天然气组分变化对内燃机燃烧及排放特性的影响.pdfVIP

第 35 卷第 3 期 浙　　江　　大　　学　　学　　报　　(工学版) V o l. 35 №. 3 2001 年 5 月 Jou rnal of Zhejiang U n iversity　　(Engineering Science) M ay 2001 天然气组分变化对内燃机燃烧 及排放特性的影响 魏建勤, 李　强, 王兵锋 (浙江大学 动力机械及车辆工程研究所, 浙江 杭州 310027) 摘　要: 根据我国天然气组分变化的情况, 研究了天然气组分变化时, 燃料的低热值、理论空燃比和燃烧 热的变化, 由计算、试验结果讨论了在过量空气系数为 1 时火焰绝热温度、 、 和 排放特性随 CO 2 CO NO X 比的变化, 并分析了天然气中的乙烷、丙烷、丁烷、 、 和 含量的变化对华白数和燃烧势的影响 H C N 2 CO 2 H 2 同时将分析的结果与我国的汽车用压缩天然气标准中的技术要求进行了对比, 发现了一些有趣的现象 关键词: 天然气; 组分; 燃烧; 华白数; 燃烧势; 排放 中图分类号: T K401; T K407. 9 　　　文献标识码:A 　　　文章编号: 1008973X (2001) 以天然气为燃料的汽车可达到更低的排放标准, 同时又可缓解能源紧张的局面, 因而近年来受 到众多国家及生产厂家的重视, 有关天然气汽车的研究、开发已形成热点 然而, 市售天然气燃料其 组成成分随产地的不同而异, 即使同一产地, 其组分随季节也将发生明显的变化, 且无法预测 组分 的不同对内燃机的性能及排放特性带来了明显的影响[ 1～ 3 ] , 因此有必要明确燃料成分的变化会给 天然气汽车的性能带来多大的变化, 据此既可进一步改进天然气发动机的燃烧及排放指标, 又可对 车用天然气的供应厂商提出恰如其分的供气要求 本文根据我国天然气生产中组分变化的实际情况, 研究了作为天然气主要成分的甲烷成分在 76%～ 97% 之间变化时, 对车用发动机燃烧具有重要意义的燃烧参数的变化, 采用理论分析的方 法, 分析了天然气组分变化对发动机燃烧及排放的影响 同时分析了天然气中的乙烷、丙烷、丁烷、 、 、 含量的变化对华白数和燃烧势的影响 并将天然气组分变化的范围与我国汽车用压缩 N 2 CO 2 H 2 天然气标准中对天然气的技术要求进行了对比 1　天然气组分变化及对燃烧参数的影响 按气源分类, 天然气可分为油田气、气田气和煤层气 根据统计, 气田气中的干气甲烷含量最 高, 通常在 90% 以上, 如四川天然气, 甲烷含量可高达98% 左右 而作为气田气的凝析气及油田气, 甲烷平均含量在75%～ 90% 之间, 如大庆油田、胜利油田和大港油田的天然气 而煤层气中甲烷含 量仅为 50%～ 60% , 因CO 2 含量太高, 需经过专门处理才能用于汽车 天然气中除甲烷外, 还含有 不等的乙、丙、丁烷及少量的 、 等 CO 2 H 2 　　目前, 全国车用天然气甲烷的平均含量为 87% 左右 根据调查比较, 本文选用了 4 种具有代表 性的天然气燃料作为研究对象, 天然气组分见表 1 其中, 燃料 1 的甲烷含量为97. 17% , 可代表高 ( ) 甲烷含量的四川天然气 干气 , 燃料 2 作为东海气田车用燃料的代表, 燃料 3 作为平均燃料的代 ( ) 表, 燃料 4 代表甲烷含量较低的天然气 凝析气 数据来源于文献[4 ]和对上海天然气公司的初步 调查 表中的百分含量以体积计 收稿日期: 基金项目: ( )