汽车产业发展政策中明确指出鼓励使用节约能源的柴油汽车合混合动力汽车;同时,加大对使用可再生能源汽车的推广,比如在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽等省燃用乙醇汽油。从国外情况来看,70年代起各国就纷纷寻找对策,一方面深入研究内燃机的节能技术,降低比油耗:另一方面挖掘潜能,改变燃料的使用方式,研究内燃机的代替燃料。非石油系液体燃料代替石油系燃料在内燃机中的应用,早在第二次世界大战期间就得到一定程度的发展,但在战后相当长的时间内,由于中东等地石油的大规模开发,抑制了非石油系液体燃料(常称替代燃料)的发展。1973年以来,由于出现多次石油危机以及能源紧缺和能源分布不均衡等原因,使非石油系液体燃料又重新得到了国外内燃机界的重视,特别使缺少石油储量的日本,巴西等国,开展了大量关于替代燃料的研究[1]。

我国目前汽车用汽油约占汽油总消耗量的85%,柴油占20%,随着国民经济的发展,以及汽车进入家庭速度的加快,我国能源供求矛盾将更加突出,寻求车用石油替代燃料的工作已经越来越引起国家的重视,这是国家实施能源可持续发展战略的重点之一。

醇类作为液体燃料,其储运、携带、使用都和传统的汽油、柴油差不多。生产乙醇燃料的原料主要来自农作物,属可再生能源,用生物技术路线取代化学技术路线进行生物燃料的生产,已成为全球各国能源规划的核心内容。燃用乙醇燃料可以减少大气中CO2排放,日本规定在汽油中掺烧部分乙醇。乙醇作为车用燃料在美国和巴西的应用由来已久。我国从去年起在河南等省利用陈化粮食等发酵、蒸馏、脱水制得乙醇,与汽油按1:9混合使用。作为由生物制得的燃料,从长远来讲乙醇是最有利于实现可持续发展的。但是由于目前仅依靠粮食作原料,其产量难以满足数量巨大的机动车需求。另外,由粮食生产的燃料乙醇价格居高不下(4000元~5000元/吨),也成为推广燃料乙醇的巨大障碍[2,3]。

醇类燃料在柴油机上的着火和起动性能

醇类燃料的十六烷值很低,着火温度比柴油高,汽化潜热比柴油高,这就使得醇类燃料着火性能很差,从而冷起动性能不如柴油。采用柴油机原喷油系统,在进气管上加化醇器供给醇类的方式是一种不错的选择,这样即可以在起动时全部用柴油作燃料保持原有的起动性能,又可在正常工况时用排气管预热进气管,提供醇类燃料汽化所需的热量,改善着火性能。在柴油机中,由于是质调节和压缩多点自燃,可以用柴油起引燃作用,减少醇类燃料着火性能差对柴油机着火性能的影响。

醇类燃料在压燃式发动机上的混合气形成和燃烧特性。

利用进气管气化醇类燃料,则与空气的预混时间延长,混合的均相性与均质性都有所改善;喷射柴油作为引燃,混合气的火焰传播速度比纯柴油时大,燃烧和放热速度提高,燃烧持续期缩短,放热更为集中,这些都有助于增加柴油机

的有效热效率。柴油机燃用柴油醇混合燃料后,滞燃期增长,预混燃烧的燃料量增加,扩散燃烧的燃料量减小,最大压力升高率增加,燃烧粗暴,噪声增加1-3分贝。

1.5燃用混醇汽油时的排气温度、排放污染和噪声

汽油机燃用混醇汽油后,排气温度下降,其温度下降量随混醇率的增加而增加。这是因为混醇汽油的低热值小于汽油,而汽化潜热却比汽油高,在其他条件相同的情况下,汽缸内压缩最高温度和燃烧最高温度均降低,同时,混醇汽油的火焰传播速度增加,燃烧持续期缩短,后燃较少,以上因素都使得汽油机排气温度降低。

甲醇是含氧燃料,并且含碳量比汽油低得多,因此混醇汽油的燃烧具有自供氧效应,排气中碳烟很少。发动机的氧氮排放量与最高燃烧温度的高低以及峰值温度持续时间有决定性的关系。燃用混醇汽油后,由于其燃烧的峰值温度较低,高温持续时间短,所以氧氮排放降低。另外,混醇汽油燃烧后的排气中,CO和HC的含量也比燃用纯汽油时少。但是,燃用加入甲醇的汽油后,排气中相应的含有未燃甲醇和甲醛等非法规排放,其中甲醛是排气中臭味的主要组成部分,并且有毒性,所以混醇汽油中的甲醇含量一般控制在20