燃料化學(xué)結(jié)構(gòu)對C5酯類-醇類混合燃燒的影響機理.pdf

1、隨著化石能源短缺及環(huán)境污染問題的加劇，生物柴油逐漸成為各國生物質(zhì)能源的研究熱點。生物柴油主要由一些飽和及不飽和脂肪酸甲酯/乙酯組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)外學(xué)者一般采用能再現(xiàn)生物柴油主要燃燒氧化特性且具有相對簡單結(jié)構(gòu)的替代物或者替代混合物，來探究生物柴油的具體燃燒過程和機理。本文主要研究了生物柴油同分異構(gòu)燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯的燃燒特性，以及廢氣再循環(huán)和醇類對二者燃燒特性的影響，具體工作如下：
　　首先，為研究廢氣再循環(huán)對丁酸甲酯和丙酸乙

2、酯燃燒特性的影響，從貧燃到富燃，對兩種燃料中分別添加CO2和H2O的預(yù)混燃燒進(jìn)行對比了研究，重點討論生物柴油替代燃料的同分異構(gòu)化對燃燒主要產(chǎn)物及中間產(chǎn)物的影響，同時揭示H2O和CO2的加入對兩種燃料燃燒的化學(xué)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加CO2對兩種燃料燃燒特性的影響要明顯高于H2O所造成的影響。加入CO2能夠明顯降低兩種燃料的火焰溫度，對兩種火焰中煙黑前驅(qū)物和醛酮類污染物的生成有顯著的抑制作用。其中CO2的化學(xué)作用明顯抑制兩種燃料生成乙醛，且在

3、丙酸乙酯火焰中更顯著。貧燃時，由兩種燃料添加CO2的消耗路徑分析可知，CO2的加入對丁酸甲酯消耗路徑的影響明顯大于對丙酸乙酯的影響。
　　其次，為探究醇類對兩種同分異構(gòu)燃料燃燒特性的影響，在不同當(dāng)量比下，對添加不同比例的乙醇到丁酸甲酯和丙酸乙酯的預(yù)混火焰分別進(jìn)行化學(xué)動力學(xué)分析，主要討論了乙醇對兩種同分異構(gòu)燃料燃燒主要產(chǎn)物，重要中間產(chǎn)物及自由基的影響，還辨識了乙醇在兩種火焰中的化學(xué)作用。結(jié)果表明，丁酸甲酯火焰中，乙醇的加入促進(jìn)H，O

4、和OH三個自由基的生成，導(dǎo)致乙烯酮和乙醛的濃度顯著升高;丙酸乙酯火焰中，添加乙醇致使炔丙基的濃度升高。這里，乙醇的化學(xué)作用是引起自由基和重要中間產(chǎn)物濃度升高的主要原因。
　　最后，通過在對沖擴(kuò)散火焰實驗平臺上進(jìn)行丁酸甲酯和丙酸乙酯分別摻混20％正丁醇的對比燃燒實驗，深入研究了醇類對兩種燃料燃燒特性的影響，重點討論了正丁醇的加入對兩種火焰中主要產(chǎn)物，穩(wěn)定中間產(chǎn)物及潛在污染物生成路徑的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，正丁醇的加入延遲了兩種燃料的消耗，