资源描述：
《柴油乳化技术国内外发展现状分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、Ξ柴油乳化技术国内外发展现状分析孙瑞河,李国祥(内蒙古科技大学,内蒙古包头014010)摘要:乳化柴油是将水和柴油通过乳化剂和乳化设备形成的油包水(WƒO)型乳液,与普通柴油相比,乳化柴油具有燃烧性能好、能耗低、污染少、经济效益好等优点。本文综述了柴油乳化技术的发展、特点,对微乳化柴油的节油降污机理、及其乳化剂的制备技术做了论述,分析和研究了乳化柴油的应用前景。关键词:柴油;微乳化;水;乳化剂中图分类号:TE626.24文献标识码:A文章编号:1006—7981(2011)10—0148—02随着我国工农业、交通运输业的飞速发展,对柴油的需求日益增大,我国每年内燃机消耗
2、的汽油、柴油量占国产汽油和柴油消耗量的80%1,油品短缺现象越来越明显,国内外都在积极研究和探索行之有效的方法来节约燃料,提高利用率;柴油机以乳化油作为燃料在燃油消耗率,改善环境污染和延长使用寿命诸方面取得明显效果,并引起了国内外科技工作者的普遍关注。乳化柴油已成为国际上具有巨大应用潜力的热门研究领域。1国外乳化油研究概况内燃机燃油掺水始于1913年英国剑桥大学的Hopkinson教授,其目的是为内燃机内部冷却及消除汽油机爆燃。1927年英国首次利用超声波制成了汽油掺水乳状液。1928年前苏联T.M.格利格兰首先提出并实现了在锅炉燃料中掺入20%的水。1939年美国研究
3、的油水乳化技术获得了专利。1965年,VM.Ivanov等在进行乳化油滴蒸发和燃烧的研究时首先提出了微爆的概念2。并且用挂丝、自由落体和悬浮油滴等试验发现了乳化油滴的微爆现象。1965年,前苏联V.M.lvanov等第一次发现乳化油存在微爆现象。不久,F.L.Dryer在单滴乳化油试验中,证实确有微爆现象。这就为乳化燃料和含水燃烧能节能提供了有力的理论依据。1965年美国贝歇尔(P.Bocher)总结了乳化油和燃油掺水技术的经验,出版了《乳化理论与实践》,从而推动了燃油乳化和内燃机燃料含水燃烧技术的发展。2国内乳化油研究概况我国古代铁匠就知道先把煤浸在水里再添进炉膛燃烧
4、省煤的道理,这实际上就是燃料掺水燃烧可以节能、降污并提高安全性的典型事例。我国在50年代末和60年代初曾开展过大规模的燃油掺水超声乳化应用的尝试。1958年前后,曾做过大量的柴油掺水燃烧试验。在80年代该技术被列入“八五”期间重点研制及推广项目。我国科技人员已研制出801,TY801,T-1401,HQ-1型等乳化剂产品并在部分地区试点推广3。1988年,盛宏至等人开始研究乳化油喷雾在高温、高压下的微爆及燃烧节油机理,采用多脉冲激光全息技术得到了若干张有价值的全息照片,通过目视和照片再现观察到乳化油在高温高压下会出现较大强度的“团状微爆”,微爆能使乳化油的油滴进一步雾化
5、,油气混合更完全,提高了燃烧速率和油品的燃烧效率。清华大学的葛阳、傅维标教授对乳化油燃烧的机理进行了研究,并提出了统一模型4。他们在研究中发现:微爆发生的强弱与油的品质及含水量有关,微爆发生的强弱取决于微爆发生时油滴内剩余水分Ξ收稿日期:2011-02-19孙瑞河柴油乳化技术国内外发展现状分析2011年第10期149的多少,含水量越多,膨胀冲破油滴的能力越强。黄宏5等用自行研制的乳化柴油做了节能和环保的检测,发现与纯柴油相比,100km节油率达20%,烟尘排放质量浓度降低了76%,SO2排放质量浓度降低了40%,其耗油量与纯柴油相当。3微乳化理论及其发展微乳状液是于19
6、43年,由Hoar和Schulman首次报道的6,它是由水和油与大量的表面活性剂和助表面活性剂混合自发形成的透明或半透明体系。Steven等7采用长链脂肪酸铵盐作为表面活性剂进行微乳化研究,长链脂肪酸铵盐由脂肪酸和氨水(乙醇胺或异丙醇胺)反应制得,不同含氮碱形成最佳微乳液所需的中合度不同。Genova等8研究了一种以糖醋为乳化剂、二元醇为助剂制成的油包水微乳柴油。Schwab等9在燃油中加人了一种有机硝酸盐添加剂,大大降低了柴油燃烧尾气的排放。3.1微乳状液的形成机理乳化液的形成理论常见的有定向楔理论、定性理论、界面张力理论、界面膜理论、电效应理论等。这些理论的出发点为
7、:在油-水非连续体系中加入复合乳化剂,乳化剂在油-水界面作定向吸附,不仅可以降低界面张力,而且可以形成致密的界面复合膜,对液滴起保护作用10。3.2乳化柴油的节能降污机理乳化柴油是在柴油中掺入一定量的表面活性剂和水,通过乳化作用使之成为新型燃料。水本身没有热值,不是燃料,探讨水在柴油燃烧中的作用有助于从理论上认识乳化柴油的本质,为进一步研发乳化柴油奠定良好的理论基础。使燃烧过程得以更充分、完全的进行,加速和完善了内燃机中柴油的燃烧12。总之,柴油掺水乳化后,作为燃料不仅节约能源,提高燃耗效率,而且减少环境污染,降低烟气中的氮氧化物、硫氧化
