柴油機燃用生物柴油的排放特性分析

鄭軍武

（江蘇省無錫交通高等職業技術學校，江蘇 無錫 214151）

隨著社會經濟和科學技術的飛速發展，機動車工業在人們日益提高的生活及生產水平下，也得到了進一步的發展。但是我們要從越來越便利的出行條件及越來越高的生活質量上看到，這一切都是以犧牲環境和能源為代價的。如今，柴油內燃機在一度被人們放棄使用之后，經過改造重新登上了機器生產及運轉的舞臺。而柴油機在經過科學家的改造后，已然成為了一種排放物清潔，節約能源的動力機械。為順應時代發展的需要，柴油內燃機不僅要從結構及技術上進行不斷地創新和改造，還要在燃料使用上進行突破和開發。因為柴油機在使用面上得到進一步拓展之后，已經成為緩解日益緊缺的能源問題及日益惡劣的環境問題的組成部分，而開發新能源，代替傳統的石油及柴油，是順應可持續發展戰略的必然趨勢，生物柴油應運而生。

1 生物柴油

目前，為緩解能源使用緊張和凈化柴油機排放物，減少有害物體的排放，采用各種代用燃油滿足人們的生產生活需要。而如今主要的代用燃料有壓縮天然氣、重整柴油、生物柴油等，其中以生物柴油為主要替代使用油。

生物柴油是在環境污染日益惡劣、能源緊缺日益突出的情況下生成的可再生的清潔性能源，早在1988年就由德國的聶耳公司提煉發明，而其主要是以菜籽為原料提煉而成。如今的生物柴油的提煉原料已在原有的基礎上，得到進一步的發展，除了油含量高的大豆、菜籽等農作物，還有油棕等油料樹木的果實，并且隨著油提煉技術的發展，動物的油脂和廢棄的餐飲用油同樣能作為原料進行液體油燃料的提取。現下通過長時間的實驗和運用實踐，生物柴油的可利用率和可行性已經得到全面證實。要知道，在所有的燃油替代品中，生物柴油是最具使用優勢的，因為它不僅熱值最高，而且兼容性最強，適合任何新型發動機使用，而傳統發動機只要稍加改造，使用起來也毫無問題。此外，生物柴油還可以與其它油類混合使用。生物柴油是一種綠色的可再生資源，因為其在使用后，排放物比其它油類更加潔凈，對環境的影響最小。現下，我們主要就生物柴油的排放物性進行實驗性的分析。

2 柴油機燃用生物柴油的排放特性

筆者以江淮動力生產的ZH110直噴式四沖程柴油機為實驗柴油機，在實驗的過程中，柴油機的供油系統和參數都沒有進行改變。另外我們利用同樣是江淮動力品牌的JDEMS-2000對燃油排放物進行測試分析。此次實驗主要以普通柴油、生物柴油為實驗油，來對生物柴油的排放特性進行分析。而實驗結果表明，生物柴油在使用過后，比普通柴油所排放出來的氣體要潔凈，對環境影響更小的。而在其它條件相同并穩定的情況下，燃油的性質量決定著排放物的差異，而生物柴油與普通柴油的不同主要集中在十六烷值、粘度、密度、芳香烴等方面：

（1）一氧化碳的排放，在實驗過程中，兩種燃料一氧化碳排放量的不同主要表現在燃油機的高負荷運轉階段。通過實驗我們發現，在高負荷時，生物柴油燃燒所排放的一氧化碳會大大降低，而普通燃料油則明顯高出很多。例如，在特定條件下，生物柴油所排放的一氧化碳量要比普通柴油降低29%。那么是什么原因形成了這樣的現象呢：一方面，是因為生物柴油擁用氧含量高達10%的特性，而這也就決定了其在高負荷時能達到燃油的完全燃燒，從而促進一氧化碳分解和中合；另一方面，就十六烷值的含量，生物柴油比普通柴油的高，而十六烷值的高低決定著燃油燃燒性能的好與差，燃燒性能好對于柴油機的起動和運轉自然更有利。實驗結果表明，每提高10個單位的十六烷值，一氧化碳在冷起動過程中能減少0.496g/(kW·h)。故，生物柴油的使用能有效減少一氧化碳的排放量。

（2）碳氫化合物的排放，在生物柴油與普通柴油排放物的對比實驗中，我們發現，對于碳氫化合物的排放，生物柴油的排放量明顯小于普通柴油的排放量。在特定環境下，燃燒生物柴油所排放出來的碳氫化合物的量要比普通柴油所排放的量少24.98%。出現這一現象的主要原因在于兩種燃油中芳香烴與十六烷值的不同。生物柴油中芳香烴的含量小，導致內燃機的滯燃期短，而十六烷值高，使燃油的著火性能好，同樣減短燃油的滯燃期，這樣就使未燃碳氫和裂解碳氫都得到有效的減少，從而有效減少碳氫化合物的排放。此外，生物柴油中富含的氧原料也會降低碳氫化合物的排放。

（3）碳煙的排放，通過這次實驗我們發現，因為純生物柴油中芳香烴小，而氧燃料的含量大，使其比純柴油的碳煙排放量要低將近50%。要知道，芳香烴的含量高決定著碳氫的質量比高，從而決定其燃燒煙度大，但是純生物柴油芳香烴含量小，便使得碳煙排放量小；而氧燃料高，降低缺氧燃燒現象出現概率，從而讓原料在燃燒過程中燃燒得更加完全，以降低碳煙的排放。

3 總結

生物柴油的使用是社會經濟與環境和諧發展的必然要求，是符合可持續發展戰略需要的。為有效處理能源緊缺和環境污染問題，生物柴油發明至今，使用范圍已得到了大面積的拓展，但是在我國仍然處于起步階段，需要國家加大鼓勵力度，對相關的生物柴油提煉企業進行必要的扶持，從而促進我國生物油提煉和生產技術的發展，以提高生物柴油的使用率。

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