低热值气体发动机整机性能研究-动力工程及工程热物理专业论文.docxVIP

Classified Index: TK4 U.D.C: 621 Dissertation for the Degree of Master in Engineering RESEARCH ON PERFORMANCE OF LOW CALORIFIC VALUE GAS ENGINE Candidate： Li Ning Supervisor： Prof.Yang Jianguo Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Power Engineering and Thermal Physics Affiliation： School of Automobile Engineering Date of Defence： July, 2012 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 -I -I - 摘 要 能源是社会各个行业发展的基础，交通和电力行业更是与人们的日常生活息 息相关，世界性的能源危机和环境问题的出现，使得推进能源行业改革的呼声越 来越大。传统不可再生的化石能源如石油、煤炭等的储量日渐减少，因此可再生 的生物质能源受到各国政府和学者们的广泛关注，其中将可控热解获得的生物质 气化气作为传统内燃机燃料的研究成为热点。 本文用 GT-Power 模拟的方法，对以木屑可控热解条件下生成的气化气为燃料 的内燃机整机性能进行研究。以 EQD210N-20 天然气发动机为基础，用 GT-Power 软件建立模型，根据发动机的缸内压力分布和外特性对模型进行验证；通过发动 机模型燃用木屑气化气燃料，对其动力性、经济性、排放性和尾气特性进行模拟 计算，并优化参数设置；将燃用生物质气化气的发动机性能和天然气发动机性能 对比，得到二者规律性的差距，向气化气燃料中掺加天然气以改善发动机性能； 将低热值发动机应用于冷热电联产系统，通过发动机调节实现系统工况调节。 研究表明：点火提前角、燃烧当量比、节气门开度和燃料的组成是影响低热 值发动机整机性能的重要因素。对于低热值发动机，缸内最大爆发压力随点火提 前角的减小而减小，随空燃比的增加出现先增加后减小的趋势，在空燃比为 2.5 附 近存在最佳值；平均有效压力、转矩、功率等动力性参数存在最佳的点火提前角 和空燃比，分别为使 50%燃烧相位角为 10°CA 和空燃比为 2.5 附近；燃气消耗率 受点火提前角的影响不大，在使 50%燃烧相位角在 10°CA 的点火提前角和空燃比 为 3 附近存在最低值；NOx 生成量随点火提前角的减小而减小，在空燃比为 2.5~3.5 之间时生成量较多；尾气温度随着点火提前角的减小而升高，随空燃比的增大出 现先升高后降低的趋势，在空燃比为 2.5 附近存在最大值，质量流量几乎不受点火 提前角的影响，随空燃比的增大而增加；向生物质气化气燃料中掺加天然气能较 显著的改善发动机的性能。冷热电联产系统的不同需求可以通过对发动机进行调 节来实现，通过改变节气门开度、点火提前角和空燃比能够有效的对电能、热能 和冷能的供应进行调节。 关键词：低热值气体发动机；整机性能；GT-Power；冷热电联产系统；木屑气化 气 -II -II - Abstract Energy is the development foundation of all social industry, and transportation and electric power industry are closely related to the people’s daily life. The world energy crisis and environment problem have been calling the reform of the energy industry more and more. Traditional non-renewable fossil energy such as oil, coal and other reserves are reducing day by day, so the government’s and extensive scholar’s attention are attracted by the renewable biological energy sources. Among them, the research of biomass gasification gases that obtained through