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1、江苏大学 2012 届本科毕业设计翻译 专业：动力机械及工程 学号： 姓名： 1部分氢化大豆油甲酯与超低硫柴油混合燃料的废气排放和燃料特性 aBryan R. Mosera, Aaron Williamsb, Michael J. Haasc, Robert L. McCormickb文章信息：文章历史：收稿于2008年12月1日，收修订稿于2009年4月6日，接受于2009年5月1日摘 要：测定了超低含硫量柴油（ULSD）中添加 20%体积分数的大豆油甲酯（SME）和部分氢化大豆油甲酯（PHSME）后的重要燃料性能和排放特性，并与 ULSD 进行了比较。与纯ULSD 相比，B20 混合油（含
2、 20%体积分数的 SME 和 PHSME）主要发生如下变化：良好的润滑性，高运动粘度，高十六烷值，低硫，较差的低温特性和氧化稳定性。与纯 ULSD 相比，B20 混合油的 PM 和 CO 排放较低，PHSME 混合油的 THC 排放明显降低，SME 和 PHSME 两种B20 混合油的 NOX排放均略有升高，在掺混 20%的条件下，PHSME 不会由于双键减少而导致与 SME 的 NOX排放出现显著差异。台架发动机对 SME 和 PHSME 的消耗大于纯 ULSD，其中，PHSME 消耗相对来说较小。由 Elsevier B.V.出版关键词：生物油 燃料 排放 脂肪酸甲酯 物理性质 大豆油甲
3、酯a 美国农业部,农业研究服务，国家农业应用研究中心，美国伊利诺伊州皮奥里亚市大学街 N1815 号，邮编 61604b 美国能源部，国家再生能源实验室，再生油实验室，美国科罗拉多州 80401 金科尔大道 1617 号，邮编80401c 美国农业部，农业研究服务中心，东部地区研究中心，美国宾夕法尼亚州温德穆尔东莫枚德街 600 号，邮 编 190381 简介生物柴油，是一种由长链脂肪酸可再生植物油或动物油脂制备的脂肪酸单烷基酯组成的替代燃料，作为常规石油或柴油混合燃料（石油柴油）的替代品或者混合物的组成部分引起了重大的兴趣。生物油对于石油柴油具有显著技术优势，例如某种可再生家庭原料的衍生品，
4、可以取代进口石油，良好的润滑性，基本上不含硫，优异的着火点和生物降解性，以及能减少大部分的废气排放。生物柴油的主要缺点包括较差的氧化性，贮存稳定性和低温特性，较低的能源体积含量，以及在某些工况下，较高的氮氧化物（NOx）的排放 13。表1 选定的超低硫柴油燃料生物柴油和标准规范。在同类燃料之间，较高的十六烷值（CN）有益于减少氮氧化物的排放量，这是有据可2.3 超低硫柴油燃料性质和 B20 样本江苏大学 2012 届本科毕业设计翻译 专业：动力机械及工程 学号： 姓名： 2所有数据除特别注明外均在一式三份中，并有平均值报告（表 2） 。雾化温度 (CP, C) 和表2 ULSD 和 B20 S
5、ME 和 PHSME 混合油的燃料特性。表 3 康明斯柴油发动机规格。诱导期（IP，h）是根据 EN 14112 32利用美国 Metrohm 公司（佛罗里达州，Riverview）743 型 Rancimat 仪器测量出来的。流过 7.5 0.1 g 样品的空气流速为 10 升/小时。根据修正系数，江苏大学 2012 届本科毕业设计翻译 专业：动力机械及工程 学号： 姓名： 3图 1 使用康明斯 ISB 柴油发动机的8种模式测试循环。2.4 发动机测试ULSD，B20 SME，和 B20 PHSME 的测试是，2.5 排放检测的种类常规的排放测量使用与美国联邦法规代3 结果与讨论3.1 B2
6、0 的 SME 和 PHSME 混合油的燃料性能并与 ULSD 的比较SME 中却没有这些成分 29。表 4 ULSD 认证燃油和混合燃油的废气排放。表 5 油耗（FC）以及 ULSD 认证燃油和混合油的工作状况。因为烯丙基双键沿着不饱和 FAME 脂肪酸的主干，生物油容易自动氧化。为了减少含硫量满足允许的范围 (15 ppm S) ，加氢脱硫的石油同样可以消除 ULSD 的双键含量，形成了具有良好的氧化稳定性的燃料，尤其是与生物油相比。以纯净的形式，SME 展现出不到 3 小时 IP 值，而 PHSME 产生了超过 6 小时的 IP 值29。与此相反，ULSD 在目前的研究中显示出优异的氧化
7、稳定性，并经 28.9 小时 IP 值的证明（表 2） 。ULSD 中的值(分别 0.08 和 0.05 mg KOH/g),根据 ASTM D7467 这是满足要求的（最高江苏大学 2012 届本科毕业设计翻译 专业：动力机械及工程 学号： 姓名： 4限制为 0.30 mg KOH/g, 表 1)。3.2 氮氧化物废气排放和十六烷值基线认证 ULSD 燃料的常规排放中氮氧化物为 3.17 g/bhp h (表 4). 请注意，使用的测试循环不是重型联邦测试程序组成部分中的重型（HD）瞬态循环，而是负载更高，不能在实质上显著减少氮氧化物的排放量。3.3 颗粒物的排放常规颗粒物的排放量基本上与氮
8、氧化物的排放量成反比，折中的结果是这些因素引图 2 相对于认证的 ULSD 基准燃料的 NOx, THC, CO, 和 PM 排放变化 (%)，以及燃料消耗量（FC）和工作状况。起氮氧化物的增加通常也会导致颗粒物的减少，氧化合物和 PM 的平衡关系。3.4 其他废气排放有几个因素可能会影响 CO 的产生，包括燃料的空燃比，燃料类型和成分，燃烧室设计，雾化率，注射时间，发动机负载，转速44。鉴于这台发动机的 THC 排放量非常低，在这些已经很低的排放水平中，可以得出的主要结论是，与 2007 年认证的ULSD 燃料比较，生物混合油没有可测量的影响。3.5 其他因素尽管不是在目前的研究中直接测量，
9、以前的一些报告已经证实十六烷(47.12 MJ/kg)的能量含量大大超过棕榈酸甲酯(39.45 MJ/kg, Table 6)。棕榈酸酯和甲基十二烷(MW 170.33)之间的差别更加显著，后者具有较低的摩尔燃烧热(8.09 MJ/mol)，但当用一般来说，相似的碳氧比但较低的碳氢比的脂肪酸甲酯（即更多的氢）表现出更多的能量含量。例如，在表 6 中碳氧比为 9.5:1 的 FAME 包括硬脂酸甲酯（碳氢比为 1:2） ，油酸（碳氢比为 1:1.90） ，亚油酸（碳氢比为 1:1.79）和乙醇丁酸酯（碳氢比为 1:1.68） 。如表 6 所示，以燃烧热计量，硬脂酸甲酯具有最高的能量含量，亚麻酸甲
10、酯则最低。这种趋势的结果是，较低的能量含量是从逐步提高相同链长的FAME 不饱和程度获得的。这种看法在目前的研究中已经证实，B20 的 SME(比 ULSD 多3.8%, 图 2)比 B20 的 PHSME (比 ULSD 多3.1%, 图 2)有更多的燃油消耗量。如前所述，SME 比 PHSME 含有较多的多元不饱和江苏大学 2012 届本科毕业设计翻译 专业：动力机械及工程 学号： 姓名： 5FAME，这导致了较低的能量含量和较多的燃油消耗量。ULSD 的成分比部分 FAME 具有更多的能量含量，因为它们不含氧。因为燃烧是一个氧化过程，初始阶段 FAME 比碳氢化合物氧化程度更大，这是因为
11、化学绑定的氧的存在会导致燃烧热(MJ/kg)较少。表 6 选定的 FAME 和 ULSD 组成部分的标准燃烧热(cHo, MJ/mol 和 MJ/kg)，碳氢比(C:H)和碳氧比 (C:O)。4 结论混合了 ULSD 的 SME 和 PHSME 相比起纯ULSD 燃油属性和排放量的不同也会有一定关系。致谢作者要向 Mark Matlock 及 Archer Daniels Midland Company 的员工致谢，感谢他们提贷。参考文献1 G. Knothe, J. Krahl, J. Van Gerpen (Eds.), The Biodiesel Handbook, AOCS Press,Champaign, 2005.2 M. Mittelbach, C. Remschmidt, Biodieselthe Comprehensive Handbook, M.Mittelbach, Graz, 2004.
