低碳氨發(fā)動機(jī)的研究

低碳氨發(fā)動機(jī)的爭論【摘要】化石燃料的過度使用引發(fā)了一系列能源和環(huán)境問題,氨作為可再生環(huán)保燃料可有力緩解石油資源短缺的現(xiàn)狀和改善大氣環(huán)境.文章試驗爭論了氨氣/液化氣混合燃料發(fā)電機(jī)的性能和低碳處理效果.在改造汽油、液化氣雙燃料發(fā)電機(jī)組的根底上,爭論了混合燃料中氨百分比漸漸增大時發(fā)動機(jī)性能的變化以及氨水裝置對尾氣/液化氣混合燃料發(fā)電機(jī)在肯定程度上可以保持其負(fù)載性能,氨氣比例增加到肯定值時,發(fā)電機(jī)的輸出功率和電壓會漸漸下降;氨發(fā)動機(jī)的1％左右,實現(xiàn)低碳排放.《可再生能源》【年(卷),期】2023(032)0105(P1505-1509)氨氣;混合燃料發(fā)電機(jī);低碳排放;氨水裝置胡劍全;謝珊;吳一純;鄭劍香;梅文中【作者單位】361000;廈門大學(xué)能源爭論院,福建廈361000361000;廈門大學(xué)能源爭論院,福建廈門361000361000【正文語種】中文TK464引言的產(chǎn)物只有水和氮氣。氨是一種可再生資源[1]，[2]，氨具備常用燃料應(yīng)有的主要[3]。只要承受適當(dāng)?shù)幕ぜ夹g(shù)，它還具有低污染特性。因此，氨燃料將在肯定程度上解決能源危機(jī)和環(huán)境問題。1960X-15下人類航空史上最高時速紀(jì)錄[4]2023AmmoniaConference[5]；EnergomashAtsetam。氨氣/液化氣混合燃料發(fā)動機(jī)的性能，并對氨發(fā)動機(jī)尾氣進(jìn)展處理，保證系統(tǒng)的低碳低污染排放。本爭論將為我國開發(fā)可再生清潔能源——氨燃料發(fā)動機(jī)供給試驗數(shù)據(jù)根底，為實現(xiàn)發(fā)動機(jī)低碳減排供給有效的方法。氨的燃燒特性進(jìn)入大氣也不會加劇溫室效應(yīng)。氨氣與其他常用燃料的局部燃燒性質(zhì)[11示。1Table1Ammoniacombustionpropertiescomparedwithotherfuelsincommonuse?1氨發(fā)動機(jī)高效率運轉(zhuǎn)。[6]助燃和調(diào)整發(fā)動機(jī)點火提前角及壓縮比等方法，來改善發(fā)動機(jī)內(nèi)氨的燃燒效果。試驗內(nèi)容試驗裝置液化氣是一種清潔燃料，關(guān)于汽油/液化氣兩用燃料發(fā)動機(jī)[7]的爭論較多。本文在EY1800/液化氣雙燃料發(fā)電機(jī)組的根底上，進(jìn)展氨氣/液化氣混合燃料發(fā)動機(jī)性能和尾氣凈化的爭論。EY18002示。氨氣/1減壓閥、流量計、混合器、零壓閥和氨水裝置等部件構(gòu)成。氨具有腐蝕性，會腐蝕局部金屬，如銅、銀、錫、鋅及其合金，內(nèi)燃機(jī)的金屬材料根本為鑄鐵與鋼，氨氣裝置的接頭和閥門使用不銹鋼材質(zhì)，不會被氨腐蝕。2EY1800Table2MaintechnicalparametersofEY1800gasolinegeneratingset?1/Fig.1Ammonia/LPGmixedfuelgeneratorsystem試驗過程13.1kJ/L87.7kJ/L，為保證進(jìn)入氣缸內(nèi)的能量不變，調(diào)整氨氣和液化氣流量計以及減壓閥，使進(jìn)入氣缸內(nèi)的氨氣和削減的液化氣的體積比為6.7∶1。來自氣瓶的氨氣和液化氣經(jīng)過兩級減壓閥減壓到一樣壓力后在混合氣配比器中混合，GC-2023儀對幾種常見污染物的體積百分比進(jìn)展檢測。氨氣/JSY-MK-109式計量模塊強電采集系統(tǒng)獵取純電阻用電器的功率、電壓和電流等參數(shù)。試驗結(jié)果及分析氨氣/液化氣混合燃料發(fā)電機(jī)的運行A，屢次讀取氨氣的流量值〔b1，b2，b3…〕，B，則〔A，B〕對應(yīng)著2/液化氣混合燃料發(fā)電機(jī)在空載和負(fù)載〔0.55kW〕工況下測得的氨氣與液化氣流量變化狀況。200kPa〔本文所列流量值均已通過流量計誤差修正為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量值〕203.7L/min0.9L/min0.34L/min0.56L/min07.0L/min1.5L/min0.44L/min，下降了約1L/min。通過燃?xì)饬髁康恼{(diào)整可以保證發(fā)電機(jī)的正常運行，由于氨不易燃燒，所以原有發(fā)動機(jī)不能完全燃用氨氣。2LPG，NH3Fig.2Ammonia/LPGflowrateatidleandonload220V30.55kW〔圖中數(shù)據(jù)是屢次測量的平均值〕3氨氣的體積百分比較小時，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出功率根本保持不變，可以正常60%后，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸出功率會漸漸下降。3Fig.3GeneratorpowerandoutputvoltagevariationoverNH3percentage高、辛烷值高且燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣缺容^慢，因而在現(xiàn)有汽油發(fā)電機(jī)組〔壓縮比為8.56～9°〕內(nèi)燃燒，氨氣的能量不能被全部利用，燃燒質(zhì)量和做成效率低。為保證氨氣在發(fā)動機(jī)中的燃燒質(zhì)量和做成效率[8]，應(yīng)當(dāng)將火發(fā)動機(jī)的1720°，1，因此氨氣/液化氣混合燃料發(fā)動機(jī)試驗系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)。尾氣的凈化處理150～200有很大影響。氨氣完全燃燒時只產(chǎn)生水和氮氣，氨氣/液化氣混合燃料發(fā)動機(jī)尾氣N2，H2O，CO2，CO，CxHy，NOxNH3。氨水能夠吸取酸性氧化物〔CO2SO2〕，將發(fā)動機(jī)尾氣通入裝有氨水CO2從而降低其排放，未完全燃燒的氨氣也被氨水吸取。NH3pHNOx[9]。目前，柴油機(jī)上已經(jīng)廣泛使用選擇性催化復(fù)原〔SCR〕NOx。豐田汽車公司發(fā)表的氨發(fā)動機(jī)尾SCRNOx90%[10]，[11NOxNOx，故沒NOx試驗覺察，隨著混合燃料中NH3的體積百分比的上升，尾氣中未完全燃燒的NH301.25‰。尾氣經(jīng)過氨水裝置之后，氨的排放量根本穩(wěn)定在0.16‰COCxHyCOCxHy降〔幾乎降低為零〕，COCxHy統(tǒng)已經(jīng)可以準(zhǔn)確掌握化學(xué)計量空燃比，COCxHy范圍之內(nèi)。4/CO2CO24CO2CO21%左右甚至以下，凈化效果很明顯。4/Fig.4Ammonia/LPGgeneratorlowcarbonemissionprocessing結(jié)論與展望EY1800/液化氣雙燃料發(fā)電機(jī)組的根底上爭論了以氨/液化氣混合燃?xì)庾鳛槿剂蠒r發(fā)動機(jī)性能的變化。試驗改裝的氨氣/液化氣混合燃料發(fā)電機(jī)在一定程度上可以保證發(fā)電機(jī)所帶負(fù)載的性能，能夠滿足肯定的輸出功率和電壓的要求。②對氨氣/液化氣混合燃料發(fā)動機(jī)的尾氣進(jìn)展氨水裝置凈化試驗，結(jié)果說明，尾氣CO2CO21%左右。通過氨水凈扮裝在可承受范圍之內(nèi)。常使用過程中不會對人體和設(shè)備帶來損害。④氨不僅是可再生環(huán)保燃料，更是一種重要的化工原料和肥料。本爭論工程不僅可動機(jī)技術(shù)具有格外重要的現(xiàn)實意義。參考文獻(xiàn)：ChristopherGross，GeorgeZacharakisJutz，SongCharngKong.Updateonammoniaenginecombustionusingdirectfuelinjection[Z].SanAntonio：IowaStateUniversity，2023.DouglasGTiffany.Windtoammoniaprojectupdate[Z].Portland：IowaStateUniversity，2023.[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2023.60-62.FengXiangfa.Methanol-AmmoniaandNewEnergyE-conomy[M].Beijing：ChemicalIndustryPress，2023.60-62.RobertWSeaman，GeorgeHuson.ThechoiceofNH3tofueltheX-15rocketplane[Z].Portland：IowaStateU-niversity，2023.TerrenceMeyer，PraveenKumar，MiaoLi，etal.Ammoniacombustionwithnear-zeropollutantemissions[Z].Romulus：IowaStateUniversity，2023.ShawnGrannell，DonaldEGillespie.Ammoniaflamecrackersystem，methodandapparatus：US，0148925A1[P].2023-06-14./液化石油氣兩用燃料摩托車的性能與排放爭論[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報，2023，21〔1〕：49-52.ZhengBaoqing，GongChangming，LiLiguang，etal.Researchonperformanceandemissionsofgasoline/LPGdualfuelmotorcycle[J].Journalofinternalcombustionengine，2023，21〔1〕：49-52.CatherineDuynslaegher，HervéJeanmart，JacquesVandooren.Ammoniacombustioninsparkignitionengineconditions[Z].KansasCity：IowaStateUniversity，2023.SongCharngkongbustionefficiencyandexhaustemissionsofammoniacombustionindieselEngines[Z].SanFrancisco：IowaStateUniversity，2023.豐田自動車株式會社