甲醇高效清潔燃燒過程的基礎(chǔ)理論研究

【摘要】： 內(nèi)燃機(jī)高效清潔燃燒技術(shù)一直是國(guó)際內(nèi)燃機(jī)界研究的熱點(diǎn)課題。針對(duì)未來超低排放、甚至零排放的排放法規(guī),人們提出了不同的內(nèi)燃機(jī)新型燃燒方式。同時(shí),開發(fā)新型清潔代用燃料也成為當(dāng)前各國(guó)研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)甲醇代用燃料新型高效清潔燃燒方式進(jìn)行了探索性研究,即部分甲醇合成二甲醚,實(shí)現(xiàn)二甲醚與甲醇雙燃料方式,創(chuàng)新性地提出了采用甲醇/DME氣道噴射雙燃料均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒方式和DME氣道噴射與甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒方式,以在全負(fù)荷范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)甲醇的高效清潔燃燒。 采用甲醇/DME氣道噴射雙燃料HCCI燃燒方式,能拓寬發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍到原非增壓柴油機(jī)中高負(fù)荷水平,并能保持極低的NOX排放,但低負(fù)荷燃燒效率和熱效率低,HC和CO排放高;中高負(fù)荷甲醇/DME濃度可調(diào)范圍窄,控制難度增大。采用EGR后中高負(fù)荷工況的可控范圍得以拓寬,但其最大負(fù)荷范圍難以擴(kuò)展。在低負(fù)荷工況,采用純DME加大比例EGR的HCCI燃燒方案能改善熱效率;在中高負(fù)荷工況,采用高EGR率高DME比例方案可以提高熱效率,降低HC和CO排放。 采用DME氣道噴射和甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒方式,通過控制甲醇的噴射時(shí)刻可以實(shí)現(xiàn)不同燃燒模式,不同燃燒模式表現(xiàn)出不同的燃燒特性和排放特性。低甲醇濃度下采用高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式可以實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷較高的熱效率。隨甲醇濃度增大,高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式出現(xiàn)的時(shí)刻提前,早噴燃燒可控范圍變窄。采用晚噴方式,燃燒過程能得到較好的控制,高甲醇濃度大負(fù)荷下不容易出現(xiàn)爆震燃燒,能進(jìn)一步擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工況范圍。CFD模擬表明,晚噴在燃燒室壁面附近有較強(qiáng)烈的濃度分層,高溫燃燒區(qū)范圍較窄,主要分布在壓縮余隙和燃燒室壁面附近。變參數(shù)模擬研究表明,增大噴油速率可以縮短高甲醇濃度晚噴的燃燒持續(xù)期。 在不同燃燒方式研究的基礎(chǔ)上,本文提出了全負(fù)荷范圍甲醇高效清潔燃燒的控制策略。即在低負(fù)荷工況,采用純DME加大比例EGR的HCCI燃燒或二甲醚氣道噴射與甲醇缸內(nèi)直噴雙燃料復(fù)合燃燒的甲醇高溫?cái)U(kuò)散燃燒模式以獲得相對(duì)高的熱效率;在中高負(fù)荷工況,采用甲醇/二甲醚氣道噴射雙燃料HCCI燃燒方式實(shí)現(xiàn)高效低NOX排放的清潔燃燒;在大負(fù)荷工況,采用甲醇晚噴實(shí)現(xiàn)DME氣道噴射與甲醇缸內(nèi)直噴復(fù)合燃燒方式以保證高的功率輸出。這一控制策略為甲醇燃料在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)高效清潔利用提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù),具有一定的參考價(jià)值。 【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TK46

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GDI發(fā)動(dòng)機(jī)及其稀燃優(yōu)化技術(shù)    陸展華

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戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源供應(yīng)安全研究    牛建英

內(nèi)燃機(jī)均質(zhì)壓燃（HCCI）的建模和試驗(yàn)研究    鐘紹華

基于輻射成像的擴(kuò)散火焰溫度和煙黑濃度分布研究    艾育華

基于自適應(yīng)化學(xué)理論的均相反應(yīng)過程模擬及其在甲烷預(yù)混火焰中的應(yīng)用    喬瑜

噴油規(guī)律對(duì)柴油機(jī)性能與排放的影響研究    石秀勇

柴油均質(zhì)壓燃（HCCI）發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究    黃豪中

燃料理化特性對(duì)均質(zhì)壓燃影響的試驗(yàn)研究    張波

乘用車柴油機(jī)燃用丁醇柴油混合燃料的試驗(yàn)研究    杜標(biāo)

在柴油機(jī)上燃用乙醇柴油的實(shí)驗(yàn)研究    馬福軍

微重力和弱浮力環(huán)境下固體燃料表面火焰?zhèn)鞑C(jī)理研究    王偉剛

柴油機(jī)噴霧混合過程的模擬研究    王曉艷

二甲基醚/甲醇雙燃料均質(zhì)壓燃燃燒數(shù)值模擬研究    梁霞

氫氣燃燒低NO_x排放特性及數(shù)值模擬    李紅鍵

含氧燃料對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放性能影響研究    洪亮

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采用化學(xué)方法改善柴油機(jī)冷起動(dòng)性能的探討    小早川隆,王位貴 ,陳甡

內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及發(fā)展    沈建平

低散熱發(fā)動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀及展望    段樹林,呂林,吳錦翔,高孝洪

車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與性能研究    宋鈞,張武高,黃震

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2000年中國(guó)天然氣工業(yè)綜述    陳四祥,吳世勤

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三相床甲醇合成研究進(jìn)展    丁百全,秦惠芳,朱炳辰,房鼎業(yè)

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~(13)C-甲醇的制備    羅勇;杜曉寧;宋家龍;陸平曄;李美華;

甲醇合成流程的操作控制    王新嘉;

甲醇合成汽油的探索性試驗(yàn)    楊玉華;賴國(guó)長(zhǎng);

蘇里格煤層氣非催化法制甲醇的初步工藝設(shè)計(jì)    李瓊玖;杜世權(quán);劉尚武;羅奎;漆長(zhǎng)席;趙月興;

甲醇合成汽油的研究    楊玉華;賴國(guó)長(zhǎng);

甲醇合成銅基催化劑效率因子的簡(jiǎn)化解    秘軍林，劉國(guó)際，雒廷亮，李玉

甲醇合成中雙效精餾節(jié)能研究    石海濤;張麗;王黎;

甲醇合成產(chǎn)率對(duì)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)效率的影響    張晉,段遠(yuǎn)源

甲醇合成及精餾單元的熱集成    丁干紅;葉鑫;李延生;

國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)制甲醇的研究現(xiàn)狀及展望    解慶龍;

1,4-環(huán)己烷二甲醇合成的研究進(jìn)展    孫緒江;

NC309催化劑上反應(yīng)條件對(duì)甲醇合成影響的研究    侯夢(mèng)溪;張海濤;房鼎業(yè);應(yīng)衛(wèi)勇;虞昊;吳志文;

富CO_2合成氣制甲醇用Zr-Cu/ZnO催化劑的研究    房克功;楊成;孫予罕;

焦?fàn)t煤氣甲醇生產(chǎn)技術(shù)    劉建衛(wèi);

可溶性銅納米粒子催化合成氣轉(zhuǎn)化合成甲醇    何玲;寇元;

新型甲醇合成系統(tǒng)投運(yùn)成功    劉方斌

我自主大型甲醇技術(shù)走向成熟    記者 劉方斌 張興剛

三晉大地多見甲醇汽車    本報(bào)駐山西首席記者 石中生

林達(dá)大型甲醇合成技術(shù)世界一流    樓壽林

久泰能源100萬噸甲醇項(xiàng)目試車成功    徐淑江

大同：60萬噸甲醇項(xiàng)目建設(shè)正酣    本報(bào)記者 楊曉明 實(shí)習(xí)記者 孫明月

甲醇:技術(shù)升級(jí)該從何處破題    本報(bào)記者 劉敬彩

甲醇行業(yè)共商加快下游開拓    記者 劉雅文

我低壓甲醇合成技術(shù)獲重大突破    特約記者 董萬森

60萬噸煤甲醇項(xiàng)目在咸陽奠基開工    記者 齊宇強(qiáng)通訊員 文正云

甲醇裂解氣對(duì)點(diǎn)燃式電控發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響研究    徐元利

流化床甲醇制汽油工藝基礎(chǔ)及中試研究    王毅

列管式甲醇合成反應(yīng)器及其所用催化劑的綜合優(yōu)化    李建偉

IGCC和聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)研究    徐祥

甲醇高效清潔燃燒過程的基礎(chǔ)理論研究    陳征

Zn改性HZSM-5分子篩催化劑上甲醇轉(zhuǎn)化制輕質(zhì)芳烴反應(yīng)研究    張貴泉

甲醇在納米HZSM-5和HMCM-22沸石上芳構(gòu)化和烷基化    趙文平

合成氣一步合成二甲醚的催化劑、反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)研究    張海鵬

等離子體二甲醚轉(zhuǎn)化研究    王育

甲醇合成催化劑制備及反應(yīng)性能研究    莊會(huì)棟

甲醇合成流程的仿真研究    喻旭春

甲醇合成流程的仿真研究    陽翠萍

甲醇合成系統(tǒng)的模擬與擴(kuò)能改造研究    許小云

德國(guó)魯奇60萬噸甲醇合成工藝產(chǎn)能提高的研究    張士金

甲醇合成裝置的模擬與優(yōu)化    胡國(guó)靜

改進(jìn)生物地理學(xué)優(yōu)化算法及其在甲醇合成轉(zhuǎn)化率軟測(cè)量的應(yīng)用    陳紹武

甲醇合成系統(tǒng)的過程控制與分析檢測(cè)研究    宮超

甲醇合成工藝的增產(chǎn)、節(jié)能、減耗的工程分析和工程實(shí)踐    于德玲

雙塔并聯(lián)式甲醇合成工藝開發(fā)與工業(yè)示范    張雷