乙醇混合燃料燃烧性能研究.pdf

第40卷第2期
燃料化学学报
2012年2月
Journal of Fuel Chemistry and Technology
Feb.2012
文章编号:0253-2409(2012)02-0190-07
生物油/乙醇混合燃料燃烧性能研究
张栋,朱锡锋
(中国科学技术大学安徽省生物质洁净能源重点实验室,安徽合肥230026)
摘要:在空气气氛下采用热失重技术研究生物油及其与乙醇混合燃料的燃烧性能,利用 Achar微分法和 Coats- Redfern积分
法结合的方式进行动力学分析,并对热解焦炭的物化特性进行了测量。结果表明,生物油及其与乙醇混合燃料的燃烧可分为
三个阶段,即轻组分挥发、重组分裂解和焦炭燃烧;随着升温速率的升高,生物油的挥发性能和燃烧性能提高;随着乙醇质量
分数的增加,挥发段和焦炭燃烧段的活化能都呈先减小后增大的趋势;混合燃料中乙醇质量分数不宜超过26%,否则其燃烧
段的活化能增大,且热解焦炭所含有机官能团强度变弱,燃烧性能反而变差。
关键词:生物油/乙醇混合燃料;热重分析;燃烧特性;动力学分析
中图分类号:TK6文献标识码:A
Study on combustion characteristics of bio-oil/ethanol blends
Anhui Province Key Laboratory of Biomass Clean Energy
University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
Abstract Thermal weight loss curves of bio-oivethanol blends were determined by TG-DTA method in the
oxygen atmosphere, kinetic parameters were calculated by both the Achar differential method and the Coats
Redfern integral method, and the properties of blend fuel pyrolysis chars were also tested. The thermogravimetric
cures of bio-oil and its blends with ethanol can be divided into three steps: volatilization, secondary char
formation, and char combustion. With the increasing of heating rate, the volatility and char combustibility o
bio-oil tumed better. With the increasing of ethanol content in the blend fuels, the active energies
volatilization and char combustion were both decreased first and then increased. The mass fraction of ethanol
should not exceed 26%, otherwise the active energy of char combustion increased and the contained organic
function groups in char decreased, which indicated higher stability and lower combustibility of the char
Key words bio-oil/ethanol blends; thermogravimetry; combustion properties; kinetics analysis
随着石油、天然气和煤等不可再生能源的枯竭等配制了80%的生物油与20%的乙醇混合燃料,
及日益严重的环境污染问题,生物质能源的利用成作为燃气轮机燃料直接燃烧使用,混合燃料的燃烧
为各国学者研究的热点。以生产液体燃料生物油为特性和JP4航空燃油相同。刘承运等研究了生
目的的生物质快速热解技术为生物质开发和利用提物油在徭炉中的燃烧特性,发现在生物油中添加约
供了可行的途径?,生物油可以替代低品位燃料10%的醇类后,燃烧温度升高,尾气中的CO、NO等
用于供热和发电?,也可以通过提质精制应用于内污染物的浓度均减小。 Nguyen等在乙醇中加入
燃机?
10%、20%和40%生物油,在高压环境中进行燃烧
生物油是一种复杂的有机混合燃料,内含25%
实验来模拟柴油机运行环境,发现混令燃料燃烧尾
30%的水分和少量微细炭粉,热值为15.0
气中含有大量末燃尽碳颗粒物,需要对柴油机进行
16.0M/kg,较难点火和燃尽6。往生物油中添加
定的改造,以减少颗粒物的排放,提高燃烧效率。
醇类溶剂可以有效降低其黏度,提高其热值和安定
生物油与乙醇的混合燃料具有广阔的应用前
性,且配制方法简单,成本变化不大。 Stamatov等?景,而不同乙醇添加量对混合燃料燃烧性能的影响
实现了生物油与乙醇混合燃料的空气雾化燃烧,袋仍需进一步的研究。本实验针对实验室自制的稻壳
生物质热解油,采用热天平TG-DTG方法在空气气
现乙醇对生物油燃料燃烧性能有明显改善。 Juste
收稿日期:20110417;修回日期:2011-06-29。
基金项目:国家科技支撑计刘(2011BAD22B07);国家高技术研究发展计划(863计划,2012AA051803);中国科学院知识创新工程方向性
项目(KGCX2-YW-330
联系作者:朱锡锋:Tel:0551-3600040;E-mail:xizhe@ustc.ecdu.cn。
作者简介:张栋(1985-),男,宁夏中卫人,博士研究生,从事生物油应用研究。E-mail:adong@mail.ustc.edu.cn