基于綠色生物柴油的柴油機(jī)性能和環(huán)境效益分析

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基于綠色生物柴油的柴油機(jī)性能和環(huán)境效益分析

生物柴油通過棉花籽油與甲醇的酯化反應(yīng)得到,生產(chǎn)過程中沒有污染,經(jīng)過提純后可滿足國(guó)際燃油標(biāo)準(zhǔn)。甘油通過重力分離和甲醇回收利用后蒸餾得到,提純的產(chǎn)品中甲酯含量接近90%。生物柴油與石油柴油混合物的燃料特性與國(guó)際燃油標(biāo)準(zhǔn)一致。對(duì)比混合燃料柴油機(jī)與傳統(tǒng)石油柴油機(jī)的性能特點(diǎn)，包括有效熱效率（BTE）、有效燃油消耗率（BSFC）和排氣溫度（EGT）。混合燃料柴油機(jī)具有顯著的環(huán)境效益,如CO、CO2、煙和未完全燃燒的碳?xì)浠衔铮℉C）的平均排放量分別降低33.3%、8.4%、43.4%和29.4%。然而，生物柴油機(jī)的NOx排放量較高，這是因?yàn)樯锊裼秃幸欢康难踉?，所以，基于生物柴油綠色工藝的B10（10%生物柴油與90%石油柴油混合）和B20（20%生物柴油與80%石油柴油混合）產(chǎn)品具有更好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能與溫室氣體排放的特點(diǎn)。因此，保證提純生物柴油產(chǎn)品的質(zhì)量和性能非常重要。首先，利用下游加工過程提純生物柴油,加工過程中會(huì)產(chǎn)生少量的游離脂肪酸，為了去除這些游離脂肪酸，在產(chǎn)品上層中加入0.5%NaOH溶液, 在60℃的條件下以130r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)15min,上層主要是生物柴油；然后，水洗混合物3次，以去除肥皂類物質(zhì)；最后，產(chǎn)品在70～80℃的環(huán)境下保持4～5h，以去除生物柴油里的水分。提純后，確定最終產(chǎn)品的燃料性質(zhì)、B10和B20、燃料燃燒產(chǎn)生的熱量。任何替代燃料（單一或混合形式）的燃燒特性主要取決于其燃燒性能，而主要的燃料特性包括密度、運(yùn)動(dòng)粘度、酸堿性、著火點(diǎn)和石油柴油熱值。

研究了純化生物柴油（B100）與廣泛使用的B10和B20燃燒性能。對(duì)生物柴油與石油柴油混合物在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試柴油機(jī)內(nèi)的性能進(jìn)行評(píng)估,并參考石油柴油混合排放要求研究比較混合燃料的排放特點(diǎn)。研究表明，生物柴油已經(jīng)能夠被成功提純,并且其和石油提煉的柴油混合后能夠達(dá)到國(guó)際規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6751或EN 14214。與生物柴油混合后，在BTE、BSFC和排氣溫度3個(gè)方面,使用混合燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)性能都能達(dá)到傳統(tǒng)柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2013年第2期

作者：Soham Chattopadhyay et al

編譯：于立嬌