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燃用生物质气化气的内燃机特性分析(3)

北极星电力网技术频道    作者:孟凡生,阴秀丽,蔡建渝,马隆龙,吴创之   2012/8/10 11:47:53   

在8300燃气内燃机600 r/min的工况下,对于内燃机的排气温度以及动力特性进行了测试,结果见图2、3。

由图可看出,随着发电机组负荷的增加,各缸的排气温度在600℃左右,相对柴油机而言,排气温度明显偏高,原因在于燃烧冲程中混合气体燃烧不完全,致使后燃严重。气化气中大量阻燃成分的存在是造成后燃的重要原因,此外由于采用缸外混合气形成方式,为减少扫气过程中的混合气损失,采用30℃A 的气门重叠角,然而气门重叠角的减小将导致扫气效果差,缸内的残余废气增多,对于缸内循环的燃烧起抑制作用,进一步加重了后燃现象。加之生物质气化气在缸内没有汽化时的吸热作用,综合几方面的因素,使得燃用生物质气化气的内燃机排气温度偏高。排气温度越高,尾气所带走的能量的比重就越大,因而,降低排气温度也可以成为提高内燃机热效率的有效措施。在负荷为500 kW 左右时,排气温度处于低谷,此时通过尾气带走的能量相对较少,若不考虑燃烧过程中散热率的变化,可认为此时段所产生的有效功率相对要高些。

图3 各缸最大爆发压力随发电机组负荷的变化Fig.3 Cylinder peak eruption pressure vs. the generator load

随着负荷的增加,无论是排气温度还是最大爆发压力都逐渐趋于均匀,各缸的最大爆发压力逐渐增大。在低负荷时1 缸的排气温度、最大爆发压力都要高于其他各缸;但在大负荷时8 缸的最大爆发压力明显低于其他各缸。进气总管的压力较低、气量不足,是造成各缸排气温度、最大爆发压力不均的重要原因。低负荷时伴随着较小的进气量,使得进气管对于各支管的气量分配不均,距离进气管口最近的1 缸进气量相对较多,使得燃烧较为充分;当内燃机处于大负荷时,进气管的进气量不足,加之非增压内燃机的进气压力低,使得距离进气管较远的8 缸,不能够得到充足的燃气,燃烧温度相对较低,最高爆发压力较低。

通过测定一个时间段中储气罐内气体的消耗量来计算内燃机的气体消耗率,内燃机所发出的有效功率与消耗的燃气热值的比值即为内燃机的有效热效率。得出内燃机在中等负荷时的有效热效率最高,为30.4%;全负荷运行时的有效率为29.5%,相对原柴油机明显偏低。排气温度高,最大爆发压力较低是导致内燃机有效热效率较低的直接原因。

2.2 内燃机的排放特性

对于内燃机烟度的测试采用SF8141A 不透光烟度计,对于NOx、CO、HC 的排放采用HPC500 汽车排气分析仪,测试结果见图4。

来源:《农业工程学报》
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