淺談柴油乳化與試驗(yàn)研究的分析

佘芳

摘 要： 自從進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界汽車(chē)保有量的快速上升，不僅帶來(lái)了化石燃料的短缺問(wèn)題，嚴(yán)重污染人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣環(huán)境，因此開(kāi)發(fā)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)環(huán)境污染不太嚴(yán)重的新型汽車(chē)代用清潔性燃料對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境的保護(hù)有著重要的作用。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展和環(huán)保要求不斷提高，以后對(duì)汽車(chē)使用的燃油質(zhì)量也會(huì)逐步提出新的要求[1]。因此，本文選擇對(duì)柴油機(jī)燃用乳化柴油進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：柴油 乳化 實(shí)驗(yàn)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）02-0281-01

一、乳化柴油

1.乳化柴油特點(diǎn)

配制乳化柴油只需簡(jiǎn)單的設(shè)備，操作方便，使用乳化柴油具有能耗低、節(jié)省燃油等優(yōu)點(diǎn)[1]，由于乳化柴油燃燒過(guò)程中存在微爆現(xiàn)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(duì)環(huán)境的污染，還節(jié)省了一部分的燃油。

2.乳化柴油節(jié)能減排機(jī)理

2.1微爆作用因?yàn)槿榛裼褪且孕∷胃叨确稚⒃谟椭械男问酱嬖诘?，由于水的沸點(diǎn)為100℃而柴油的沸點(diǎn)為200-350℃，當(dāng)乳化柴油燃燒時(shí)，在高溫的燃油室中，每一個(gè)包裹在柴油里的小水滴，都比柴油先達(dá)到汽化溫度，水滴汽化時(shí)，使得外面包裹的油膜炸裂分解成無(wú)數(shù)小油片，每一小油片又在自身表面張力的作用下，重新凝結(jié)為一個(gè)個(gè)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(jìn)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(jī)存在的容易燃燒不完全問(wèn)題，提高了燃燒效率。

2.2加速燃燒反應(yīng)

油的燃燒主要是其中的C—C鍵和C—H與O2反應(yīng)的過(guò)程，O2、OH等活性物質(zhì)的含量以及燃料與其接觸面積大小，對(duì)碳?xì)湓厥欠裢耆紵兄卮蟮挠绊憽Ox的生成條件主要是高溫和富氧，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)吸入至氣缸的空氣中，主要含有氮?dú)夂脱鯕?，兩者在氣缸里受到高溫，?jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成NOx。乳化柴油中由于含有水，燃燒時(shí)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?dú)獾幕瘜W(xué)反應(yīng)，達(dá)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(huì)吸收熱量，降低了氣缸里的溫度，防止了火焰出現(xiàn)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(huán)境污染。

3.乳化機(jī)理

乳化柴油是把水、柴油通過(guò)乳化劑、助乳化劑混合在一起，經(jīng)過(guò)乳化設(shè)備的乳化而形成的油包水（W/O）型的乳液態(tài)燃油。油和水本來(lái)是兩個(gè)不相溶的相，當(dāng)兩者混合在一起后，通過(guò)攪拌或超聲波震蕩后，會(huì)形成細(xì)小的微粒，油相和水相都存在表面張力，會(huì)造成微粒的不穩(wěn)定，當(dāng)加入合適的親水親油雙重性質(zhì)的乳化劑包裹在兩相的界面上后，會(huì)降低其表面張力，提高分散微粒的穩(wěn)定性，從而達(dá)到乳化的效果。

二、乳化油國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

目前在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始投入使用了技術(shù)比較成熟的乳化油，并獲得了良好的效果。許多國(guó)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(yōu)惠。

燃油乳化技術(shù)在我國(guó)的的研究起步較晚，在80年代，此技術(shù)的研究進(jìn)入了低迷時(shí)期，到了90年代甚至還出現(xiàn)了“水變油”的鬧劇[2]，嚴(yán)重阻礙了乳化油技術(shù)在我國(guó)的研究，但近幾年發(fā)展比較迅速，也有許多文獻(xiàn)專(zhuān)利發(fā)表，張澤斌公開(kāi)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(duì)HQ-I型柴油乳化劑進(jìn)行了柴油乳化工藝條件的篩選實(shí)驗(yàn)，最終得到了比較好的的乳化工藝。

三、研究目的與意義

我國(guó)對(duì)柴油乳化技術(shù)研究起步較晚，目前還未開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定性較好、含水量較高的乳化柴油，面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此加快研究乳化柴油技術(shù)，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(duì)指導(dǎo)乳化柴油的應(yīng)有推廣具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[31]。

乳化柴油是一種可以改善環(huán)境污染和節(jié)能的綠色燃料[4]。乳化柴油的技術(shù)在我國(guó)還尚處于研究階段，目前還未作為代用燃料用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。石油燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的對(duì)環(huán)境和人體有害的物質(zhì)，現(xiàn)如今人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越高，研究新的對(duì)環(huán)境污染少的綠色可再生能源顯得尤為重要。發(fā)展乳化柴油，能緩解一部分柴油供應(yīng)壓力，改善汽車(chē)尾氣排放狀況。

四、展望

如今石油資源短缺越來(lái)越緊張，環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，人們的環(huán)保意識(shí)日益提高，因此發(fā)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(dá)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(jié)能方面表現(xiàn)比較優(yōu)越，動(dòng)力性也穩(wěn)定，能滿(mǎn)足汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的需要，經(jīng)濟(jì)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(fā)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(guī)模的推廣乳化柴油，還需要進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]李科宇，蔣劍春宇，李翔宇.《乳化柴油的研究進(jìn)展》 [J]. 生物質(zhì)化學(xué)工程.2010年1月15日.

[2]劉春雨.《柴油機(jī)燃用生物柴油的實(shí)驗(yàn)研究-排放性能》[D].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué).2014年5月19日.

[3]熊云，劉曉，賴(lài)蓉.小型發(fā)動(dòng)機(jī)使用乳化柴油試驗(yàn)研究[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào)；2009年05期.

[4]韓大明，王猛.微乳化柴油的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性及排放試驗(yàn)[J].東北林業(yè)大學(xué)報(bào).2009年02期.