掺混生物柴油对相继增压柴油机燃烧性能的影响

高占斌; 王彬彬; 高敬博; 李水荣; 郑志峰

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200544

掺混生物柴油对相继增压柴油机燃烧性能的影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200544

高占斌^{1, 2,},
王彬彬¹,
高敬博¹,
李水荣³,
郑志峰^{3, 4, 5, 6}

1.
集美大学轮机工程学院，福建厦门361021
2.
集美大学福建省船舶与海洋工程重点实验室，福建厦门361021
3.
厦门大学福建省生物质高值化技术工程研究中心，福建厦门, 361102
4.
厦门大学福建省新能源产业技术开发基地，福建厦门，361102
5.
厦门大学厦门市现代农业生物质高值化技术重点实验室，福建厦门，361102
6.
厦门大学能源学院，福建厦门，361102

基金项目: 福建省自然科学基金（2022J01810，2019J01705，2018J01491，2018J01499）

详细信息

作者简介:
高占斌（1971—），男，教授，研究方向为热能动力装置节能与减排技术，E-mail：zbgao@jmu.edu.cn

中图分类号: U664.121
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出版历程
- 收稿日期: 2020-08-28
- 修回日期: 2021-01-04
- 刊出日期: 2021-01-06

Emission Characteristics of Successively Supercharged Diesel Engine Blended with Biodiesel

GAO Zhanbin^{1, 2
,},
WANG Binbin¹,
GAO Jingbo¹,
LI Shuirong³,
ZHENG Zhifeng^{3, 4, 5, 6}

1.
Marine Engineering College, Jimei University, Xiamen 361021, China
2.
Fujian Key Laboratory of Shipping and Marine Engineering, Xiamen University, Xiamen 361021, China
3.
Fujian Biomass High-Value Chemical Technology Engineering Research Center , Xiamen University, Xiamen 361102, China
4.
Fujian New Energy Industry Technology Development Base, Xiamen University, Xiamen 361102, China
5.
Xiamen Modern Agricultural Biomass High-Value Technology Key Laboratory, Xiamen University, Xiamen 361102, China
6.
School of Energy, Xiamen University, Xiamen 361102, China

摘要

摘要:
为促进生物质能源应用，减轻国家对于化石能源的依赖，以某船用增压柴油机为研究对象，将其改造为相继增压系统柴油机，进行掺混生物柴油燃烧试验，在推进特性25%负荷试验时，生物柴油设置5% ~ 25%共5组配比，研究不同生物柴油配比对柴油机动力性、经济性及排放性的影响. 研究结果表明：在25%负荷时，掺混生物柴油燃烧与纯柴油燃烧相比，相继增压柴油机的动力性下降约6.5%，燃油消耗率增长约9.2%，NO_x排放量降低约9.8%，SOOT排放量降低约76.7%；相继增压柴油机掺混生物柴油燃烧时，其动力性及排放性均优于原机；在25%负荷时生物柴油最佳掺混率为25%，随着生物柴油配比增加其动力性与经济性下降较快，NO_x排放升高，掺混率不宜过高；改造为相继增压船用柴油机后，在一定程度上弥补了掺混生物柴油燃烧带来的不足.
- 船用柴油机 /
- 相继增压 /
- 生物柴油 /
- 优化
Abstract:
To promote the application of biomass energy and reduce the country's dependence on fossil energy, a marine turbocharged diesel engine was transformed into a sequential turbocharged system diesel engine, and the combustion test of mixed biodiesel was carried out. When the propulsion characteristic is 25% load, biodiesel is set at 5% − 25% in total. Through experiments, the effects of different proportion of Biodiesel on the power, economy and emission of diesel were studied. The results show that at 25% load, compared with pure diesel combustion, the power performance of Sequential Turbocharged Diesel engine is reduced by about 6.5%, the fuel consumption rate is increased by about 9.2%, the NO_x emission is reduced by about 9.8%, and the soot emission is reduced by about 76.7%. When the sequential supercharged diesel engine is mixed with biodiesel for combustion, its power performance and emission are better than the original engine. Through the optimization analysis of grey decision theory, the comprehensive optimization shows that the optimal blending rate of biodiesel is 25% at 25% load. With the increase of biodiesel ratio, its power and economy decline rapidly and NO_x emission increases, so the blending rate should not be too high. The transformation into a sequential turbocharged marine diesel engine makes up for the shortcomings brought by the combustion of mixed biodiesel to a certain extent.
- marine diesel engine /
- sequential turbocharing /
- biodiesel /
- optimize

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图 1 不同配比下的燃油消耗率

Figure 1. Fuel consumption rate under different ratios

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图 2 不同配比下的最高燃烧压力

Figure 2. Maximum combustion pressure under different ratios

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图 3 不同配比下的NO_x排放

Figure 3. NO_x emission under different ratios

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图 4 不同配比下的soot排放

Figure 4. Soot emission under different ratios

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表 1 TBD234柴油机技术参数

Table 1. Technical parameters of TBD234 diesel engine

项目名称	技术参数
机型	四冲程、直喷、水冷、废气涡轮增压、进气中冷
气缸直径、行程/mm	128、140
燃烧室型式	ω 型
总排量/L	10.8
压缩比	15∶1
标定转速/（r·min⁻¹）	1500
标定功率/kW	186

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表 2 主要实验设备

Table 2. Main test equipments

实验设备	名称
控制系统	NCK2010 自动测控系统
功率测量	DW440 电涡流测功器
烟度排放测试系统	不透光烟度计（AVL439）
废弃排放测试系统	HoribaMEXA-1600D/DSEGR 尾气分析仪
燃油油耗测量系统	HZB2000 油耗仪
燃烧分析测试系统	DEWE—2010CA 型便携式燃烧分析仪

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表 3 实验方案

Table 3. Experimental schemes

负荷/%	转速 r/min	掺混率/%	配比
25	945	0 5 10 15 20 25	B0 B5 B10 B15 B20 B25

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