基于绿色生物柴油的柴油机性能和环境效益分析



基于绿色生物柴油的柴油机性能和环境效益分析

生物柴油通过棉花籽油与甲醇的酯化反应得到,生产过程中没有污染,经过提纯后可满足国际燃油标准。甘油通过重力分离和甲醇回收利用后蒸馏得到,提纯的产品中甲酯含量接近90%。生物柴油与石油柴油混合物的燃料特性与国际燃油标准一致。对比混合燃料柴油机与传统石油柴油机的性能特点，包括有效热效率（BTE）、有效燃油消耗率（BSFC）和排气温度（EGT）。混合燃料柴油机具有显著的环境效益,如CO、CO2、烟和未完全燃烧的碳氢化合物（HC）的平均排放量分别降低33.3%、8.4%、43.4%和29.4%。然而，生物柴油机的NOx排放量较高，这是因为生物柴油含有一定量的氧元素，所以，基于生物柴油绿色工艺的B10（10%生物柴油与90%石油柴油混合）和B20（20%生物柴油与80%石油柴油混合）产品具有更好的发动机性能与温室气体排放的特点。因此，保证提纯生物柴油产品的质量和性能非常重要。首先，利用下游加工过程提纯生物柴油,加工过程中会产生少量的游离脂肪酸，为了去除这些游离脂肪酸，在产品上层中加入0.5%NaOH溶液, 在60℃的条件下以130r/min的转速旋转15min,上层主要是生物柴油；然后，水洗混合物3次，以去除肥皂类物质；最后，产品在70～80℃的环境下保持4～5h，以去除生物柴油里的水分。提纯后，确定最终产品的燃料性质、B10和B20、燃料燃烧产生的热量。任何替代燃料（单一或混合形式）的燃烧特性主要取决于其燃烧性能，而主要的燃料特性包括密度、运动粘度、酸碱性、着火点和石油柴油热值。

研究了纯化生物柴油（B100）与广泛使用的B10和B20燃烧性能。对生物柴油与石油柴油混合物在标准的测试柴油机内的性能进行评估,并参考石油柴油混合排放要求研究比较混合燃料的排放特点。研究表明，生物柴油已经能够被成功提纯,并且其和石油提炼的柴油混合后能够达到国际规范标准ASTM D6751或EN 14214。与生物柴油混合后，在BTE、BSFC和排气温度3个方面,使用混合燃料的发动机性能都能达到传统柴油机的标准。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2013年第2期

作者：Soham Chattopadhyay et al

编译：于立娇