两个人的电影免费视频_国产精品久久久久久久久成人_97视频在线观看播放_久久这里只有精品777_亚洲熟女少妇二三区_4438x8成人网亚洲av_内谢国产内射夫妻免费视频_人妻精品久久久久中国字幕

柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒方法

文檔序號(hào):5210398閱讀:345來源:國知局
專利名稱:柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒技術(shù)。
當(dāng)前城市中汽車的廢氣排放已成為威脅城市環(huán)境的一大禍害,已引起了國際上的重視,并采取了各種措施。對柴油機(jī)來說,除從改進(jìn)內(nèi)部燃燒過程來解決外,別無其他好方法。
柴油機(jī)由于功率大,效率高于汽油機(jī),與汽油機(jī)相比,其油耗約減少30%;其碳化氫CH,一氧化碳CO排放量遠(yuǎn)低于汽油機(jī),易符合排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化氮NOx排放量較高,與汽油機(jī)相當(dāng);只是碳黑微粒的排放遠(yuǎn)高于汽油機(jī)。因此,只要解決柴油機(jī)的NOx及碳黑微粒排放問題,則柴油機(jī)無論在經(jīng)濟(jì)性上,還是在排放特性上都具有很強(qiáng)的競爭力。
然而,柴油機(jī)燃燒技術(shù)是一門高難技術(shù),它已有上百年的研究歷史,它的水平與起點(diǎn)已相當(dāng)高。在這種情況下,必須采用新思路、新方法。
綜觀解決柴油機(jī)的NOx與碳黑微粒的各種研究可以發(fā)現(xiàn),凡是使NOx減少的各種措施都使碳黑微粒增加,反之亦然。也即它們是相互矛盾的。要同時(shí)降低NOx與碳黑微粒的排放不是一件容易的事。目前做得較好的是增壓一中冷方案,及日本的MK燃燒新概念,前者是可使碳黑微粒大幅度下降,但NOx排放量基本不變。日本的方案則正好相反,即可使NOx排放量大幅度下降,但碳黑微粒排放量基本不變。然而兩者的實(shí)施方案都較復(fù)雜,價(jià)格較貴。目前只有一種方法能使兩者同時(shí)下降。這就是油摻水燃燒。盡管對柴油機(jī)中油摻水燃燒已研究了幾十年,但一直沒有取得突破性進(jìn)展。因此,對此技術(shù),多數(shù)研究者持否定態(tài)度。本發(fā)明人認(rèn)為,過去關(guān)于油摻水燃燒技術(shù)在柴油機(jī)中應(yīng)用失效的原因,主要在于(1)乳化油易分層,無法付諸實(shí)用。有人為了解決這一問題,將精力放在乳化劑的研究上,盡管有所改進(jìn),但價(jià)格很貴,結(jié)果造成節(jié)油不節(jié)錢的狀況,使用戶無采用它的積極性。至今為止,乳化油的油、水分層問題仍未得到解決。再加上乳化油易使氣缸腐蝕及易稀釋潤滑油等弊病。一句話,乳化油的實(shí)用化問題沒有得到認(rèn)真的解決,因此大家對它失去了信心。(2)盡管乳化油能同時(shí)降低NOx和碳黑微粒,同時(shí)還有一定程度的節(jié)油效果,但它在燃燒技術(shù)上存在著難以克服的問題,例如,實(shí)驗(yàn)表明,NOx和碳黑微粒下降量通常與摻水量成正比,這樣,摻水量少了,其降污的效果不大;摻水量大了,其著火延遲時(shí)間增長,輕者引起敲缸或粗爆運(yùn)行,重者則不能使燃料著火、燃燒。長期來研究者無法解決這一難題。因此個(gè)別國家(如法國)為了充分發(fā)揮油摻水燃燒對柴油機(jī)降污的作用,只摻了13%的水,盡管效果不能令人滿意,但還是在降污方面起了一定作用。
由于上述兩個(gè)原因,這項(xiàng)對環(huán)保與節(jié)油都有益的油摻水燃燒技術(shù),一直無法在柴油機(jī)中得到應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處,提出一種柴油機(jī)的清潔燃燒方法,可同時(shí)大幅度降低氧化氮及碳黑微粒排放,且具有節(jié)油又節(jié)錢,使用安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提出的一種柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,包括下列各步驟(1)在通常柴油系統(tǒng)的活塞泵的進(jìn)油端并聯(lián)一個(gè)乳化油系統(tǒng),該乳化油系統(tǒng)包括由管道相連的濾油器、靜態(tài)乳化器、乳化油泵及裝有按比例配好的乳化油的乳化油箱;(2)在所說的活塞泵的汽缸蓋、活塞頂部采用等離子或火焰噴涂法涂上一層鎳基催化劑;(3)用柴油系統(tǒng)啟動(dòng)待汽缸壁熱后,再轉(zhuǎn)換成乳化系統(tǒng)供油。
本發(fā)明還可包括停車前幾分鐘再轉(zhuǎn)換成柴油系統(tǒng)供油的步驟。
本發(fā)明所說的的乳化油可為在線配制的乳化油。
所說的的乳化油的配比為油∶水=1∶0.15。
所說的的乳化油中還可加有表面活性劑。
本發(fā)明的原理及特點(diǎn)(1)用在線制備乳化油的方法替代了事先制備;啟動(dòng)與停車前幾分鐘均采用柴油。這樣,就解決了實(shí)用化的問題。由于隨用隨制備,就不存在乳化油的儲(chǔ)存問題,也就不存在油、水分層問題,從而保證了使用的安全、可靠。由于無須考慮乳化油的儲(chǔ)存問題,因此可采用任何廉價(jià)的乳化劑,這就解決了節(jié)油不節(jié)錢的問題。另外,由于用柴油啟動(dòng),就不存在啟動(dòng)難的問題;由于停車前切換成柴油燃燒,這樣保證了乳化油始終不以液體狀態(tài)與缸接解,這就避免了氣缸被乳化油腐蝕,潤滑油也不會(huì)被乳化油所稀釋。因?yàn)橐哉羝麪顟B(tài)存在的水是不會(huì)對氣缸和潤滑油有任何影響的。
(2)本發(fā)明另一個(gè)突破在于用高摻水率的催化燃燒代替了微爆效果。如前所述,要大幅度降低NOx與碳黑微粒的排放,必須加大摻水量,例如采用油∶水=1∶1的高摻水率。如果在這樣高的摻水率水下仍能維持柴油機(jī)的正常著火、燃燒,則①NOx將大幅度下降。這是因?yàn)閾剿康脑龃?,使氣缸?nèi)溫度及氧濃度下降,這都將使NOx大幅度下降;②大量的水蒸汽的存在,使氣缸缺氧區(qū)(這是碳黑微粒產(chǎn)生的重要原因,因?yàn)樵诳焖龠\(yùn)動(dòng)的氣缸內(nèi)很難保證油—空氣之間的理想混合)發(fā)生反應(yīng),從而有效抑制了碳黑核心的產(chǎn)生和生長,使碳黑微粒大幅下降,并使燃燒效率有所提高;③在保證油、水、空氣混合物的快速著火、燃燒的條件下,則由于水快速發(fā)成了水蒸汽,它一方面部分彌補(bǔ)了由于氣缸溫度下降而使氣缸壓力的下降。另一方面,處于高溫、高壓狀態(tài)下的水蒸汽與高溫燃?xì)庖粯右矔?huì)推動(dòng)活塞作功(這就是蒸汽機(jī)原理),它部分地代替了油燃燒產(chǎn)物做功,這是油摻水節(jié)油的重要原因之一。
但是,如何使在摻水量較大的情況下,仍能保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常著火、燃燒,乃是其關(guān)鍵所在。本發(fā)明采用了油摻水催化燃燒以強(qiáng)化燃燒(而并非靠乳化油的微爆),再輔以下述切實(shí)可行的技術(shù)措施,取得了成功。
第一,采用等離子噴涂(或火焰噴涂)方法將廉價(jià)的催化材料噴涂在活塞頂部及氣缸端部,用燃料—水蒸汽重整催化反應(yīng)來改善乳化油的著火、燃燒特性。
由于H2的熱值高,擴(kuò)散系數(shù),火焰?zhèn)鞑ニ俣却螅磻?yīng)速率大,因此將對燃燒過程產(chǎn)生良好的影響。但H2從何來?用外界向氣缸中注入氫,沒有實(shí)用價(jià)值。如果能設(shè)法在燃料與空氣的燃燒過程中自身產(chǎn)生H2氣,這將具有普遍意義。燃料與水蒸汽的重整催化反應(yīng)就能起到這種效果。即在燃燒室的局部地方涂上廉價(jià)的催化劑,有水蒸汽存在的條件下,在較低溫度下就能在催化劑表面發(fā)生重整反應(yīng),連續(xù)不斷地使一部分燃料與水蒸汽中的H2釋放出來,這部分H2混入尚未燃燒或正在燃燒的燃料—空氣混合物中,就能顯著地改善燃料的著火、燃燒。由此可見,這時(shí)水是保證產(chǎn)生H2的必要條件,而并非像傳統(tǒng)的乳化油燃燒那樣,水是為了保證油珠的微爆。本發(fā)明根據(jù)對微爆問題的理論研究表明,柴油機(jī)中的微爆是很微弱的,因此靠微爆來改善柴油機(jī)的燃燒是不現(xiàn)實(shí)的,有微爆發(fā)生當(dāng)然好,但這里改善燃料的著火、燃燒特性,主要靠H2的發(fā)生及其參于燃燒,而并非靠油珠的微爆。這就跳出了80年代前研究油摻水燃燒的老框框,是油摻水燃燒的新發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)與理論分析表明,由于重整催化反應(yīng)的存在,只要在催化劑表面上少量的H2氣(約5%),就可使著火溫度下降100℃-250℃,這樣,可望在摻水量增加的條件下,用降低著火溫度的方法,保證氣缸內(nèi)混合氣能正常著火、燃燒,不會(huì)造成敲缸或粗爆運(yùn)行。而產(chǎn)生5%的H2是現(xiàn)實(shí)可行的。而且,由于碳在催化劑表上與水易發(fā)生反應(yīng),因此不易在催化劑表面形成積碳而使催化劑失效。
第二,乳化油用在線乳化裝置制備。將水與油一起注入一容器中,并添加任意廉價(jià)的表面活性劑,通過齒輪泵及靜態(tài)乳化器,即能制備成乳化油供噴咀使用。當(dāng)柴油機(jī)停車時(shí),在線乳化裝置也停止工作,這時(shí)油、水可能很快分層,但不影響使用。實(shí)驗(yàn)證明這種乳化方法,簡單、實(shí)用、可靠。
第三,油路采用雙油路,即原有的柴油系統(tǒng)不變,另加一條在線乳化油路。啟動(dòng)時(shí)及到達(dá)目地之前幾分鐘,切換成柴油系統(tǒng)。這樣可保證乳化油的液體不與氣缸及潤滑油接觸,避免了乳化油對氣缸的腐蝕及使?jié)櫥偷南♂尅?br> 附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施例供油系統(tǒng)示意圖。
本發(fā)明的一種實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下1.柴油機(jī)性能型號(hào)S195型式四沖程蒸發(fā)水冷臥式簡接噴射燃燒室缸數(shù)1功率8.8千瓦2.供油系統(tǒng)及操作過程本實(shí)施例的供油系統(tǒng)如圖1所示。虛線以內(nèi)是原柴油機(jī)供油系統(tǒng)。虛線以外是新加的在線乳化系統(tǒng)。原柴油機(jī)供油系統(tǒng)包括柴油箱6、濾油器5、柱塞油泵11、噴油咀9,以及進(jìn)柴油閥1、回油閥3;在線乳化系統(tǒng)包括濾油器5、靜態(tài)乳化器10、乳化油泵8、乳化油箱7,以及進(jìn)乳化油閥2和回油閥4。
采用等離子噴涂方法將廉價(jià)的催化材料(商用牌號(hào)為Z409)噴涂在活塞頂部及氣缸端部。該噴涂方法可不使催化劑失活,并與氣缸有牢固的結(jié)合力。
操作過程打開閥門1、3,關(guān)閉閥門2、4,啟動(dòng)柴油系統(tǒng)用柴油供入噴咀,同時(shí)啟動(dòng)油泵8,使在線乳化系統(tǒng)同時(shí)投運(yùn)。水與油按重量比1∶1事先倒入油箱7,并添加任意廉價(jià)的表面活性劑,如家用洗滌靈。油、水混合物通過泵8,一部分進(jìn)入靜態(tài)乳化器,經(jīng)乳化器后的乳化油,一部分供噴油咀用,噴入氣缸。多余部分回至乳化油箱。由于泵8的流量較大,因此大部分乳化油回至乳化油箱7。這樣,只要在線乳化系統(tǒng)投運(yùn),則乳化油箱7中一直維持著乳化狀態(tài)。
柴油機(jī)經(jīng)用柴油運(yùn)行1-2分鐘后,可打開閥門2、4,關(guān)閉閥門1、3,這時(shí),乳化油供入噴咀,即乳化油在氣缸中開始燃燒。
3.試驗(yàn)結(jié)果柴油機(jī)切換成油∶水=1∶1的乳化油后,照樣可以穩(wěn)定運(yùn)行,且功率保持不變,這是經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)證實(shí)了的。
當(dāng)燒柴油時(shí),功率為7.6KW時(shí),其NOx=600ppm;轉(zhuǎn)換成乳化油時(shí),在同樣功率下,約為NOx=80ppm,NOx下降了約85%左右;排放溫度下降約70-80℃。
燒柴油時(shí),當(dāng)油門加速時(shí),冒出濃濃的黑煙;當(dāng)轉(zhuǎn)換成乳化油燃燒時(shí),在同樣的功率下,同樣使油門加速,黑煙基本消失,效果十分明顯。
因此,試驗(yàn)表明,該技術(shù)路線能確保發(fā)動(dòng)機(jī)在高摻水率下的運(yùn)行與純柴油運(yùn)行時(shí)一樣穩(wěn)定。且達(dá)到了同時(shí)大幅度降低NOx與碳黑微粒排放的目標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,包括下列各步驟(1)在通常柴油系統(tǒng)的活塞泵的進(jìn)油端并聯(lián)一個(gè)乳化油系統(tǒng),該乳化油系統(tǒng)包括由管道相連的濾油器、靜態(tài)乳化器、乳化油泵及裝有按比例配好的乳化油的乳化油箱;(2)在所說的活塞泵的汽缸蓋、活塞頂部采用等離子或火焰噴涂法涂上一層鎳基催化劑;(3)用柴油系統(tǒng)啟動(dòng)待汽缸壁熱后,再轉(zhuǎn)換成乳化系統(tǒng)供油。
2.如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,還包括停車前幾分鐘再轉(zhuǎn)換成柴油系統(tǒng)供油的步驟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,所說的的乳化油為在線配制的乳化油。
4.如權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,所說的的乳化油的配比為油∶水=1∶0.15。
5.如權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)中同時(shí)降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法,其特征在于,所說的的乳化油中還加有任意廉價(jià)的表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,本發(fā)明包括:在通常柴油系統(tǒng)的活塞泵的進(jìn)油端并聯(lián)一個(gè)乳化油系統(tǒng),該乳化油系統(tǒng)包括由管道相連的濾油器、靜態(tài)乳化器、乳化油泵及裝有按比例配好的乳化油的乳化油箱;在所說的活塞泵的汽缸蓋、活塞頂部采用等離子或火焰噴涂法涂上一層鎳基催化劑;用柴油系統(tǒng)啟動(dòng)待汽缸壁熱后,再轉(zhuǎn)換成乳化系統(tǒng)供油。本發(fā)明可同時(shí)大降低氧化氮及碳黑微粒排放,且具有節(jié)油又節(jié)錢,使用的安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02M25/025GK1275677SQ0010943
公開日2000年12月6日 申請日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)明者傅維鑣, 周雁, 李長樂 申請人:清華大學(xué)
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
丹棱县| 鹤岗市| 富宁县| 博爱县| 辉南县| 景德镇市| 崇信县| 民丰县| 鹤山市| 松江区| 姚安县| 固阳县| 拜城县| 怀集县| 新宁县| 铁岭县| 微山县| 东方市| 营口市| 伊春市| 漯河市| 库车县| 微山县| 额敏县| 武清区| 正镶白旗| 九龙坡区| 澄城县| 聊城市| 浪卡子县| 阿克陶县| 垦利县| 商河县| 靖江市| 翁牛特旗| 重庆市| 海南省| 大邑县| 尚志市| 英吉沙县| 历史|