生物質(zhì)燃油碳煙的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與組分研究.pdf

1、生物質(zhì)熱解液化技術(shù)制備生物油是生物質(zhì)能源利用的一種高效便捷的手段，而將生物油在一定條件下與柴油乳化制備的生物質(zhì)燃油在燃燒特性方面完全符合柴油機(jī)對燃油的要求，生物質(zhì)燃油的使用可以在很大程度上緩解化石燃料短缺所帶來的能源危機(jī)。生物質(zhì)燃油在柴油機(jī)中燃燒時(shí)不可避免的會生成生物質(zhì)燃油碳煙，這些碳煙不僅會危害環(huán)境，更會加劇柴油機(jī)缸體的摩擦磨損，如何解決這些碳煙所帶來的危害已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文在深入研究生物質(zhì)燃油碳煙微觀形貌、結(jié)構(gòu)與組分的基礎(chǔ)上

2、，初步嘗試了加入添加劑的方法改變?nèi)加徒M分以期達(dá)到改變生物質(zhì)燃油碳煙的特性，為生物質(zhì)燃油在柴油機(jī)上的應(yīng)用提供了一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　(1)對生物質(zhì)熱解液化的生物油進(jìn)行了減壓蒸餾的處理獲得精制生物油，將精制生物油在一定的乳化條件下分別按0wt％、10wt％、20wt％和30wt％的比例與柴油進(jìn)行乳化混合。然后對此混合油品進(jìn)行室溫燃燒，分別制得柴油碳煙(DS)、10wt％生物質(zhì)燃油碳煙(BS10)、20wt％生物質(zhì)燃油碳煙(BS20)和3

3、0wt％生物質(zhì)燃油碳煙(BS30)。經(jīng)過一系列現(xiàn)代化分析手段檢測發(fā)現(xiàn)，碳煙的一次顆粒均為類球形結(jié)構(gòu)，一次顆粒之間相互連接形成鏈珠狀團(tuán)聚物，其中BS20碳煙的一次顆粒直徑最小，為32nm左右，其余碳煙的一次顆粒平均直徑均在38nm左右。另外，BS30碳煙的石墨化程度最高，而BS20碳煙表面C=O和C-O-C基團(tuán)含量最高，這可能歸因于生物質(zhì)燃油燃燒過程中復(fù)雜含氧組分的氧化程度不同。
　　(2)采用前述相同的乳化工藝，制備出精制生物油含

4、量為5wt％的生物質(zhì)乳化燃油用作實(shí)際S195柴油機(jī)燃油。通過室溫燃燒和S195柴油機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)10h分別得到不同的碳煙(BS5)和油底殼收集碳煙(BSS)及尾氣管收集碳煙(BSE)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，碳煙的一次顆粒均為類球形結(jié)構(gòu)，一次顆粒間相互連接形成鏈珠狀團(tuán)聚，但實(shí)際柴油機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)所制得碳煙BSS和BSE中均有不同程度的雜質(zhì)，BSS碳煙一次顆粒的平均粒徑最小為29nm左右，BS5碳煙一次顆粒的平均粒徑約為38nm，而BSE碳煙一次顆粒的粒徑則

5、達(dá)到52nm左右。BS5碳煙的石墨化程度要高于柴油機(jī)實(shí)驗(yàn)所得碳煙，且BS5碳煙表面含氧官能團(tuán)的種類和數(shù)量都高于柴油機(jī)所得碳煙，BSS表面含氧官能團(tuán)含量又高于BSE。三種碳煙在微觀形貌、結(jié)構(gòu)與組分上是相似的，主要的差別來自于相應(yīng)碳煙中的雜質(zhì)組分。
　　(3)以“海龍”燃油寶作為燃油添加劑，對室溫燃燒條件下，5wt％生物質(zhì)燃油添加“海龍”燃油寶前后產(chǎn)生的碳煙進(jìn)行了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加劑后碳煙BS5A和加劑前碳煙BS5在微觀形貌上是相同的