原油加热炉除尘技术研究

加热炉一般以原油或渣油为燃料，在其运行过程中，大量烟尘沉落在炉体内，烟尘的不断堆积，导致加热炉热效率下降，而吹扫炉膛又使大量烟尘进入环境，造成环境污染，为达到污染物的国家排放标准，就必须对排放的烟尘进行回收治理，根据燃油烟尘易漂浮并沾粘的特点，对几种除尘技术进行了比较，重点推荐了效果较好的滤袋式除尘器技术，提出了现场应用的要求。     

柴油机分卷流燃烧系统燃烧和排放性能试验研究

为了提高柴油机燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和碳烟排放,该文提出了柴油机分卷流燃烧系统。利用单缸机试验系统和仿真计算分析了分卷流燃烧系统在不同工况下的燃烧和排放性能。单缸机试验结果表明:在各试验工况下,分卷流燃烧系统燃油消耗率均比双卷流燃烧系统低,油耗最大降幅为5.41%,碳烟排放最大降幅为20.48%。仿真计算表明分卷流燃烧系统当量比为0.66到2区间内的燃油比例较高,当量比大于2的燃油比例较低,分卷流燃烧系统缸内当量比分布均匀,因而油耗降低,热效率提高,碳烟生成较少。分卷流燃烧系统对于推动柴油机节能减排有着重要的意义。     

柴油喷雾燃烧火焰内部碳烟采集与分析

为研究碳烟颗粒在柴油喷雾火焰内部的演变规律,在可视化定容弹喷雾燃烧系统中增加一种基于热泳原理的碳烟颗粒采集装置,获得了喷雾燃烧火焰内部的碳烟颗粒样本,并在高倍透射电镜下获得样本中不同尺度的碳烟形态图像。根据图像中碳烟宏观和微观形态结构特征分析了碳烟生成、聚合等演变历程。通过自行开发的图像处理程序,分析得到碳烟颗粒尺寸参数随喷射距离的变化特征。研究表明,该方法实现柴油机缸内高温高压特征环境下碳烟颗粒的采集与高倍电镜分析技术的有机结合,有效获取柴油喷雾火焰内部碳烟颗粒微观信息,为减少柴油机碳烟排放提供了重要研究手段和基础研究信息。     

Ce-Zr-La-Co复合氧化物与LaCoO_3/Ce_(0.6)Zr_(0.4)O_2的催化性能与结构分析

采用柠檬酸法制备了Ce-Zr-La-Co复合氧化物催化剂和LaCoO3/Ce0.6Zr0.4O2负载型催化剂,并用热重法测试了2种催化剂对碳烟的催化活性,催化剂LaCoO3/Ce0.6Zr0.4O2显示了更高的活性,碳烟的起燃温度是542℃,低于Ce-Zr-La-Co复合氧化物催化剂的552℃,比纯碳烟的起燃温度低97℃.采用程序升温还原法(Hydrogen Temperature-programmed Reduction,H2-TPR)、N2吸附BET、X-射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD)、傅立叶红外仪(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)和X-射线光电子能谱仪(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)等技术对催化剂进行了表征.结果表明,XRD显示负载型氧化物LaCoO3/Ce0.6 Zr0.4 O2形成了完好的钙钛矿结构相,而Ce-Zr-La-Co复合氧化物则形成了铈锆固溶体为主以及少量的钙钛矿和Co3O4氧化物相;XPS结果显示LaCoO3/Ce0.6Zr0.4O2催化剂表面弱吸附氧Oˉ的含量...     

空气湿度对柴油机NOx和碳烟排放影响的模拟分析

为了解空气湿度对柴油机排放的影响,该文利用KIVA-3V软件,建立柴油机燃烧过程模型,研究了空气含湿量分别为0、5、10和20g/kg时柴油机NOx和碳烟排放的变化规律,模拟了热物性参数、进气成分、燃烧中间产物演化过程。计算结果表明:随着空气湿度增加,NOx排放近似呈线性减少,含湿量20g/kg时NOx排放可减少30%以上,除大负荷外,湿度对碳烟排放影响均较小。随着湿度增加,除了N2和O2减少,自由基O和OH也会减少。在大负荷、高湿度时,O2浓度的下降并由此引起的碳烟氧化量减少是碳烟生成量增加的重要原因,空气湿度对碳烟排放具有双重影响。     

焊接烟尘的影响及控制

焊接是一种比较重要的金属连接工艺,但在焊接过程中会产生大量的烟尘,不仅污染了环境,也会对焊接操作者身体造成伤害,因而解决焊接烟尘成为现代焊接技术发展的关键。文章就焊接烟尘的产生及原因和对环境的危害加以阐述,并在国内外先进控制烟尘技术的基础上提出改造现有焊接烟尘技术的建议。     

基于EDEM-CFD的柴油机DPF孔道内积碳层堵塞特性研究

为探究柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）内部积碳层运动引起的堵塞故障,该研究采用积碳层运动与分布可视化试验,并结合离散单元法（E-Discrete Element Method,EDEM）与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）,分别对对称、非对称（Asymmetric Cell Technology,ACT）结构D型及O型3种DPF孔道内部的流场压降、积碳层运动及堵塞特性进行分析。结果表明：3种结构的DPF进气孔道中心流速相差较小,但排气孔道中心流速相差较大,ACT结构O型排气孔道的出口流速最快,比对称结构快47 m/s;ACT结构O型的静压差最大,是ACT结构D型静压差的1.4倍,是对称结构的3.3倍;在3种结构的DPF进气孔道中,90%以上的积碳层进行了运动,对称结构的堵塞最严重,在进气孔道前、中、后段均形成了堵塞;ACT结构D、O型DPF的堵塞程度较轻,在进气孔道中、后段形成堵塞,且O型堵塞情况好于D型;积碳层密度越大,堵塞位置越靠近进气孔道入口端,导致进气孔道的有效空间减少;积碳层密度越大,进气孔道内的最大堵塞密度反而减小,表明气体通过堵塞段的流通性能有所改善。相比之下,对称结构DPF的孔道堵塞虽严重,但未经碳加载时的静压差小于2.4 kPa,而ACT结构的孔道堵塞程度轻,静压差却极大,D型最高可达6.3 kPa、O型可达9.1 kPa。研究结果可为解决DPF孔道堵塞问题提供理论依据与工程指导。     

生物柴油常温常压下燃烧碳烟微粒的理化及团聚特性

在常温常压下分别燃烧生物柴油和0#柴油获得生物柴油碳烟微粒(biodiesel soot,BDS)和0#柴油碳烟微粒(diesel soot,DS)。采用旋转黏度计考察了BDS和DS在液体石蜡(liquid paraffin,LP)中的团聚特性,借助场发射透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱、傅立叶红外光谱仪、X-射线光电子能谱、元素分析仪、Zeta电位仪和光学法接触角/界面张力仪等分析了BDS和DS的形貌、成分、结构及团聚机理。结果表明,BDS和DS均是由大量的近球形一次颗粒组成的链状团聚体,BDS一次颗粒的直径小于DS,BDS的石墨化程度高于DS;和DS相比,BDS的C元素含量高,O、H、N、S元素含量低,2种碳烟均含C-C、C-O-C和C-OH等官能团。此外,DS还含有C=O官能团。BDS和DS在LP中均会发生团聚,但BDS对LP黏度的影响大于DS。其团聚机理为,与DS相比,BDS表面能高、亲油性弱,致使BDS在LP中容易团聚。研究结果为生物柴油在内燃机中广泛使用提供试验依据,为解决BDS在润滑油中的分散问题打下基础。     

柴油机颗粒捕集器再生温度预测模型

柴油机颗粒捕集器在再生阶段的温度预测问题直接与后处理系统甚至整车的经济性、安全性相关。该文采用仿真分析计算与发动机试验验证相结合的方式,对柴油机颗粒捕集器在再生阶段的温度特性及其影响因素进行分析。首先运用GT-Power软件对后处理系统进行建模,并分析了不同再生目标温度对再生效率的影响以及不同碳载量对稳态再生温度的影响。仿真结果表明：较高的再生目标温度有助于降低单位质量颗粒物的再生油耗,当再生目标温度为500 ℃时,单位质量颗粒物的再生油耗为372.7 g,当目标温度提高到700 ℃时该值降低至3.8g,但当目标温度达到600 ℃以上,再生目标温度对单位质量颗粒物再生油耗的改善效果不明显;当碳载量超过46 g（12.7 g/L）再生时,颗粒捕集器内部温度超过800 ℃,颗粒捕集器出现烧蚀失效的风险较高,因此应当限制触发再生的碳载量限值。在仿真计算结果的基础上,运用发动机台架试验对再生温度特性进行测试验证,试验结果与仿真结果较吻合,结果表明,该温度预测模型可对颗粒捕集器再生阶段的温度分布、再生油耗及最高温度等进行预测,对提高再生阶段燃油经济性,降低颗粒捕集器的烧蚀失效风险,具有重要的指导意义。     

基于光学单缸机的含水乙醇汽油直喷燃烧特性分析

含水乙醇与汽油混合能有效改善发动机的燃烧和排放性能,而混合燃料的微观火焰发展能够揭示宏观表现的机理。该研究以此为切入点,采用光学单缸发动机试验,研究了不同喷油策略下,E10W(含水乙醇体积分数为10%)、E20W(含水乙醇体积分数为20%)和E100W(含水乙醇体积分数为100%)3种含水乙醇汽油燃料的燃烧特性、火焰发展及碳烟生成特性。结果表明:正常喷油时,缸压峰值、放热率、火焰传播速度随含水乙醇比例的上升逐渐增大,其中E100W相比E10W缸压峰值增加10%,燃烧相位提前2°CA,火焰传播速度增加15%,燃烧持续期缩短,E100W的循环变动相比E10W下降了20%;推迟喷油后,燃烧相位相比正常喷油时大幅提前,燃烧循环变动增大。火焰发展过程表明,火焰亮度在火焰充满燃烧室以后达到最大,前锋面向燃油湿壁量较高一侧偏置,池火燃烧剧烈区域黄褐色火焰较多,碳烟生成量较高。推迟喷油后缸内火焰分区现象明显,燃烧不均匀现象加剧,池火燃烧明显增多,含水乙醇的添加使火焰传播更均匀,剧烈燃烧池火区域减少,碳烟相对含量可降低90%。因此,缸内直喷汽油机燃用含水乙醇与汽油的混合燃料,可以有效改善发动机燃烧特性,加快火焰传播速度,减少碳烟生成量,对提升直喷汽油机性能和改善颗粒物排放有较好的作用。