柴油機(jī)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(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 無錫 214151）

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)動車工業(yè)在人們?nèi)找嫣岣叩纳罴吧a(chǎn)水平下，也得到了進(jìn)一步的發(fā)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(zhì)量上看到，這一切都是以犧牲環(huán)境和能源為代價的。如今，柴油內(nèi)燃機(jī)在一度被人們放棄使用之后，經(jīng)過改造重新登上了機(jī)器生產(chǎn)及運轉(zhuǎn)的舞臺。而柴油機(jī)在經(jīng)過科學(xué)家的改造后，已然成為了一種排放物清潔，節(jié)約能源的動力機(jī)械。為順應(yīng)時代發(fā)展的需要，柴油內(nèi)燃機(jī)不僅要從結(jié)構(gòu)及技術(shù)上進(jìn)行不斷地創(chuàng)新和改造，還要在燃料使用上進(jìn)行突破和開發(fā)。因為柴油機(jī)在使用面上得到進(jìn)一步拓展之后，已經(jīng)成為緩解日益緊缺的能源問題及日益惡劣的環(huán)境問題的組成部分，而開發(fā)新能源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油及柴油，是順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然趨勢，生物柴油應(yīng)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(jī)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(chǎn)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(huán)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(fā)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(chǔ)上，得到進(jìn)一步的發(fā)展，除了油含量高的大豆、菜籽等農(nóng)作物，還有油棕等油料樹木的果實，并且隨著油提煉技術(shù)的發(fā)展，動物的油脂和廢棄的餐飲用油同樣能作為原料進(jìn)行液體油燃料的提取?，F(xiàn)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(jīng)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(yōu)勢的，因為它不僅熱值最高，而且兼容性最強(qiáng)，適合任何新型發(fā)動機(jī)使用，而傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)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(huán)境的影響最小。現(xiàn)下，我們主要就生物柴油的排放物性進(jìn)行實驗性的分析。

2 柴油機(jī)燃用生物柴油的排放特性

筆者以江淮動力生產(chǎn)的ZH110直噴式四沖程柴油機(jī)為實驗柴油機(jī)，在實驗的過程中，柴油機(jī)的供油系統(tǒng)和參數(shù)都沒有進(jìn)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(jìn)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(jìn)行分析。而實驗結(jié)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(huán)境影響更小的。而在其它條件相同并穩(wěn)定的情況下，燃油的性質(zhì)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(xiàn)在燃油機(jī)的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)階段。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，在高負(fù)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(xiàn)象呢：一方面，是因為生物柴油擁用氧含量高達(dá)10%的特性，而這也就決定了其在高負(fù)荷時能達(dá)到燃油的完全燃燒，從而促進(jìn)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(jī)的起動和運轉(zhuǎn)自然更有利。實驗結(jié)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?xì)浠衔锏呐欧?，在生物柴油與普通柴油排放物的對比實驗中，我們發(fā)現(xiàn)，對于碳?xì)浠衔锏呐欧?，生物柴油的排放量明顯小于普通柴油的排放量。在特定環(huán)境下，燃燒生物柴油所排放出來的碳?xì)浠衔锏牧恳绕胀ú裼退欧诺牧可?4.98%。出現(xiàn)這一現(xiàn)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(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)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?xì)浜土呀馓細(xì)涠嫉玫接行У臏p少，從而有效減少碳?xì)浠衔锏呐欧?。此外，生物柴油中富含的氧原料也會降低碳?xì)浠衔锏呐欧拧?/p>

（3）碳煙的排放，通過這次實驗我們發(fā)現(xiàn)，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?xì)涞馁|(zhì)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??；而氧燃料高，降低缺氧燃燒現(xiàn)象出現(xiàn)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(jié)

生物柴油的使用是社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展的必然要求，是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需要的。為有效處理能源緊缺和環(huán)境污染問題，生物柴油發(fā)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(guān)的生物柴油提煉企業(yè)進(jìn)行必要的扶持，從而促進(jìn)我國生物油提煉和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以提高生物柴油的使用率。

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