淺談柴油乳化與試驗研究的分析

佘芳

摘 要： 自從進入21世紀以來，世界汽車保有量的快速上升，不僅帶來了化石燃料的短缺問題，嚴重污染人類賴以生存的大氣環境，因此開發更為經濟實用，對環境污染不太嚴重的新型汽車代用清潔性燃料對社會的可持續發展和環境的保護有著重要的作用。隨著汽車工業的發展和環保要求不斷提高，以后對汽車使用的燃油質量也會逐步提出新的要求[1]。因此，本文選擇對柴油機燃用乳化柴油進行研究。

關鍵詞：柴油 乳化 實驗研究

中圖分類號：TQ517 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）02-0281-01

一、乳化柴油

1.乳化柴油特點

配制乳化柴油只需簡單的設備，操作方便，使用乳化柴油具有能耗低、節省燃油等優點[1]，由于乳化柴油燃燒過程中存在微爆現象，有助于燃料的完全燃燒，并且水煤氣具有助燃作用，因此乳化柴油燃燒效率較高，能耗降低，燃燒后廢氣中煙度降低、污染物減少，有效降低了尾氣中的HC、NOx含量和碳煙值，有效減少排放廢氣對環境的污染，還節省了一部分的燃油。

2.乳化柴油節能減排機理

2.1微爆作用因為乳化柴油是以小水滴高度分散在油中的形式存在的，由于水的沸點為100℃而柴油的沸點為200-350℃，當乳化柴油燃燒時，在高溫的燃油室中，每一個包裹在柴油里的小水滴，都比柴油先達到汽化溫度，水滴汽化時，使得外面包裹的油膜炸裂分解成無數小油片，每一小油片又在自身表面張力的作用下，重新凝結為一個個更小的小油珠。在這種微爆作用下，乳化柴油的油包水粒子進行了第二次霧化，大幅度增加了柴油與空氣的接觸面，使燃油分散更好，與空氣混合更加均勻，燃燒更加充分，從而改善了柴油機存在的容易燃燒不完全問題，提高了燃燒效率。

2.2加速燃燒反應

油的燃燒主要是其中的C—C鍵和C—H與O2反應的過程，O2、OH等活性物質的含量以及燃料與其接觸面積大小，對碳氫元素是否完全燃燒有著重大的影響。NOx的生成條件主要是高溫和富氧，發動機工作時，會吸入至氣缸的空氣中，主要含有氮氣和氧氣，兩者在氣缸里受到高溫，經過化學反應生成NOx。乳化柴油中由于含有水，燃燒時油氣的混合比例得到了改善[1]，使氧氣最大程度參與與柴油的燃燒，而不是和氮氣的化學反應，達到充分燃燒的效果，減少了氧氣的剩余量[1]；并且油包水粒子里的水汽化會吸收熱量，降低了氣缸里的溫度，防止了火焰出現局部高溫，破壞了NOx生成的高溫條件，NOx的生成量減少了，因此減少了環境污染。

3.乳化機理

乳化柴油是把水、柴油通過乳化劑、助乳化劑混合在一起，經過乳化設備的乳化而形成的油包水（W/O）型的乳液態燃油。油和水本來是兩個不相溶的相，當兩者混合在一起后，通過攪拌或超聲波震蕩后，會形成細小的微粒，油相和水相都存在表面張力，會造成微粒的不穩定，當加入合適的親水親油雙重性質的乳化劑包裹在兩相的界面上后，會降低其表面張力，提高分散微粒的穩定性，從而達到乳化的效果。

二、乳化油國內外發展歷史及現狀

目前在國外已經開始投入使用了技術比較成熟的乳化油，并獲得了良好的效果。許多國家為了支持摻水乳化燃料，都給予了含水乳化燃料不同程度的的稅率優惠。

燃油乳化技術在我國的的研究起步較晚，在80年代，此技術的研究進入了低迷時期，到了90年代甚至還出現了“水變油”的鬧劇[2]，嚴重阻礙了乳化油技術在我國的研究，但近幾年發展比較迅速，也有許多文獻專利發表，張澤斌公開了一種可行的乳化油的乳化劑配方，并成功配制出乳化油；夏百根等對HQ-I型柴油乳化劑進行了柴油乳化工藝條件的篩選實驗，最終得到了比較好的的乳化工藝。

三、研究目的與意義

我國對柴油乳化技術研究起步較晚，目前還未開發出穩定性較好、含水量較高的乳化柴油，面對日益嚴峻的能源危機和嚴重的環境污染，因此加快研究乳化柴油技術，研究燃用乳化柴油的燃燒特性，分析乳化油的可行性前景，對指導乳化柴油的應有推廣具有重大的現實意義[31]。

乳化柴油是一種可以改善環境污染和節能的綠色燃料[4]。乳化柴油的技術在我國還尚處于研究階段，目前還未作為代用燃料用于柴油發動機。石油燃料燃燒時產生大量的對環境和人體有害的物質，現如今人們的環保意識越來越高，研究新的對環境污染少的綠色可再生能源顯得尤為重要。發展乳化柴油，能緩解一部分柴油供應壓力，改善汽車尾氣排放狀況。

四、展望

如今石油資源短缺越來越緊張，環境污染問題也越來越嚴重，人們的環保意識日益提高，因此發展可替代綠色能源刻不容緩。乳化柴油熱值比普通柴油低，要達到相同功率的條件下，乳化柴油的燃油消耗率要比普通柴油高，但配制合理的乳化柴油的排放性能和節能方面表現比較優越，動力性也穩定，能滿足汽車內燃機的需要，經濟性也好，是一種可行的綠色石油替代燃料。

柴油雖然目前還處于研究發展階段，但在綜合排放性能方面，乳化柴油具有很大的潛力。想要大規模的推廣乳化柴油，還需要進一步的研究。

參考文獻

[1]李科宇，蔣劍春宇，李翔宇.《乳化柴油的研究進展》 [J]. 生物質化學工程.2010年1月15日.

[2]劉春雨.《柴油機燃用生物柴油的實驗研究-排放性能》[D].天津職業技術師范大學.2014年5月19日.

[3]熊云，劉曉，賴蓉.小型發動機使用乳化柴油試驗研究[J].后勤工程學院學報；2009年05期.

[4]韓大明，王猛.微乳化柴油的動力經濟性及排放試驗[J].東北林業大學報.2009年02期.