船用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用生物柴油排放特性研究進(jìn)展

王欣，江國(guó)和，吳剛

(上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

全世界超過(guò)90%的國(guó)際貿(mào)易與大型船舶的海上運(yùn)輸有關(guān)，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)影響至關(guān)重要[1]。柴油機(jī)是導(dǎo)致船舶廢氣排放造成海上空氣污染的重要原因。2018年國(guó)際海事組織MEPC72次會(huì)議[2]提出目標(biāo)，到2030年將使全球航運(yùn)每單位運(yùn)輸活動(dòng)的CO2排放降低到2008年的40%，并努力爭(zhēng)取到2050年降低70%。由于化石燃料的不可再生性，尋找替代燃料以滿(mǎn)足航運(yùn)市場(chǎng)的需求也變得至關(guān)重要。生物柴油因其產(chǎn)量大和對(duì)環(huán)境友好成為柴油機(jī)替代燃料的理想選擇，其與柴油相似的理化性質(zhì)，可以直接應(yīng)用于船舶發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行任何改動(dòng)[3]。目前關(guān)于生物柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)的研究主要集中在陸用柴油機(jī)或?qū)嶒?yàn)室中，對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)文獻(xiàn)極少。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外船用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用生物柴油時(shí)相關(guān)排放特性進(jìn)行了回顧與探討，為隨后的船舶示范應(yīng)用提供借鑒和指導(dǎo)。

1 生物柴油

生物柴油是由植物油、動(dòng)物脂肪或者廢棄油脂與醇類(lèi)化合物進(jìn)行酯交換形成的脂肪酸基酯。酯交換反應(yīng)是在溫和條件下進(jìn)行的環(huán)保工藝，具有高轉(zhuǎn)化率，可用于從多種原料生產(chǎn)生物柴油，通常在轉(zhuǎn)化過(guò)程中使用催化劑來(lái)提高轉(zhuǎn)化率和響應(yīng)速率，其反應(yīng)過(guò)程見(jiàn)圖1。生產(chǎn)原料的選擇不僅會(huì)影響生物柴油的質(zhì)量，還涉及生產(chǎn)成本，最常見(jiàn)的是大豆、棕櫚油以及廢棄油脂[4]等。多數(shù)國(guó)家均使用特定的原料，但是我國(guó)人均耕種面積小，食用油仍需要依賴(lài)進(jìn)口，導(dǎo)致我國(guó)不允許生物柴油生產(chǎn)為單一生產(chǎn)源。我國(guó)生物柴油的生產(chǎn)原料主要有餐廚廢棄油脂，來(lái)源復(fù)雜，因而此生物柴油需要進(jìn)一步的研究。我國(guó)關(guān)于餐廚廢棄油脂制備生物柴油的技術(shù)主要有酸-堿兩步法、酸催化法和生物酶法三種制備方法[5]。我國(guó)所使用原料在產(chǎn)生和制備的生產(chǎn)生命周期初始階段能源損耗率和碳排放較低[6]。一系列推廣生物柴油生產(chǎn)使用的鼓勵(lì)措施，為使用生物柴油提供了保障，削減生物柴油的原料成本，同時(shí)還能防止“地溝油”流入餐桌。

圖1 酯交換反應(yīng)Fig.1 Transesterification processes

作為傳統(tǒng)柴油的替代燃料，生物柴油的燃燒特性幾乎與傳統(tǒng)柴油相似，甚至在冷凝點(diǎn)、含氧量等理化性能方面均優(yōu)于傳統(tǒng)柴油，在船舶柴油機(jī)適應(yīng)良好，表1顯示兩者性質(zhì)對(duì)比。生物柴油的混合燃料平均閃點(diǎn)約高于傳統(tǒng)柴油，這有利于生物柴油的儲(chǔ)備、運(yùn)輸，能夠保證船舶遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸攜帶大量燃油的安全性；生物柴油的原料一般為可再生的資源，如植物油和廢棄油脂，因此生物柴油具有可再生性；降解速率比傳統(tǒng)柴油高，降解率最高可以達(dá)到98%，可以大大降低船用燃油意外泄露對(duì)海洋環(huán)境的影響；含氧量和十六烷值高，保證燃料著火后良好的供氧效果，同時(shí)硫、鉛、芳香族烷烴等含量極低，會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)中有害氣體的排放。有研究稱(chēng)使用生物柴油可減少78%的溫室氣體排放，滿(mǎn)足船舶愈發(fā)嚴(yán)格的排放新規(guī)；燃料中極低的硫含量會(huì)降低潤(rùn)滑性，當(dāng)前船舶大量應(yīng)用的低硫油能夠控制排放但潤(rùn)滑性不夠，在低硫油中摻混生物柴油可以改善燃料的潤(rùn)滑度，對(duì)船用二沖程低速柴油機(jī)尤為重要[7]；生物柴油的高黏度低熱值減弱了發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)燃燒，使得發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率明顯減小，整個(gè)振動(dòng)頻率分布更加均勻，有利于提升人體舒適度和延長(zhǎng)柴油機(jī)使用壽命[8]。

表1 普通柴油和生物柴油混合燃料的燃料特性[9]

2 生物柴油的排放特性

國(guó)內(nèi)外關(guān)于柴油機(jī)應(yīng)用生物柴油已有大量的研究，為船用柴油機(jī)的使用提供了一定的借鑒。先前車(chē)用柴油機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)[10-11]顯示燃燒摻混生物柴油的混合燃油可以明顯減少有害廢氣排放，如CO、CO2、HC、顆粒物和SOX。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用大豆制生物柴油，圖2展示了4種污染氣體排放百分比變化隨生物柴油比例變化的關(guān)系，他們認(rèn)為生物柴油減少尾氣排放可能是由于燃料中有足夠的氧氣元素，會(huì)導(dǎo)致燃料完全燃燒并減少排放。然而也有一些相關(guān)研究與上述結(jié)果不同，Rakopoulos等[12]在一臺(tái)客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用向日葵油和棉籽油甲酯時(shí)發(fā)現(xiàn)HC和NOX排放會(huì)略有升高，并且隨生物柴油含量增加而增加，但是CO的排放水平明顯下降。Lapuerta等[13]發(fā)現(xiàn)生物柴油會(huì)使車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率略有增加，但是由于生產(chǎn)過(guò)程中使用的乙醇揮發(fā)性強(qiáng)，進(jìn)一步增加了HC和顆粒物的揮發(fā)性有機(jī)部分生成。Agarwal等[14]在農(nóng)用柴油機(jī)上測(cè)試純麻瘋樹(shù)油及其與柴油混合物時(shí)發(fā)現(xiàn)PM、HC均有所增加，認(rèn)為這是由于麻風(fēng)樹(shù)油的高粘度導(dǎo)致其霧化不佳。文獻(xiàn)研究[15]認(rèn)為生物柴油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生顆粒物的特殊性及其對(duì)環(huán)境的影響與生物柴油的理化特性緊密相關(guān)。

圖2 生物柴油百分比與排放量變化百分比之間的關(guān)系Fig.2 Relationship between the percentage of biodiesel and percentage change in emissions

本文重點(diǎn)圍繞在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用生物柴油的排放特性，表2展示了部分船舶發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒生物柴油及其混合燃料與傳統(tǒng)柴油排放特性的對(duì)比結(jié)果。

表2 生物柴油-柴油混合燃料的排放特性

2.1 一氧化碳

一氧化碳是烴類(lèi)燃燒不完全導(dǎo)致的有害氣體，先前大多數(shù)船用發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)研究認(rèn)為生物柴油的高含氧量是其CO排放減少的關(guān)鍵因素，高含氧量通過(guò)促進(jìn)燃油的完全燃燒來(lái)減少CO的排放量。Wu等[16]在四沖程船舶發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用小比例廢棄油脂制生物柴油混合燃料(B10)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示CO的排放量在高負(fù)荷時(shí)下降明顯，因?yàn)楦哓?fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)溫度上升進(jìn)而改善燃油的霧化，同時(shí)混合燃油的高含氧量和高十六烷值提高了空燃比，促使燃燒始點(diǎn)提前，進(jìn)而延長(zhǎng)CO的氧化時(shí)間，提高燃料充分燃燒時(shí)長(zhǎng)導(dǎo)致CO的減少；而在低負(fù)荷下氣缸內(nèi)的氣體溫度較低，阻止CO轉(zhuǎn)換為CO2，使得CO略有升高，這從側(cè)面印證了先前船用發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)研究[27]的結(jié)論。Nikolic等[17]研究了三種不同原料的生物柴油，發(fā)現(xiàn)在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)中低轉(zhuǎn)速下其高含氧量降低了CO排放量，但在最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，局部空氣/燃料比減小、燃燒不良和其他生物柴油特性會(huì)降低高含氧量的影響，CO的排放量會(huì)顯著增加。然而這和一些研究結(jié)果[28]不同。Juoperi等[28]發(fā)現(xiàn)船用發(fā)動(dòng)機(jī)使用生物柴油時(shí)CO略有增加，他們認(rèn)為這只是低范圍的增加，理論上沒(méi)有影響。以上關(guān)于CO排放相關(guān)研究均與車(chē)用柴油機(jī)上的實(shí)驗(yàn)研究[10，29]保持一致，生物柴油較高的氧含量和較高的十六烷值降低CO排放水平，生物柴油比例增加CO生成減少，出現(xiàn)相反結(jié)果時(shí)多為燃燒質(zhì)量差導(dǎo)致，另外發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加CO排放減少，而隨轉(zhuǎn)速的增加則增多。

2.2 二氧化碳

二氧化碳是一種溫室氣體，通過(guò)吸收紅外輻射來(lái)促進(jìn)溫室效應(yīng)，這些氣體太多會(huì)在大氣中捕獲熱量從而使地球變暖。Noor等[19]在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上燃燒棕櫚脂肪酸甲基酯共混物的CO2排放趨勢(shì)見(jiàn) 圖3，可以看出燃燒生物柴油混合物與燃燒傳統(tǒng)柴油CO2生成趨勢(shì)大致相同，但是總體上生物柴油的CO2排放可最高減少9.1%，并且隨著生物柴油百分比增大時(shí)效果更為顯著。主要是因?yàn)樯锊裼吞細(xì)湓睾勘容^低，同時(shí)其高含氧量使得最高燃燒溫度上升，提高燃料燃燒的熱效率導(dǎo)致CO2的排放量減少[30]。Witkowski[18]在測(cè)試船用柴油(MDO)及其與菜籽油酯的混合物時(shí)發(fā)現(xiàn)CO2排放量明顯下降，在發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷時(shí)下降更為明顯，這是因?yàn)樯锊裼兔芏容^高導(dǎo)致實(shí)際噴油點(diǎn)提前，在一定的噴油時(shí)間下滯燃期短能夠提高燃料的霧化進(jìn)而利于完全燃燒。然而有船用發(fā)動(dòng)機(jī)研究[31-32]得出不同結(jié)論，Roskilly等[32]發(fā)現(xiàn)在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試回收的食用油生物柴油時(shí)，二氧化碳的排放量略有增加，范圍在0.3%～3.1%之間，兩者之間的差異不是很顯著，實(shí)驗(yàn)中CO2生成量升高的原因是由于生物柴油提高了燃油混合物的密度，增加了完全燃燒后的燃料質(zhì)量，因此有更多的CO氣體轉(zhuǎn)化為CO2排放量[33]。

圖3 二氧化碳排放量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系[19]Fig.3 CO2 emissions versus engine speeds

2.3 氮氧化物(NOX)

NOX是柴油機(jī)的主要污染物之一，由NO、NO2和N2O組成，通常N2O含量很小因此主要研究NO、NO2的排放，NOX形成的三個(gè)主要影響因素是溫度、氧含量和反應(yīng)時(shí)間，任何一個(gè)因素的改變都會(huì)影響NOX的排放量[34]。Murillo等[35]在一臺(tái)船用舷外柴油機(jī)采用C3循環(huán)測(cè)試了純柴油、純生物柴油和生物柴油-柴油混合物的性能和排放，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4，當(dāng)生物柴油比例上升NOX排放最高增加16%，這主要是因?yàn)樯锊裼偷母邷厝紵齾^(qū)域及溫度均比傳統(tǒng)柴油高，其氧含量進(jìn)一步提高了NOX的生成，同時(shí)生物柴油生成碳黑量低和高燃燒效率減少了火焰輻射損耗并使得缸內(nèi)燃燒溫度升高有利于NOX的生成，提升速度使氣缸內(nèi)湍流增多進(jìn)而加快燃燒并縮短燃油在高溫區(qū)域的停留時(shí)間，從而降低了NOX總體排放。同樣的Zhang等[20]的研究表示在船用發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較低時(shí)主要是局部高溫區(qū)對(duì)NOX的排放產(chǎn)生影響，此時(shí)缸內(nèi)溫度低和燃燒時(shí)間短使得反應(yīng)時(shí)間縮短導(dǎo)致NOX排放減少，但隨著負(fù)載增長(zhǎng)缸內(nèi)燃燒溫度提升和燃燒持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)同時(shí)生物柴油的高含氧量提高燃燒速率促進(jìn)了NOX的生成，當(dāng)負(fù)載達(dá)到75%時(shí)排放達(dá)到最高點(diǎn)，再提高負(fù)載導(dǎo)致高空燃比和低氧降低NOX的排放。上述研究與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)研究[36-37]結(jié)果一致，認(rèn)為摻混生物柴油會(huì)促進(jìn)NOX的生成，可以通過(guò)EGR技術(shù)等后處理減少排放以減少環(huán)境污染，對(duì)船舶來(lái)說(shuō)增加后處理裝置可以減少NOX排放，但是需要結(jié)合其他技術(shù)來(lái)補(bǔ)償燃油消耗，此外后處理裝置會(huì)加大占地面積，提高船舶的運(yùn)行成本。

圖4 NOX隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化[35]

部分實(shí)驗(yàn)[38-39]稱(chēng)船用發(fā)動(dòng)機(jī)使用生物柴油混合燃料時(shí)，NOX排放量會(huì)相對(duì)減少。Pu?kr等[40]的研究見(jiàn)圖5，結(jié)果表明在船舶柴油機(jī)負(fù)荷升高時(shí)排氣溫度的上升增加了NO的排放并降低了NO2的排放，但生物柴油混合物較之普通柴油總體上會(huì)降低NOX的排放，這是生物柴油的低熱值和高十六烷值縮短了點(diǎn)火延遲并提高燃燒效率，同時(shí)較低的氣缸溫度有利于降低NOX濃度，Geng等[21]燃燒廢棄油脂的實(shí)驗(yàn)結(jié)果印證了這一猜測(cè)；另外NOX隨負(fù)荷升高的主要原因是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷上升導(dǎo)致排氣溫度會(huì)升高。

圖5 不同轉(zhuǎn)速下NOX隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化[40]Fig.5 NOX emissions versus engine load at different engine speeds

2.4 氧化硫(SOX)

SOX與燃料硫含量成正比，可通過(guò)降低燃料硫含量來(lái)緩解，相關(guān)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用生物柴油的研究表明[16，41]燃燒生物柴油可以降低SOX的排放。Ogunkunle等[42]在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生物柴油極低的硫成分減少混合燃油和硫含量，進(jìn)而達(dá)到降低SOX排放的效果。楊智遠(yuǎn)等[22]在一臺(tái)船用柴油機(jī)上進(jìn)行生物柴油適用性研究時(shí)表示生物柴油混合物的SOX排放量與低硫油燃燒排放相仿，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。大多數(shù)車(chē)用柴油機(jī)的相關(guān)研究[27]基本與上述趨勢(shì)保持一致。

2.5 碳?xì)浠衔?HC)

船用發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)研究[43-44]認(rèn)為燃燒生物柴油時(shí)會(huì)降低碳?xì)浠衔锏呐欧帕?，HC形成的主要影響因素包括霧化、空燃比以及燃燒始點(diǎn)。Zhang等[20]在船舶柴油機(jī)燃燒向日葵和橄欖油的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6和圖7。在低負(fù)荷時(shí)燃料噴射壓力和溫度低導(dǎo)致燃燒過(guò)程惡化產(chǎn)生了大量不完全氧化產(chǎn)物，同時(shí)柴油機(jī)的低燃燒溫度不利于進(jìn)氣完全氧化產(chǎn)物，促進(jìn)了HC的排放；隨著負(fù)荷的增加使得壓力和燃燒溫度提升有利于燃油的完全燃燒，較高的含氧量對(duì)低空燃比造成缺氧生成的HC有遏制作用，馬林才等[45]在船用柴油機(jī)臺(tái)架測(cè)試B20生物柴油的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也印證了上述觀點(diǎn)。另外值得注意的是生物柴油含有極低的芳香烴以及較高十六烷均有利于降低HC的排放，Kalligeros等進(jìn)行船用發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在所有測(cè)試情況下未燃燒的HC排放量都顯著減少，燃料中的甲酯元素有助于更快的蒸發(fā)和更穩(wěn)定的燃燒[23]。但以上船用柴油機(jī)的測(cè)試與Agarwal等[14]在農(nóng)用柴油機(jī)上測(cè)試生物柴油的結(jié)果有所不同，如圖8所示部分負(fù)荷下HC排放較低，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程造成缺氧，在高負(fù)荷時(shí)所有燃料的HC生成都會(huì)增加。

圖6 HC隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化[20]Fig.6 HC changes with engine load

圖7 HC隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化[20]Fig.7 HC changes with engine speed

2.6 顆粒物

據(jù)估計(jì)，船舶生成的PAHs和PM每年會(huì)引發(fā)約60 000例的心肺疾病致人死亡，其中大量案例發(fā)生在歐洲和東南亞的海岸線附近[46]，因此降低顆粒物排放尤為重要，研究認(rèn)為生物柴油可以降低船用發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒物的生成[24-25，47]。Khan等[25]在船用發(fā)動(dòng)機(jī)燃用海藻制取生物柴油時(shí)表示PM2.5生成量總體減少了25%，他們認(rèn)為是由于生物柴油的極低芳烴含量和高含氧量造成點(diǎn)火延遲的減少進(jìn)而降低了顆粒物的生成。Su等[47]對(duì)比廢棄油脂制生物柴油的實(shí)驗(yàn)中，生物柴油中的高含氧量對(duì)燃料濃度高的區(qū)域起到了助燃作用使其完全燃燒，同時(shí)其極低的芳烴含量減少了點(diǎn)火延遲從而降低顆粒物的生成；而多環(huán)芳烴的排放隨著燃燒溫度增加而增加，但氧化速率增加得更快，因此燃用生物柴油減少了多環(huán)芳烴的形成。在PM排放相關(guān)研究中與以上船舶柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式影響PM生成不同，Arias等[48]在車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試棕櫚油時(shí)認(rèn)為PAH的生成與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式無(wú)關(guān)，隨棕櫚油生物柴油濃度的降低而降低，而PM在純棕櫚油燃燒時(shí)最高卻在B10與B20時(shí)一致。

3 生物柴油在船舶上應(yīng)用的其他問(wèn)題探討

船用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒生物柴油有著優(yōu)良的燃燒的排放特性，但在船用發(fā)動(dòng)機(jī)上的使用還處于初期階段，還存在需要進(jìn)一步探索和解決的問(wèn)題。

3.1 燃料氧化安定性差

生物柴油儲(chǔ)運(yùn)易被氧化生成氧化產(chǎn)物，導(dǎo)致燃油濾清器堵塞和油箱腐蝕，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用。因此，儲(chǔ)存生物柴油需要額外注意，首選儲(chǔ)罐材料為鋼、鋁、玻璃纖維、聚四氟乙烯、氟化聚乙烯和氟化聚丙烯；可以添加特殊添加劑來(lái)提高生物柴油抗氧化性；提高輸油管等的封閉性，盡量避免生物柴油與空氣接觸，參考油艙充惰性氣體的方法。

3.2 冷流性能差

生物柴油冷流性能差主要與濁點(diǎn)(CP)、傾點(diǎn)(PP)和冷濾點(diǎn)(CFPP)三者有關(guān)，生物柴油含有大量的飽和脂肪酸脂，在冬季或溫度下降時(shí)生物柴油會(huì)凝固，進(jìn)而造成濾清器和燃油管路堵塞導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)損壞，因此必須保證燃油的傳輸與存儲(chǔ)溫度在濁點(diǎn)以上。目前關(guān)于改善生物柴油冷流性能的方法主要有與一定比例的石油基燃料混合、添加改善冷流特性的改進(jìn)劑或通過(guò)適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)技術(shù)改造生物柴油的結(jié)構(gòu)。

3.3 材料相容性

發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)部件的材料有金屬和非金屬(橡膠混合物)，由于生物柴油在該系統(tǒng)時(shí)與這些材料進(jìn)行接觸會(huì)使軟管等橡膠化合物軟化和變質(zhì)，目前研究的耐生物柴油腐蝕性最好的材料為氟橡膠，但并不能和金屬氧化物混合，因此還需要更改發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠部件為氟橡膠[49]。

3.4 原料成本高

生物柴油生產(chǎn)需要大量的生物質(zhì)原料，目前來(lái)說(shuō)大多數(shù)國(guó)家的生物柴油均使用可食用油生產(chǎn)，如大豆、棕櫚油等，這將威脅到食品行業(yè)，加劇生物柴油的競(jìng)爭(zhēng)，如今生物柴油的高價(jià)是制約其發(fā)展重要因素，必須從原料上降低成本，例如廢棄油脂的價(jià)格比純植物油低2～3倍。

4 結(jié)論

本文基于國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，總結(jié)了生物柴油-柴油混合燃料有關(guān)特性及對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性的影響，澄清了生物柴油對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響因素，可以得出以下結(jié)論：

(1)生物柴油-柴油的混合物的運(yùn)動(dòng)粘度和十六烷值幾乎和柴油相同，閃點(diǎn)和密度高于柴油，可提高船舶使用生物燃料的適用性。

(2)生物柴油的熱值稍低于傳統(tǒng)柴油；但生物柴油硫和芳香烴含量極低，可以大大降低SOX的生成。

(3)燃用生物柴油混合物后，船用發(fā)動(dòng)機(jī)的CO、CO2、HC和顆粒物會(huì)有所下降，生物柴油的高含氧量使得燃燒時(shí)形成富氧條件，提高空燃比促進(jìn)燃料完全燃燒，同時(shí)低芳烴也能遏制CO和HC的生成。顆粒物的降低主要與生物柴油的高含氧量和低芳烴含量減少了點(diǎn)火延遲有關(guān)。但是由于生物柴油混合物的燃燒區(qū)域溫度高、燃燒效率快和輻射損耗小，提高缸內(nèi)溫度促進(jìn)了NOX的生成，需特別關(guān)注NOX的排放及后處理問(wèn)題。

(4)船舶如若使用粗制生物柴油，價(jià)格將低于陸用生物柴油，可減少?lài)?guó)內(nèi)船舶對(duì)進(jìn)口柴油的依賴(lài)，具有良好的發(fā)展前景。需要進(jìn)一步研究與探討船舶大量應(yīng)用生物柴油的制約問(wèn)題，加大船舶柴油機(jī)燃用生物柴油的研究力度，政府應(yīng)完善船用生物柴油市場(chǎng)體制，推進(jìn)船舶使用生物柴油。