生物柴油品質(zhì)對柴油機(jī)排放特性影響研究.pdf

1、生物柴油是一種可再生的柴油替代燃料，生物柴油的原料來源廣泛，制備工藝和方法對生物柴油的品質(zhì)具有較大的影響，生物柴油長期存儲過程中，生物柴油的組分和理化性質(zhì)會發(fā)生一定的變化，尤其是在環(huán)境溫度較高的情況下，生物柴油極易發(fā)生氧化，產(chǎn)生大分子不溶性聚合物、酸等物質(zhì)，影響了生物柴油的正常使用，對柴油機(jī)的性能產(chǎn)生一定的影響。
　　論文依據(jù)生物柴油品質(zhì)的變化情況，選取生物柴油氧化時間、十六烷值、醇含量和酯含量等指標(biāo)，采用理論與試驗(yàn)分析相結(jié)合的方

2、法，考察了生物柴油品質(zhì)變化對其理化性能指標(biāo)的影響，重點(diǎn)分析了生物柴油的高溫?fù)]發(fā)特性和氧化特性以及對柴油機(jī)排放污染物的影響。
　　針對生物柴油長期存儲的氧化過程，制備了720、2160小時高溫加速氧化的生物柴油，分析了氧化時間對生物柴油理化指標(biāo)的影響。依據(jù)生物柴油的不同來源，配制了不同十六烷值生物柴油，測量生物柴油的密度、運(yùn)動粘度、表面張力、官能團(tuán)和常溫常壓的著火點(diǎn)及著火延遲時間等，對常溫環(huán)境中生物柴油理化指標(biāo)和著火性能進(jìn)行探討。結(jié)

3、果表明：隨著生物柴油氧化時間的增加，生物柴油的密度和粘度增加，氧化720、2160h生物柴油紅外光譜中雙鍵吸收峰強(qiáng)度降低，生物柴油雙鍵斷裂，生成酸、醛等單鍵物。常溫常壓下氧化720、2160h生物柴油著火溫度分別提高了7℃和13℃，著火延遲時間增加了0.02s和0.07s；添加十六烷值改進(jìn)劑對油樣密度、粘度和表面官能團(tuán)影響不大，添加0.2％和0.4%十六烷值改進(jìn)劑后，生物柴油著火溫度分別降低了10℃和18℃，著火延遲時間減小了0.03s

4、和0.10s。
　　依據(jù)生物柴油制備過程中，酯交換反應(yīng)進(jìn)行不完全、醇分離不徹底的現(xiàn)象，配制了不同醇含量、酯含量的生物柴油，測量了生物柴油常溫下密度、粘度、官能團(tuán)、著火點(diǎn)、著火溫度等參數(shù)，考察不同制備工藝對生物柴油理化指標(biāo)和著火性能的影響。生物柴油中乙醇含量增加后，生物柴油/乙醇的密度和粘度降低，通過紅外光譜分析得出，隨著乙醇含量的增加，-OH吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。常溫常壓下，乙醇體積分?jǐn)?shù)增加至5%和10%時，生物柴油著火溫度升高了3

5、℃和8℃，著火延遲時間增加了0.02s和0.04s。隨著甘油酯含量的增加，生物柴油的密度和粘度增加。甘油酯含量增加，生物柴油紅外光譜無明顯變化，甘油酯和脂肪酸甲酯的官能團(tuán)無明顯區(qū)別。生物柴油甘油酯含量增加3%和6%，著火點(diǎn)溫度提高了1℃和2℃，著火延遲增加0.01s和0.03s。
　　通過熱重試驗(yàn)，分析生物柴油在高溫氛圍下的揮發(fā)熱解和氧化燃燒特性。結(jié)果表明：氮?dú)夥諊?，生物柴油氧?20、2160h，失重曲線往高溫方向移動，起始失

6、重溫度分別為204℃和207℃，隨著氧化時間增加，生物柴油的高溫?fù)]發(fā)性變差。生物柴油十六烷值增加，揮發(fā)失重曲線變化不大，十六烷值對生物柴油的揮發(fā)性無明顯影響。生物柴油/乙醇混合燃料TG曲線出現(xiàn)兩個明顯的失重過程，對應(yīng)DTG曲線上的兩個峰值。生物柴油甘油酯含量增加后，揮發(fā)性變差。氧氣氛圍下，氧化720、2160h的生物柴油起始失重溫度增高，失重速率降低和失重帶寬增加，失重過程平緩和分散。生物柴油十六烷值增加后，高溫氧化起始溫度降低，最大失

7、重速率對應(yīng)的溫度降低，半峰寬減小，失重過程劇烈和集中。生物柴油中醇含量增加后，氧化失重曲線存在兩個明顯的失重過程，生物柴油/乙醇混合燃料的氧化速率增加，甘油酯含量增加后，生物柴油失重速率降低，失重帶往高溫區(qū)偏移。
　　在柴油機(jī)上，考察不同品質(zhì)生物柴油柴油機(jī)有效燃油消耗率和排放污染物變化規(guī)律，結(jié)果表明：（1）生物柴油氧化時間增加、醇含量和甘油酯含量增加，燃油消耗率增加，十六烷值提高，生物柴油燃油消耗率降低。（2）生物柴油氧化720、

8、2160h，柴油機(jī)HC、CO和碳煙排放增加，NOX排放降低；（3）隨著生物柴油/乙醇混合燃料中乙醇比例的增加，柴油機(jī)HC排放增加，而CO、NOX和碳煙排放降低；(4）生物柴油的十六烷值增加，柴油機(jī)HC、CO和NOX排放降低，但隨著十六烷值改進(jìn)劑添加比例的進(jìn)一步提高，HC、CO和NOX排放均又有所回升，但碳煙排放變化不大，說明生物柴油十六烷值存在一個最佳值，過低或者過高都不利于降低生物柴油的排放污染物；（5）甘油酯含量增加后，柴油機(jī)HC、