研究與試驗RENEWABLE ENERGY No 4 2006(128 Issue in All)生物質油熱物理和贈燒特性的研我徐國強,侯瑞娟,張強,高獻坤(河南農(nóng)業(yè)大學機電工程學院,河南鄭州450002)摘要:采用燕餾的方法從木焦油中提取可燃成分,測定其熱物理特性,并在臺架上做燃燒試驗,證實了生質燃油可以作為柴油的代用燃料。關鍵詞:生物質燃油;物理特性;臺架試驗;蒸餾中圖分類號:TQ517文獻標識碼:A文章編號:1671-5292(2006)03-03003The study of the physical and burning characteristics ofbidomass fuelXU Guo-qiang, HoU Rui-juan, ZHANG Qiang, GAO Xian-kunCollege of Mechanical Electronic Engineering Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)Absrtact: The extraction of burning oil of biomass from wood tarby distillation method. Measured the physical properties of the biomass fuel and approved that the biomass fuel can bearded as the alternative fuel of dieselKey words: biomass fuel; physical characteristic; control experiment; distillation引言表1不同溫度段餾分量生物質能是一種重要的可再生能源。直接燃用生物質(如秸稈),不僅造成能源的浪費,而項目原余油0-105℃110-220℃220℃餾分餾分餾分殘余物童不同程度的危害。全面了解生物質焦油及其可百分比1048186492燃成分的熱物理特性對研究生物質焦油綜合利3餾分的熱物理特性分析比較用技術的基礎性工作具有重要意義。試驗表明,3.1不同餾分與柴油餾程的比較分析生物質焦油中的輕油餾分具有一定的蒸發(fā)性、分別在完全相同的試驗條件下對柴油、105良好的燃燒性和高度的安全性,符合發(fā)動機對220℃的餾分(試樣1)、220℃以上的餾分(試樣液體燃料的質量要求,是一種有效的柴油代用2)進行了3次試驗,餾程曲線如圖1所示。燃料。2可燃物的制取試樣12.1試驗方法和試驗儀器釆取水蒸餾法對焦油進行蒸餾。蒸餾儀器為5000ml的圓底燒瓶,熱源為恒溫電熱鍋,燒瓶內真空度保持在-0.093-0.099MPa2.2試驗結果中國煤化工在不同的溫度段,焦油的餾分不同,如表1所示。CNMHG收稿日期:2005-11-10作者簡介:徐國強(1942-),男,河南許昌人,教授研究生導師,主要從事農(nóng)業(yè)機械與農(nóng)村可再生能源方面的研究可再生能源20064(總第28期)研究與試驗餾程是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的主要指標,從從表3中可以看出,試樣1和試樣2的發(fā)熱餾程即可以看出油品的沸點范圍,也可以判斷油量低于柴油的發(fā)熱量(42kJ/g)s品組成中輕質成分和重質成分的含量。由圖1可3.4凝點、閃點、燃點及粘度的測試以看出,試樣1的餾程曲線和柴油的餾程曲線基凝點是燃料在低溫下失去流動性的最低溫本重合,而試樣2的餾程曲線與柴油的餾程曲線度,發(fā)動機使用凝點過高的燃料,停車后再啟動將稍有偏差,在初餾點及10%,20%餾分時的焦油餾會很困難。粘度不僅影響燃料霧化時液滴的大小,出溫度要比柴油高,且差距不斷減小,說明其輕也影響霧化的錐角和射程。粘度大的燃料霧化時質餾分含量少。50%餾分時三者的餾出溫度相差錐角小而射程遠,粘度小的燃料霧化時錐角大而不多,焦油餾分的平均蒸發(fā)性與柴油相似,用作射程近,所以燃料粘度對保證發(fā)動機的正常工作燃料時,發(fā)動機預熱快,加速性能平穩(wěn),不致發(fā)生至關重要。熄火。試驗結果表明,試樣1的閃點和燃點與柴油32碳、氫元素分析相近,而試樣2的遠大于柴油,見表4,這就為試燃料中碳、氫元素含量是評價燃料質量好壞樣1用作柴油代用燃料提供了科學的依據(jù)。的2個重要參數(shù)其含量的大小直接影響燃料發(fā)表4試樣的凝點、閃點艦點測定果熱量的大小。一般情況下,燃料中碳、氫含量越試樣閃點℃燃點℃凝點℃高,發(fā)熱量越大。試驗測得試樣1和試樣2的碳、第1次第2次第1次第2次第1次第2次-10柴油78798890氫含量如表2所示。試樣1959710010210表2試樣中C,H元素測定含量試樣2109105118120試樣試樣重H顯示數(shù)H空白值H含量U形管增重C含量35密度和pH值測定試樣165456001226731414258:85對試樣的密度和pH值的測試結果如表5所試樣2604.800.1007.25138346284示3.3熱值測試5密度和pH值測定結果本試驗所用儀器的標定常數(shù)的測定原理和密度g/方法同熱值測試的原理和方法一樣。經(jīng)測定,冷柴油084卻常數(shù)Y=00016/min;綜合常數(shù)A=0001℃/mn;試樣11005熱容量K=10835J試樣2試驗所用點火絲的發(fā)熱量為1400J/g,棉4臺架試驗線的發(fā)熱量為17479J/g,試驗結果如表3示。本試驗采用FZD發(fā)動機綜合試驗臺、表3熱值測定結果zH100B型柴油機、不分光式紅外線氣體分析儀試樣進行試驗。在選擇-10°柴油和試樣的混合比例1a國重℃數(shù)翻試樣222.70時,經(jīng)過低溫混合靜置觀察發(fā)現(xiàn),90%和80%的終點時量熱筒溫度℃261010°柴油與10%和20%的試樣1,2分別混合所得3外套筒溫度℃到的混合油很穩(wěn)定,故分別選用比例約為9:1和4點火一分鐘量熱筒溫度℃333025105冷卻校正值℃024007658:2的混合燃料,在臺架上對其負荷特性和排放特6試樣質量g1.03921.024性進行比較。7點火絲質量g000320.00324.1負荷特性分析8棉花質量g849點火電流A混合油1為15%試樣1與85%的純柴油混10點火電壓v合物,混合油2為22%試樣1與78%的純柴油混11點火時間s合物1m地85%的純柴油混12點火絲及棉花熱量校正k0.584中國煤化工13彈筒發(fā)熱量hg324435977合物78%的純柴油混14氫氧化鈉溶液ml90合物CNMHG15試驗的高位發(fā)熱量L/名322從試驗結果來看,混合油1和混合油A在研究與試驗RENEWABLE ENERGY No 4 2006(128 Issue in All高、中、低負荷下燃燒時的耗油量與純柴油相接5結論近,見圖2。這是因為混合油1和混合油A的體積通過本試驗,可以得出下列結論。熱值與柴油比較接近,另外,生物質燃油中含有①采用水蒸餾法制取生物質燃油是可行的。定量的氧,混合油的實際空燃比比柴油高,從②生物質燃油和柴油的混合燃料具有良好的而使混合油的燃燒較純柴油完全,能量利用率得動力性經(jīng)濟性和排放性能,并且不必對柴油機作到提高。從試驗結果我們可以確定混合油1和混任何調整。合油A可以作為柴油的代用燃料。③在混合油中,生物質燃油的適宜比例為15%C乘油參考文獻1]王素蘭生物質焦油熱物理特性與燃氣凈化裝置的研究D]鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學,20002]張全國生物質焦油熱物理特性研究小華中農(nóng)業(yè)大學學報,2001,(5):493[3]GB/T172801998,石油和石油產(chǎn)品試驗方法S功率kW[4]劉治中液體燃料的性質及應用DM北京:中國石化出圖2不同油樣的功率一耗油量曲線圖版社,20004.2排放特性分析[]李照美汽車檢測與診斷技術[M]北京:中國農(nóng)業(yè)出版柴油機燃用混合油1和混合油A的HC排放社,1996量在各種負荷下都高于純柴油,見圖3。這是因為6]周允發(fā)動機燃用代用燃料排放特性的研究天然氣柴油機燃燒室溫度是影響未燃烴含量的主要因汽車信息,1997,、(4):1素,而混合油的熱值稍低于純柴油,因而導致燃]王建昕汽車排放污染治理及催化轉換器北京:化燒室溫度降低,使柴油機排氣中HC的濃度增大。學出版社,2000但是由于生物質燃油的含碳量較純柴油低,所以8]SD哈達德柴油機原理及運用性能(M北京:人民交通出版社,1991燃燒排氣中CO含量低于純柴油,見圖4…“+“““加拿大重視可再生資源的研究開發(fā)目前,加拿大生物能源、風能、太陽能、地熱能和潮汐能等可再生能源的開發(fā)與利用已經(jīng)全面展開,其技術水平處于世界先進行列。在魁北克省,80%的電力來自水電;在不列顛哥倫比亞省,水電也占電力來源的負荷N70%;在安大略省,核電占發(fā)電量的50%以上。加拿大圖3HC含量比較2/3的紙漿和造紙所用能源來自生物廢料。為鼓勵發(fā)展風力發(fā)電,聯(lián)邦政府實行長達10a每千瓦時風電補貼1分加元的鼓勵政策。在森林保護方面,采取回收加工廢舊紙張以及促進民營林可持續(xù)發(fā)展等一系列措施,致01210柴油十力于全國可持續(xù)森林生態(tài)系統(tǒng)的保護、經(jīng)營和管理。加聯(lián)邦政府每年投入26億加元支持再循環(huán)經(jīng)濟。一混合油A2005年,加拿大宣布在阿爾伯塔省興建北美第個太陽能供熱中心。計劃投資550萬加元,為520個家庭安中國煤化工的供熱取暖需求負荷NCNMHG圖4Co含量比較(曉風)