生物柴油在船用发动机上的应用及技术分析.pdf

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1、第27卷第2期2014年4月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．27No．2Apr．2014，’’’’’’’’、：技术交流：～IIIIIt。。，生物柴油在船用发动机上的应用及技术分析张德福1，韩世民1，马海石2，肖会超1(1．天津理工大学海运学院，天津300384；2．天津海事局基建装备处，天津300456)摘要：简要介绍已开发的内燃机替代燃料的种类及其燃料特性，介绍生物柴油在船用发动机领域的国内外研究成果和应用现状，重点围绕生物柴油在船用柴油机上的运转特性和排放特性进行综合分析，针对生物柴油应用中存在的问题，探讨了可能采取的技术措施。关键词

2、：生物柴油；船用发动机；低温燃烧技术；排放中图分类号：U672doi：10．13352／j．issn．1001—8328．2014．02．005Abstract：Thetypeandpropertiesofbiodieseldevelopedforinternalcombustionenginesareintroducedbrief-ly．Intheworldthestatusofresearchandapplicationfocusonbiodieselonmarineenginearepresentedwithanaly—sistoitsperfo

3、rmanceandemissioncharacteristicsandtheobstaclesofitsuseonboard．Sometechnicalmeasuresareinvestigatedaswell．Keywords：biodiesel；marineengine；lowtemperaturecombustion；emission1替代燃料概述替代燃料是指可以替代发动机使用的常规汽油和柴油等的燃料，分为以下4类。柴油的生产工艺经历了2个阶段，第一阶段生物柴油是以天然植物油、动物油和废弃油为原料制成；第二阶段生物柴油利用木质纤维素为原料生产，解

4、决了第一阶段以粮为原料的困局。，1’譬唑黧梦；包括甲醇‘?e‘竺n。1)、乙醇2生物柴油在船用发动机上的研究(ethan01)、二甲醚(Dimethylether)等。一一一一⋯⋯⋯⋯一～⋯一2)合成燃料，主要以煤和天然气及生物物质为原料生产的合成液体燃料，如以天然气为原料合成的柴油称为GTL(gas—to—liquids)。3)气体燃料，包括压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)。4)生物质燃料，主要是生物柴油，生物甲醇和生物乙醇。以上替代燃料中天然气在船舶动力装置领域应用最广，而生物柴油独有的可再生性使其最具发展前景。生物

5、柴油是一种脂肪酸甲酯或乙酯类化合物，它是通过植物油或动物脂肪与醇类化合物(主要是甲醇)在催化作用下酯化反应的生成物。生物2．1燃料特点国内外大量的研究成果表明，生物柴油与石化柴油在碳数上相近，可以作为发动机的替代燃料。生物柴油具有下述的优良性能。1)闪点高，生物柴油闭口闪点可达100℃，比强制性规定的60℃的标准要高，存储、运输及使用较安全；生物柴油的十六烷值最小为56(石化柴油最小为49)，更适合在压燃发动机上应用。2)无毒可降解。3)生物柴油含氧达10％左右，远高于石化柴油。着火后的自供氧效应，使其燃烧速度高于柴油，燃烧持续期短，燃烧完善程度比石化

6、柴油好。4)不含硫、铅、芳香烃及卤化物等，排气中基金项目：天津教委科技开发资助项目(20090416)作者简介：张德福(1970．)，男，山东长青人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事内燃机燃烧、排放控制研究。·17·2014年第2期中国修船第27卷有毒物质少，可降低有害排放物。2．2船用发动机燃烧生物柴油的实验室研究诺丁汉大学HoonKiatNg等人的研究认为，纯生物柴油可在不改动或者少量改动原机结构的基础上即可使用。但是，100％纯生物柴油由于运动粘度高，对燃料喷雾质量不利。再有，纯生物柴油燃料倾点和浊点温度高，直接使用将影响发动机低温启动性能⋯。

7、美国能源研究实验室在综合考虑生产成本、排放、冷启动性能、材料兼容性以及可溶性等影响因素后，认为B20(即20％生物柴油+80％柴油)是最佳的方案，陆地加油站已广泛使用。泰国Kasetsart大学KamolpataraLimratana等人在功率44lkW主机和177kW发电辅机上分别开展了棕榈油的试验研究。配置了100％棕榈油(B100)和5％棕榈油+95％石化柴油的混合油(B5)2种试验用油，并在60％和40％负荷进行性能测试。结果表明，由于棕榈油的热值低，主机燃用B100的油耗率比B5高16．14％一26．00％；低转速区(800r／rain)CO

8、排放B100比B5高11．09％，高转速区(1100～1400r／min)，B100比B5降低