柴油-LNG双燃料船用发动机排放特性试验研究.pdf

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1、第44卷第3期船海工程V01．44No．32015年6月SHIP&0CEANENGINEERINGJun．2015DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2015．03，034柴油一LNG双燃料船用发动机排放特性试验研究钱良智(中国船级社武汉分社，武汉430022)摘要：为研究单点进气双燃料发动机的经济性和排放性能，将一台传统船用发动机改装成增压器后单点进气双燃料发动机，进行原机和双燃料模式的负荷特性对比试验。结果表明，单点进气双燃料发动机经济性略有下降，NO排放基本持平，HC和CO排放大幅上升，说明简单改装的总管

2、进气双燃料发动机的经济性和排放性能都不具有优势。关键词：LNG；柴油；双燃料；排放中图分类号：U664．1文献标志码：A文章编号：1671-7953(2015)03-0142-04随着石油资源的日益匮乏，世界各国都在寻统，改装成柴油／LNG双燃料混合动力。柴油／求理想的发动机替代燃料；近年来全球环保意识LNG双燃料发动机具有两种工作状态，两套燃料逐渐得到增强，对替代燃料的渴求也越来越强烈。储存系统。当使用柴油／LNG混合燃烧时，以压作为世界主要运输方式的承担方，航运业已成为燃少量喷入缸内的柴油作为“引燃燃料”，LNG作CO的排放大户

3、。另外，近几年来，国际海事组织为主要燃料4。。在不适合使用燃气的情况下(IMO)不断对船舶有害气体排放标准进行修(如燃气喷射阀断路、燃气温度压力过低或水温正，也促使船用发动机制造商想方设法降低发动过低等)，切断燃气喷射，并将柴油的控制权归还机的废气排放量和有害气体比例，并明确要求降原机控制单元。因此，发动机可以在纯柴油和柴低船用发动机尾气的SO和NO比例。在船用柴油／LNG双燃料两种模式下工作。目前这种方式油机众多替代能源中，LNG是一种洁净能源，在是内河天然气发动机的首选方式，因为改造完全发达国家得到广泛利用。LNG也是一种易于不

4、影响纯柴油模式运行的性能，所以操作上具有推广的替代能源，被公认为适应未来环保要求的极强的灵活性，便于在船舶上推广使用。船舶最佳燃料。目前，我国已有多艘船舶正在进2试验装置行将LNG作为动力燃料的改建，为了了解简单改装双燃料发动机的经济性和排放情况，选取作为图1为试验系统结构示意图。内河船舶动力源之一的Z6170柴油机为主要研究对象，选取常用的双燃料进气和控制系统，将常规柴油机Z6170改装成柴油／LNG双燃料发动机，进行排放对比试验。1原理柴油／LNG混合动力，是在不改变原柴油机结构的基础上，加装可燃用液化天然气的混燃系1一发动机；

5、2空气滤清器；3-涡轮增压器：4-中冷器：5-轮；6．水力测功器；7．u型压力计：8-油箱；9-LNG燃料罐：l0．油耗仪；1l+电磁阀：l2．手动减压阀；13-质量流量计：l4．ECU；15-控制台：l6．缸压信号采集系统；17．排放分析仪：18．油门执行器；19．高压油泉；2O-霍尔传感器；21．共轨管；22．喷射阀；23．缸压传感器：24-转收稿日期：2014—12～24速传感器；25．角标器：26．温度表；27．温度传感器修回日期：2015—01～30图l试验系统结构示意基金项目：交通部科技建设项目(201332881153

6、0)第一作者简介：钱良智(1960一)，男，学士，高级工程师试验所用的柴~$／LNG双燃料发动机由一台研究方向：船用轮机产品检验Z6170柴油机改装而成，供气系统采用增压器后E-mail：lzqian@ccs．org．cn单点电控喷射进气，其主要技术规格见表1。142钱良智：柴油-LNG双燃料船用发动机排放特性试验研究船海工程第44卷表1Z6170柴油机主要技术规格1．00％、丙烷(C3H8)0．32％。该成分LNG的低热型号Z6170ZLCZ一19值约为49．5MJ／kg，柴油低热值为42．8MJ／kg。双辅。立式、直列、空气中间

7、冷却、燃料模式当量耗油率与纯柴油耗油率对比见图2。四冲程、废气涡轮增压●缸数×缸径×行程6×170mm×200mm●压缩比／排量14．5／27．2L≥平均有效压力1．454MPa●最大燃烧压力13MPa斟震标定功率及转速330kW，1000r／min耀燃油消耗率200g／(kW·h)怠速转速400r／rain图2双燃料模式当量耗油率与纯柴油耗油率对比试验中所用的主要仪器设备型号：江苏启测Y880水力测功器，ECK500发动机测试控制系统，低负荷时的过量空气系数较大，缸内温度较发动机废气排放分析仪CAI600。表2为试验所低，不利于天

8、然气的燃烧，在10％和25％低负荷用循环。工况未掺人LNG。在50％、75％和l00％负荷下，表2恒速辅发动机试验循环双燃料模式的当量耗油率均高于柴油机，上升幅度不超过l0％。3．2NO排放对比NO排放对比见图3。由图3可见，中低负荷