中速柴油機(jī)燃用重油排放研究.pdf

1、隨著全球一體化進(jìn)程越來越快，各國之間貿(mào)易交流逐漸頻繁，航運(yùn)業(yè)出現(xiàn)了迅猛的增長期，貨船的保有量不斷增加，使得以重油或柴油為主要原料的柴油機(jī)的排放問題日益嚴(yán)峻。同時我國由于輕質(zhì)燃油存貯量少導(dǎo)致原料緊張，而重油資源較為豐富，開發(fā)重油不僅能對經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，而且可以減少能源進(jìn)口，提高國家能源安全。
　　然而最近幾年大氣質(zhì)量越來越差，霧霾越來越嚴(yán)重，環(huán)境問題正被越來越多的人關(guān)注和重視。各國政府和組織都制定了嚴(yán)格的排放法規(guī)，來遏制尾氣排放對

2、環(huán)境影響，這種大背景下，研究降低燃油重油的排放已經(jīng)到了刻不容緩的時刻。
　　本論文以寧波中策動力機(jī)電集團(tuán)的柴油機(jī)DN8340為研究對象，來優(yōu)化柴油機(jī)改燒重油后，降低NOx和碳煙排放的問題。大體思路是通過AVL-BOOST建立發(fā)動機(jī)零維燃燒模型，并于試驗(yàn)臺上采集到的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來驗(yàn)證零維燃燒模型的正確性，為后面AVL-Fire仿真所需要的數(shù)據(jù)的建立提供支持。
　　通過AVL-Fire的ESE-Diesel模塊建立發(fā)動機(jī)

3、的燃燒室并進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，由于AVL-Fire燃燒模型需要設(shè)定邊界條件，而有些數(shù)據(jù)通過實(shí)驗(yàn)的方法難以測量或測量得到的誤差比較大，但是通過AVL-BOOST可以仿真出Fire所需要的初始數(shù)據(jù)。一般船用柴油機(jī)為了節(jié)省燃油，大多數(shù)行駛在最大扭矩點(diǎn)附近，而DN8340最大扭矩點(diǎn)在75％負(fù)荷附近，為了接近實(shí)際情況，本論文中結(jié)果都是在額定轉(zhuǎn)速650r/min、75%的負(fù)荷下仿真得到的。分別通過仿真不同的EGR及噴油提前角對柴油機(jī)污染物排放的影響。<

4、br>　　研究表明當(dāng)重油剛開始噴入時，NOx幾乎沒有生成，當(dāng)缸內(nèi)溫度達(dá)到1800K時，就開始有NOx的生成；當(dāng)超過2200K時，NOx大量的生成，但是如果缸內(nèi)氧氣不足，即使溫度很高，NOx也會很少生成。通過研究不同的EGR可知，當(dāng)EGR減小時NOx生成角提前，反應(yīng)速率加快，生成量越多，但是最后恒定在一個值，它的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并不會隨著燃燒室做功階段的膨脹而減小。而碳煙在重油噴入氣缸時就開始大量的生成，并且生成的速率很快就達(dá)到了最大，隨后反應(yīng)速

5、率降低并由開始的正值轉(zhuǎn)變成負(fù)值，產(chǎn)生這個的原因是燃料噴入氣缸后，開始處于一個缺氧的不均勻燃燒，這就導(dǎo)致了碳煙的大量生成，但是柴油機(jī)從整體而言是一個富氧的燃燒過程，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，碳煙小顆粒與氧氣反應(yīng)燃燒，是碳煙的排放減小的原因。
　　研究不同的噴油提前角可知，當(dāng)噴油提前角的減小時，重油噴入時燃燒室內(nèi)溫度越高，這樣重油噴入燃燒室的時候，溫度已接近壓燃點(diǎn)，這樣導(dǎo)致油氣混合不是很均勻，導(dǎo)致了重油燃燒的不完全，對燃油的經(jīng)濟(jì)性、動力性有

6、一定的影響，但是能使重油著火起始點(diǎn)后移，減小氣缸壓力，降低氣缸內(nèi)溫度，破環(huán)NOx大量生成所需要的高溫條件從而降低NOx的生成量。
　　研究了DN8340燃燒柴油和重油進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)燃燒重油時NOx排放比柴油高，而氣缸內(nèi)的溫度比柴油低。
　　綜上所述可以知道通過適當(dāng)?shù)脑黾覧GR，減小噴油提前角來降低發(fā)動機(jī)NOx的排放。最后調(diào)節(jié)EGR為0.3，噴油提前角為8℃A，其他參數(shù)不變，比較原型機(jī)與優(yōu)化后的機(jī)子的表現(xiàn)可知，NOx的排放優(yōu)