升温速率和水分含量对木屑热解过程和特性的影响

以木屑为研究对象进行热重分析试验,利用TG／DTG曲线分析了木屑热解的基本特性,包括热解区间、最大热解速率对应的温度、不同加热速率和水分含量对热解过程的影响。试验结果表明：木屑的失重过程主要由干燥、预热、挥发分析出和炭化4个阶段组成;随着升温速率的增大,TG和DTG曲线移向高温区,半焦产率降低;水分含量的增大在一定程度上促进了木屑热解反应的进行,使半焦产率升高。     

不同比例小麦秸秆与烟煤混燃特性研究

以小麦秸秆和烟煤为研究对象,基于同步热分析技术,研究了小麦秸秆掺混质量分数为100%、60%、40%、20%、10%和0的动态燃烧特性,并优化了小麦秸秆与烟煤的掺混比例。研究结果表明,烟煤燃料比远大于小麦秸秆,说明烟煤更利于燃烧。从灰分特性分析,混燃有利于降低秸秆积灰和结渣风险。从混燃的燃烧速率(DTG)曲线可以看出,随着小麦秸秆质量分数降低,挥发分阶段燃烧速率由2079%/min逐渐降低为208%/min。小麦秸秆固定碳燃烧阶段最大速率(4033%/min)出现在419℃。由于烟煤质量比例的增加,混合燃料热稳定性提高,固定碳燃烧阶段逐渐向高温方向移动至525℃,并在过渡阶段出现2个燃烧峰。着火温度随着秸秆添加比例的降低逐渐升高,秸秆质量分数大于20%的着火温度区间为260~268℃,此时着火性能相比小麦秸秆并无显著下降。随着秸秆比例降低,燃尽温度则由520℃缓慢上升至596℃。从综合燃烧特征指数(SN)分析,在秸秆质量分数不小于40%时,SN大于3.60×10-7%2/(K3·min2),此时混燃组合可保证较好的燃烧特性。由差时扫描量热(DSC)数据分析可知,小麦秸秆质量分数为40%时,整体放热量为单独烟煤的84.14%。在提高整体放热量并保证较好燃烧特性的原则下,与烟煤掺混的小麦秸秆添加40%为较优比例。     

典型废弃生物质的热解特性研究

对6种典型废弃生物质(锯末、稻壳、纸屑、橱芥、废塑料、废橡胶)进行热重实验分析及热解动力学分析;同时,利用TG/DTG曲线分析了它们的基本热解特性,包括热解区间、最大热解速率的温度、不同加热速度等对热解进程的影响等;通过热解动力学分析,给出了基本的热解动力学方程,研究了各种原料在不同升温速率下的热解动力学参数,为废弃生物质制取生物质能源技术提供基础数据.     

基于TG-FTIR分析的稻壳热解特性实验

在热重分析仪上研究稻壳不同升温速率(20℃/min,40℃/min,100℃/min)下的热解过程,并运用热重—红外光谱联用技术(TG-FTIR)对稻壳热解过程中气相产物随温度变化的释放规律进行实验研究。结果表明:升温速率越高,热解反应的温度区间越大,热解过程各阶段的起始和终止温度均向高温侧移动;当升温速率为20℃/min时,热解最充分,挥发分析出量最多;热解气态产物主要为CO+2、CO、CH+4和H+2O等小分子气体,不同热解阶段气体析出量差别很大,这与DTG曲线变化规律相吻合。热解不同产物的析出特性由稻壳内部官能团重组、断裂引起。运用Coats-Redfern法对稻壳热解行为进行动力学分析,结果表明升温速率增加,热解活化能逐渐减小,有利于热解的进行,其表观活化能在70~95kJ/mol范围内变化。     

生物炭与木质素混合成型及其燃烧特性研究

以油茶壳热解炭粉和胶黏剂为原料,利用万能试验机进行生物质混合燃料成型试验。通过对比不同成型燃料抗压强度、松弛密度和比能耗,确定胶黏剂种类对燃料品质的影响。选取木质素作为胶黏剂考察了成型压力、温度、含水率、木质素添加量对成型燃料品质的影响,当优化成型工艺参数为成型压力6 k N、成型温度80~100℃、含水率20%、木质素添加量8%~9%时燃料品质最佳。对成型燃料进行热重试验,研究其燃烧过程及动力学特性。结果表明:燃烧主要分为4个阶段,着火温度为356.9℃,燃尽温度为553.3℃;燃料的挥发分燃烧是一级反应,固定碳燃烧是二级反应。     

热解挥发物分级冷凝初分生物油研究

设计了一种恒温分级冷凝装置,应用该装置对油茶果壳在500℃时的热解挥发物进行了分级冷凝试验,获得了165℃以上、165~120℃、120℃以下3个冷凝温度段下的分级生物油产物;分析了各组产物的热值、p H值、运动粘度后发现:前2级生物油产物的含水率得到了有效降低,高位热值均大于23 MJ/kg,比常规方法所获生物油的热值增加约44%,但运动粘度较大;随着冷凝温度的降低,各组生物油运动粘度显著下降,p H值略有提升;通过热分析曲线并结合综合燃烧特性指数分析了生物油的燃烧特性,发现利用分级冷凝所获得的初分生物油在燃烧特性上出现了比较明显的区别,其中第2级生物油在各组样品中的燃烧性能最好。试验结果表明,所设计的分级冷凝装置基本实现了热解挥发物的在线初级分离,各级产物的特性有比较明显的区别,为生物油分级冷凝装置的设计提供了参考,为分级生物油的进一步应用奠定了基础。     

柴油理化特性对高压共轨柴油机微粒粒度分布的影响

利用TSI EEPS3090微粒粒度测试系统,试验研究了高压共轨柴油机燃用不同理化特性调和柴油时的微粒成分及微粒排放粒度分布特征,揭示了燃料着火性能及燃料组分对微粒排放特性的影响规律。研究结果表明,对于不同着火性能的燃料,中小负荷工况下微粒数量浓度分布曲线大致呈单峰结构,峰值位于30nm附近,排气中绝大多数微粒粒径处于5~300nm之间。适当提高燃料十六烷值,能够缩短滞燃期,增大扩散燃烧期比例,有助于减少核态微粒的排放数量。同时,燃料含硫量对核态微粒排放影响较大,含硫量高将导致核态微粒排放量增加。随十六烷值增加,排气微粒中可溶性有机物质（SOF）比例减小,干碳烟（DS）比例上升。     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性的试验研究

研究了柴油机燃用乙醇和柴油混合燃料的燃烧特性.试验结果表明:乙醇混合比例小于20％时,各种不同比例的混合燃料的缸内温度曲线、缸内压力曲线变化趋势相同;随着混合燃料中乙醇比例的增加,缸内最高燃烧压力增大,最高燃烧温度增大,最大压力升高率增加,放热率峰值增大且放热率曲线及峰值点依次滞后,滞燃期延长,燃烧持续期缩短.     

牛粪不同组分的热解特性研究

为研究牛粪不同组分的热裂解机理,根据范式洗涤原理对牛粪进行洗涤处理获得不同成分组合的洗涤纤维,利用扫描电镜观察牛粪及洗涤纤维的表观形貌,采用热重分析试验方法探讨牛粪中不同组分洗涤纤维的热解特性。电镜扫描结果表明:牛粪表面密实,没有裂缝和孔洞,随着洗涤的进行,表面结构破坏越来越严重,由出现凹陷条纹到最后呈蜂窝状结构,洗涤纤维的空隙结构有助于热解时传热和挥发分的析出。热重分析结果表明:以纤维素为主要成分的酸性洗涤纤维,热解速率最大,为14.310%/min,强酸洗涤纤维热解速率最小,为1.615%/min;不同组分的热解具有内在关联,并不是简单的叠加,纤维素的加入使木质素的热解速率和温度区间发生变化;半纤维素的存在对纤维素的热解挥发具有一定的抑制作用,使纤维素的热解速率由14.310%/min降低到7.617%/min。中性洗涤溶解物的存在,使得牛粪在较低温度开始热解,但半纤维素和纤维素的热解速率较低。     

油茶果壳连续热解挥发物多级冷凝生物油燃烧特性

通过自主设计多级冷凝器对油茶果壳在500℃热解挥发物冷凝获得的生物油进行燃烧特性实验研究,实现了在冷凝过程中对生物油的粗分离,各级生物油的含水率得到了明显的降低,且热值显著提高。通过热重实验对生物油进行燃烧过程和燃烧特性分析可知:生物油的燃烧共分为4个阶段:第1阶段为生物油水分和低沸点组分的蒸发;第2阶段为中质组分的蒸发;第3阶段为重质组分的裂解反应,生成焦炭和气体;第4阶段为焦炭剧烈燃烧。第1级和第3级收集到的生物油可燃性能、燃尽性能和综合燃烧性能比较好,第2级生物油的3个性能最差。     

柴油/甲醇组合发动机燃烧压力特性研究

采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式对增压共轨发动机进行缸内燃烧压力特性研究。对比分析了DMCC模式和纯柴油模式下的缸内燃烧压力、压力升高率、最高燃烧压力和燃烧放热率。结果表明:DMCC模式大大改变了放热率的形式,使得着火始点较原机推迟很多;并且燃烧过程中的预混燃烧比例明显加大,扩散燃烧的比例减少。该研究结果为大幅度提高柴油机效率、减少有害气体排放提供了理论依据。     

甲醇-柴油混合燃料的燃烧特性研究

通过试验研究,分析了小比例甲醇-柴油混合燃料对直喷式柴油机燃烧特性的影响。结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,相比于纯柴油,甲醇-柴油混合燃料滞燃期延长,燃烧持续期缩短,缸内最大爆发压力、最大压力升高率及最高平均燃烧温度上升;甲醇-柴油混合燃料与纯柴油放热规律相似,最大瞬时放热率比纯柴油大,且峰值所对应的时刻滞后;混合燃料预混燃烧部分比柴油略大,燃烧放热重心向上止点后偏移。     

天然气发动机预燃室式燃烧系统的研究

开发了火花点火天然气发动机预燃室式燃烧系统。该发动机通过采用新型的预燃室式燃烧系统，同时对发动机的燃料供给系统、点火系统等进行改进设计，实现了两级点火和稀燃、速燃，大大提高了燃烧速度，从而改善了发动机的动力性，降低了排气温度和排放量。试验结果表明，新的天然气发动机的动力性与原机基本相当，排气污染降低，经济性良好。     

柴油机燃用甲醇燃料的燃烧循环变动的研究

在燃用甲醇燃料的１１３０单缸柴油机上,通过缸内燃烧分析,对影响甲醇发动机循环变动的各种因素,（转速,负荷,点火提前角,喷油提前角,喷油嘴类型,压缩比,点火方式等）进行了详细的研究,试验结果表明,甲醇发动机的燃烧环变动主要取决于火延迟期的长短和缸内混合气怪状浓度分面是否合理,缩短着火延迟期,或在火花塞跳火区域及燃烧室内获得理想的混合气层状深度分布均可降低甲醇发动机燃烧循环变动,使发动机性能得以改善。     

柴油机燃用F-T柴油/生物柴油混合燃料的燃烧及排放特性

为探究生物柴油对柴油机燃用F-T柴油燃烧过程和排放性能的影响,配制F-T柴油/生物柴油混合燃料(B10F-T、B20F-T、B30F-T),在柴油机上进行试验。结果表明：随着生物柴油掺混比增大,缸内最大爆发压力逐渐增加。与F-T柴油相比,生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时,缸内最大爆发压力分别增加1.9%、5.1%、6.9%,对应的时刻轻微滞后,且放热始点后移,放热率峰值增大。生物柴油掺混比由0增加到30%,燃烧过程滞燃期延长1 ℃A,燃烧始点后移,燃烧持续期略微升高,由35.4 ℃A增加到36.1 ℃A,燃烧重心由4.8 ℃A后移到5.9 ℃A,缸内最大燃烧温度由1 872 K升高到1 951 K。在中高负荷时,碳烟排放随生物柴油掺混比增大而明显降低。在F-T柴油中掺混生物柴油可以有效地降低HC和CO排放,HC和CO排放随生物柴油掺混比增大几乎呈线性下降趋势。随着负荷继续增加,混合燃料的HC和CO排放均逐渐下降,在75%负荷时,与燃用F-T柴油相比,生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时,CO排放分别降低2.9%、7.8%、12.1%。在不同负荷工况下,随着生物柴油掺混比例的增加,NOX排放均呈上升的趋势,且在高负荷工况下NOX排放上升更加明显。     

柴油机燃烧复合乳化燃料消烟作用的研究

介绍了柴油机燃用柴油－甲醇－水复合乳化燃料消烟作用的研究。采用全气缸取样系统研究了柴油机燃用复合乳化燃料和纯柴油时缸内微粒生成历程。试验结果表明：复合乳化燃料的缸内微料生成量和排放量明显低于纯柴油,其生成量的最大值降低了４０．７％,排放量减少２９．８％。作者首次通过试验手段,探明了乳化燃料在柴油机燃烧过程中微粒生成量的变化过程,揭示了复合乳化燃料缸内微粒生成量的大幅度下降是柴油机烟度降低的关键原因     

无灰柴油添加剂降低油耗率和排放的试验研究

采用无灰型柴油添加剂在WD615.50柴油机上进行了外特性和负荷特性试验,比较和分析了燃用0#柴油和添加无灰添加剂的1#燃油时的柴油机的动力性、经济性和排放特性。结果表明,在柴油机不做任何改动的条件下,与燃用0#柴油相比较,燃用1#柴油动力性略有下降;经济性有所改善;HC排放显著降低,外特性和负荷特性试验分别平均下降33%和40%;碳烟排放在负荷特性试验中改善较为显著,平均下降了25%;CO和NOx排放均有所降低。     

标定工况柴油机燃用小油桐油料的循环波动研究

在单缸水冷四冲程柴油机上针对不同的小油桐油料进行了标定工况试验,测录了多循环的瞬时气缸压力与高压油管燃油压力,对比分析了喷油与燃烧过程中各参数的循环波动。结果发现,小油桐油的喷油始点比柴油迟1°CA,喷油持续期相当,最高喷油压力要高出近5 MPa;滞燃期比柴油缩短约3°CA,燃烧始点早于柴油约2°CA,燃烧压力升高率明显比燃用柴油时低,最高燃烧压力也低于柴油。在循环波动上,柴油的滞燃期、燃烧始点均较稳定。燃用加热后的小油桐油平均指示压力的波动率较低,其燃烧过程,特别是后燃期较为稳定。     

天然气准均质压燃特性及其排放规律

双燃料发动机的燃烧过程接近均质压燃 (HCCI)燃烧 ,可视为准 HCCI过程。为认识其燃烧过程及排放物的生成规律和特点 ,采用发动机缸内燃烧分析以及相应工况的排放测试 ,对发动机的最高转速负荷特性和最大扭矩转速的负荷特性进行了试验研究 ,并与纯柴油燃烧过程进行了对比分析。     

柴油机燃用二甲醚喷射与燃烧的试验研究

研究了2135型柴油机燃用二甲醚日寸的喷射与燃烧特性。测试了嘴端油管压力、针阀升程、缸内压力、氮氧化物排放等参数，计算了燃烧率和累计燃烧率。试验结果表明，该燃料的喷射与燃烧过程明显不同于柴油。二甲醚的油管压力升高率和压力峰值低，喷射滞后期及其负荷依赖性很大；相应地，其着火点迟后，着火点的负荷依赖性也很大；滞燃期短；缸内最高燃烧压力和压力升高率低；扩散燃烧快速。柴油机燃用二甲醚可大幅降低氮氧化物排放，并实现无烟、低噪声燃烧。