二甲醚燃烧效率分析
二甲醚燃料的燃烧性能研究

二甲醚燃料的燃烧性能研究摘要:将二甲醚用作替代能源,是我国抑制高油价影响的重要措施之一。
制取二甲醚的工艺主要有二步法和一步法,其中,对煤深加工并采用二步法制取DME 是我国较为现实、合理的工艺路线。
二甲醚因为本身含氧的缘故,具有燃烧效率高的特点,通过对其燃烧机理进行研究分析发现,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等其它燃气相比较,二甲醚燃烧效率提高3.0~5.0%左右,而由于其十六烷值较高,特性与柴油相近的原因,可作为理想的柴油发动机洁净燃料,排放性能优越,因此,推广应用前景十分广阔。
而需要注意的是,由于二甲醚具有富氧燃烧特性,燃烧温度较高,必须关注其氮氧化物的排放情况。
关键词:二甲醚;燃烧机理;富氧燃烧;二步法工艺;一步法;替代;低排放;氮氧化物;能源。
1、引言实施替代能源战略是我国抑制高油价影响的重要国策。
二甲醚作为一种优质、现实的替代能源,产业发展前景十分广阔,从战略的高度,全面、系统、深入地研究二甲醚生产及其利用技术,符合我国能源发展方向,对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重要意义。
2、二甲醚特性二甲醚分子式为C2H6O,分子量46.07,常压下是一种无色气体,具有与液化石油气(LPG)相似的特性,二甲醚与其它燃料特性比较如下表1。
表1:二甲醚与其它燃料特性比较3、二甲醚的制取与生产物耗二甲醚(DME)可以用天然气和煤作为原料来生产。
中国煤炭储藏量十分丰富,通过对煤深加工办法得到DME是合理途径。
目前国内外DME的生产工艺主要有三种。
(1)二步法以煤炭为原料,先制甲醇,再由甲醇脱水得到DME,该工艺在国内外均已十分成熟。
按目前的工艺条件,一般是2.5吨煤炭(劣质煤)可以合成1吨DME。
a) 先由煤氧吹气化以后得到合成气,其主要组分是CO + H2 ;b) CO + 2H2→CH3OH (甲醇生产)c) CO2 + 3H2→CH3OH+ H2O (甲醇生产)d) CO + H2O→CO2 + H2e) 2CH3OH→CH3OCH3 + H2O (二甲醚生产)(2)一步法据报道,一步法工艺已在美国、日本、丹麦等国开发成功,并进入中试阶段,预期不久将可建设工业化装置。
某490增压柴油机燃用二甲醚燃料的性能计算与分析

Ab t a t o u t n mo e fr DME u e n o e 4 0 d e e n i e wa e eo e y me n ft e s f r sr c :C mb si d l o o s d i n 9 is le gn s d v l p d b a s o h ot e wa
d rdf rn d ac d i e t rn n l f ME w r a ua d h eut idct ta D sdi e iee t vn e n c rcak a geo D eec l l e .T ersl n i e ht ME ue n f a j o r c t s a
d e e ngn e nsr t s s sa ta e uci n o i s le i e d mo tae ub tn i lr d to fNOre s in. T ef r n e a c l td u d r5。 miso he p ro ma c s c lu a e n e CA . BT
Vo . 124 No. 3
Jn 2 1 u .0 0
某 4 0增 压 柴 油 机 燃 用 二 甲 醚 燃 料 的 9 性 能计 算 与 分 析
苏石川 , 顾 祥 , 王 亮 , 陈永 杰
( 苏科 技大学 船舶与海洋 工程学院 , 江 江苏 镇 江 2 2 0 ) 10 3
摘
要: 应用 C D软件 S A —D, F T R C 建立 了某 4 0增压柴油机燃用 二 甲醚 的燃烧模 型. 9 在额 定功率下 , 计算 了二 甲醚在不 同
喷油提前 角时缸内温度 、 压力 、 O N 随曲轴转角 的变化情 况. 结果表 明 : 柴油机 中燃用二 甲醚燃料 N 排 放浓度显 著降低. O
新燃料——二甲醚(DME

新燃料——二甲醚(DME)一、引言二甲醚(DME)是一种新型的燃料,被广泛认为是未来的替代能源。
它由甲醇通过催化剂转化而来,具有高能量密度、低排放和可再生等优点。
随着全球能源危机的逐渐加剧,对于寻找替代传统化石燃料的燃料源的需求日益迫切。
二甲醚作为一种可持续发展的替代能源,在环保和经济效益方面具有巨大潜力。
本文将对二甲醚的特性、生产工艺及应用领域进行详细介绍。
二、二甲醚的特性1. 高能量密度二甲醚的能量密度较高,与传统燃料相当。
它的单位体积能输出更多的能量,使其在燃料领域具有广泛的应用前景。
2. 低排放与传统燃料相比,二甲醚的低排放是其最大的优势之一。
燃烧二甲醚产生的废气几乎不含硫、苯等有害物质,大大减少了对环境的污染。
3. 可再生二甲醚是一种可再生能源,它能够通过再生甲醇和二氧化碳等原料进行生产。
与化石燃料相比,二甲醚的生产对环境的影响更小,有助于减少温室气体的排放。
三、二甲醚的生产工艺二甲醚的生产通常需要经过以下几个步骤:1. 甲醇合成甲醇合成是二甲醚生产的关键步骤之一。
通常使用合成气(一氧化碳和氢气的混合物)通过催化剂的作用,在适当的温度和压力条件下进行反应,生成甲醇。
2. 甲醇脱水甲醇脱水是将甲醇转化为二甲醚的重要步骤。
一般采用固体酸催化剂,在适当的温度和压力条件下进行反应,甲醇分子之间的水分子被去除,生成二甲醚。
3. 产品净化二甲醚生产后,还需要进行净化处理。
主要包括蒸馏、过滤和吸附等步骤,以去除其中的杂质和不纯物质,提高产品的纯度和质量。
四、二甲醚的应用领域1. 汽车燃料二甲醚作为一种可替代传统燃料的燃料源,已经在某些国家和地区开始用于汽车燃料。
相比传统汽油和柴油,使用二甲醚作为燃料可以减少尾气排放,降低空气污染。
2. 工业燃料二甲醚还可以作为工业燃料使用。
由于其高能量密度和低排放特性,二甲醚在一些工业领域,如焊接、热处理等方面有着广泛的应用。
3. 化工原料二甲醚可以作为化工原料,用于生产一些化学产品,如气体、液体和固体化学品等。
柴油机燃用不同比例二甲醚_柴油混合燃料性能研究

第29卷第4期Vo l 29,No 4西华大学学报(自然科学版)Journa l o fX i h ua Uni v ersity N atural Sc i e nce2010年7月Ju.l 2010文章编号:1673-159X (2010)04-0039-04收稿日期:2009-11-03基金项目:四川省教育厅资助科研项目(2006ZD028)作者简介:魏远文(1963-),男,教授,硕士,主要研究方向为内燃机替代燃料及排放控制技术。
柴油机燃用不同比例二甲醚/柴油混合燃料性能研究魏远文,袁方恩,张 杨(西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039)摘 要:对柴油机燃用不同比例的二甲醚/柴油混合燃料的燃烧性能进行研究。
研究结果表明:柴油机掺烧二甲醚后,气缸内的压力和温度都有很大程度的降低,燃烧柔和,滞燃期缩短;随着二甲醚比例的提高,柴油机的排放性能有明显改善,NO x 和碳烟排放均下降。
关键词:二甲醚;燃烧;模拟;混合燃料 中图分类号:TK421+.26文献标识码:ASimul ation of Co mbusi on Perfor m ance for D iesels Fueled w ithB l ended Fuel of D iesel/D M E w ith D ifferent R atiosW E I Yuan -w en,YUAN Fang -en ,Z HANG Yang(School of T ransp ortation and A uto m oti ve Engineer i ng,X i hua Uni versity,Chengdu 610039China)Abstract :In t h i s paper ,the co m bustion perfor m ance of diesel eng i ne f ue l ed w ith d ifferent propo rti on of DM E -diese lm i x ture was re -searched .The res u lt show s t hat t he pressure and the te mpera t ure of the cyli nder dec line sharpl y and the co mbusti on beco m es moderatewh ile the eng i ne is fueled w ith the ad m ixture o f D M E and diese.l T he i gnition de l ay per i od is reduced .A nd the e m issi on perfor m ance is si gnificantl y i m proved w ith t he i ncrease i n t he proporti on of DM E content i n the fue ,l f o r exa m ple ,NO x and soot e m issi on decrease .K ey word s :DM E ;co m busti on ;si m ulation ;b l ended fue l二甲醚在常温下是气态且含氧达34.8%,有利于提高柴油机缸内混合气质量和改善燃烧,减少NO X 和微粒排放。
二甲醚燃烧效率分析

二甲醚燃烧效率分析二甲醚用作燃料替代液化石油气被市场看好,被誉为“二十一世纪的新能源”。
究其主要原因,一方面在于能源价格飙升下二甲醚的价格优势,而另一方面则是其燃烧效率高和燃烧产物排放洁净的显著特点。
将清洁能源二甲醚用作替代能源,是我国抑制高油价影响的重要措施之一。
二甲醚的主要性质与液化石油气相类似,可以替代液化石油气用作城镇燃气。
二甲醚自身含氧,具有燃烧效率高的特点,从二甲醚的燃烧机理研究中发现,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等相比,二甲醚燃烧效率提高5%左右,推广应用前景十分广阔。
1.二甲醚的特性二甲醚(DME)分子式为C2H60,分子量46.07,二甲醚是一种比较惰性的非腐蚀性有机物,其主要的理化性质见表1。
在常温、常压下二甲醚是一种无色易燃有轻微醚香味的气体,在空气中的允许浓度为400×10-6。
它具有与液化石油气(LPG)相似的特性。
二甲醚具有一般醚类的性质,二甲醚对金属无腐蚀性,不刺激人体皮肤,不致癌,对大气臭氧层无破坏作用,在对流层中易于降解,长期暴露于空气中,不会形成过氧化物。
所以,二甲醚是一种优良的绿色化工产品。
在同等温度条件下,二甲醚的饱和蒸气压低于液化石油气,其存储、运输、使用等均比液化石油气安全。
二甲醚在空气中的爆炸下限比液化石油气高一倍,因此,在使用过程中,二甲醚作为燃料比液化石油气安全。
虽然二甲醚的热值比液化石油气低,但由于二甲醚自身含氧,在燃烧过程中所需空气量远低于液化石油气,从而使得二甲醚的预混气热值和理论燃烧温度都高于液化石油气。
二甲醚具有优良的混溶性,可以同大多数极性和非极性的有机溶剂混溶,例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸乙酯。
较易溶于丁醇,对多醇类的溶解度不佳。
常压下在100mL水中可溶解3700mL二甲醚,但是加入少量的助剂后就可与水以任意比例互溶。
二甲醚燃烧时火焰略带亮光。
常温下二甲醚难于活化,但长期储存或受日光直接照射,可形成不稳定过氧化物,这种过氧化物能自燃或自发的爆炸或受热后爆炸。
二甲醚用于陶瓷窑燃料的试用方案

二甲醚用于陶瓷窑燃料的试用方案一、目的了解二甲醚用于陶瓷燃料的可能性及优势,掌握二甲醚用于陶瓷烧制燃料的使用方法,达到改造传统能源利用技术,提高能源效率,降低排放污染的目的,为未来陶瓷产业的健康发展找到一条新路。
二、二甲醚与天然气及煤气性能比较二甲醚与天然气及煤气性能比较见下表:由上表可知,每立方米的二甲醚热值要高于天然气和煤气,二甲醚的理论燃烧温度也要高于天然气。
三、二甲醚替换天然气及煤气的可行性分析1、热值在二甲醚、天然气及煤气三种燃料中,二甲醚的热值最高,这就意味着烧制同等质量陶瓷时用气最少。
因此从热值考虑完全可以替代。
2、气体压力20℃时二甲醚饱和蒸汽压为0.53MPa,高于目前皇冠陶瓷所使用的燃气压力,调整后完全可以利用目前的燃料供给系统。
3、所需空气量在等热值情况下,二甲醚的耗氧量要低于天然气及煤气,因此完全可以替换。
4、燃烧温度二甲醚的理论燃烧温度要高于天然气和煤气,完全可以保证陶瓷烧制所需要的温度。
因此,从燃料的燃烧性能考虑,二甲醚完全可以替代目前所使用的陶瓷烧制燃料。
四、烧嘴问题国内外均把燃气分为三大类。
第一类是人工燃气,包括①固体燃料干馏煤气,如焦炉煤气、连续式直立炭化炉煤气、立箱炉煤气; ②固体燃料气化煤气,如发生炉煤气、水煤气、压力气化煤气; ③两段式完全气化炉煤气,如水煤气型两段炉煤气、发生炉型两段炉煤气; ④油煤气,如重油蓄热催化裂解煤气、重油蓄热热裂解煤气、重油部分氧化法煤气;⑤高炉煤气。
第二类是天然气,包括气田气、油田伴生气、凝析气田气、矿井气。
第三类是液化石油气。
从理论上讲,不同类燃气更换时,要更换或重新调整烧嘴。
这主要是从下述原因考虑:(1) 热输入太高或太低。
(2) 预混烧嘴回火、预混或非预混烧嘴离焰。
为使燃气烧嘴能安全正常运行,需保持燃烧火焰的稳定性。
(3) 不完全燃烧、析炭。
为了使燃气烧嘴能节省燃料,燃气替换后,燃气燃烧过程中不应有析炭或燃烧产物中CO 含量过高的情况,这不仅有利于节约能源,降低生产成本,而且也利于防止CO 中毒,保护环境不被污染。
乙醇和二甲醚预混火焰燃烧过程的计算与分析

f n t n lg o p wih s me mo e u a o mu a.T n e me ire n h fe e c fOH ,H ,O a i u c i a r u t a lc lrf r l o he i tr d ai s a d t e di r n e o f rd—
的火焰 亮度 降低 , 明含 氧燃 料 能 够 抑 制 碳 烟 的生 说 成 . 远 文 等 模 拟 不 同 比 例 的 二 甲醚 与 柴 油 混 魏
合燃 料 的 燃烧 性 能 , 果 表 明 : 油 机 掺 烧 二 甲醚 结 柴 后, 气缸 内 的压 力 和 温 度 都 有 很 大 程 度 的 降低 , 燃
L Ll i in一,W n h n L n d C e i X u nj i a gZ og , i g i, h nLn , uG a gu Mi
( . c o l f uo bl a dT af n ie r g J n s nvri , h nin , in s 1 0 3, hn ; . e at n f c a ia E 1 Sh o o A t mo i n r i E gn ei , i gu U ies y Z e j g J gu2 2 1 C ia 2 D p r e fc n a t a a me t h n cl n o Me
生成 连接 文件 以便 控制方 程 组求解 时调 用 .
2 1 生成 速 率分析 .
烧柔 和 , 燃 期 缩 短 ; 着 二 甲醚 比 例 的 提 高 , 滞 随 柴
油 机 的排 放 性 能 有 明 显 改 善 , O N 和 碳 烟 排 放 均
生成 速率分 析 法可 用来 定量计 算 不 同基 元反 应
二甲醚燃料对比

液化石油气、天然气、甲醇、乙醇、二甲醚五种车用燃料的对比分析前言我国是一个富煤、贫油、有气的国家,随着经济的飞速发展,国内石油供需矛盾日显突出,对进口的依存度逐年增加,2000年净进口7000万吨,2001年达到8000万吨,2003年净进口石油达到创记录的9779万吨,占我国能源需求总量的40%以上。
但是,我国天然气总储量为38万亿立方米、煤炭总储量为1145亿吨。
因此推广应用清洁替代燃料,作为石油资源的补充,对我国已具有非常重要的战略意义。
就针对车用燃料而言,目前国际国内车用清洁燃料主要有以下五种:液化石油气、天然气、甲醇汽油、乙醇汽油、二甲醚。
它们各有自己的特性和优劣式,但归根结底谁是现阶段发展的主题、谁是今后发展的趋势以及使用情况怎样、现有哪些企业在运作此类项目等等,这都是我们应该也是很有必要了解的。
下面就从燃料的基本介绍、优缺点、使用效果、发展情况、运作企业、经济分析六个方面加以阐述和分析:一、液化石油气液化石油气(Liquefied Petroleum Gas ,简称LPG)是以三个或四个碳原子的烃类(如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)为主的混合物,常温常压下是无毒、无色、无味的气体,具有辛烷值高、抗爆性能好、热值高、储运压力低等优点,是一种性能优良的汽车代用燃料。
1、基本介绍液化石油气是一种干净高效的汽车燃料,它具有如下优点:①比汽油便宜;②国际国内丰富的储量;③丁烷和丙烷混合可以形成一定量的辛烷,使液化气有较好的抗爆性。
液化气还有许多操作优点:①几乎可以完全充分地燃烧;②和汽油车的尾气排放量相比,对环境污染小;③可满足各国的排放标准;④引擎部件的碳沉淀极小,因此液化气引擎运转更自如、寿命更长,比汽油机和柴油机需要更少的日常维修保养;⑤由于燃料是气态,寒冷天气更易启动;⑥专用天然气引擎或两用燃料汽油机等各种火花塞引擎都能以液化气为燃料;⑦液化气在注入引擎气缸前是气态并与空气混合,所以寒冷天气启动时,气缸壁的润滑薄膜不会被洗掉,发动机油不会出现稀释现象;液化气的缺点:①相对较高的更换费用;②若用一些低质的液化气,系统需要定期调试以维持恰当的混合状态,并易发生气阻现象;③极度寒冷天气下启动受到液化气混合中所需丁烷含量的限制(因为燃料中丁烷含量增加,原有压力下降,在摄氏零度时,丁烷就不能转变成气态,而液化气在气态状态下才能燃烧);2、液化气汽车(LPGV)的优缺点液化气汽车的优点:①可以替代十分短缺的汽、柴油随着我国国民经济的飞速发展,汽车保有量急剧增长;同时,我国的石油产储量不足,因此大力发展液化石油气汽车是一条石油资源补充的可行之路。
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二甲醚燃烧效率分析
二甲醚用作燃料替代液化石油气被市场看好,被誉为“二十一世纪的新能源”。
究其主要原因,一方面在于能源价格飙升下二甲醚的价格优势,而另一方面则是其燃烧效率高和燃烧产物排放洁净的显著特点。
将清洁能源二甲醚用作替代能源,是我国抑制高油价影响的重要措施之一。
二甲醚的主要性质与液化石油气相类似,可以替代液化石油气用作城镇燃气。
二甲醚自身含氧,具有燃烧效率高的特点,从二甲醚的燃烧机理研究中发现,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等相比,二甲醚燃烧效率提高5%左右,推广应用前景十分广阔。
1.二甲醚的特性
二甲醚(DME)分子式为C2H60,分子量46.07,二甲醚是一种比较惰性的非腐蚀性有机物,其主要的理化性质见表1。
在常温、常压下二甲醚是一种无色易燃有轻微醚香味的气体,在空气中的允许浓度为400×10-6。
它具有与液化石油气(LPG)相似的特性。
二甲醚具有一般醚类的性质,二甲醚对金属无腐蚀性,不刺激人体皮肤,不致癌,对大气臭氧层无破坏作用,在对流层中易于降解,长期暴露于空气中,不会形成过氧化物。
所以,二甲醚是一种优良的绿色化工产品。
在同等温度条件下,二甲醚的饱和蒸气压低于液化石油气,其存储、运输、使用等均比液化石油气安全。
二甲醚在空气中的爆炸下限比液化石油气高一倍,因此,在使用过程中,二甲醚作为燃料比液化石油气安全。
虽然二甲醚的热值比液化石油气低,但由于二甲醚自身含氧,在燃烧过程中所需空气量远低于液化石油气,从而使得二甲醚的预混气热值和理论燃烧温度都高于液化石油气。
二甲醚具有优良的混溶性,可以同大多数极性和非极性的有机溶剂混溶,例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸乙酯。
较易溶于丁
醇,对多醇类的溶解度不佳。
常压下在100mL水中可溶解3700mL二甲醚,但是加入少量的助剂后就可与水以任意比例互溶。
二甲醚燃烧时火焰略带亮光。
常温下二甲醚难于活化,但长期储存或受日光直接照射,可形成不稳定过氧化物,这种过氧化物能自燃或自发的爆炸或受热后爆炸。
二甲醚毒性很低,气体有刺激及麻醉作用的特性,通过吸入或皮肤吸收过量的二甲醚,会引起麻醉、失去知觉和呼吸器官损伤。
小鼠吸人225.72 g/m3有麻醉作用;猫吸入1658.85 g/m3会深度麻醉;人吸入154.24 g/m3有轻度麻醉,吸入940.50 g/m3有极不愉快的感觉,有窒息感。
2.二甲醚燃烧效率分析
二甲醚易燃,燃烧时火焰略带光亮,气态低位热值为58.50 MJ/m3,同等质量条件下,理论热值约为汽柴油的64%。
以质量计,二甲醚本身含氧量高达34.8%,理论燃烧温度可达2250℃(液化气理论燃烧温度可达2050℃),燃烧性能较好,热效率也较高。
2.1本身含氧,需要添加的理论空气量相应减少
A.燃烧过程
二甲醚燃烧过程:C2H6O十3O22CO2+3H2O
丙烷燃烧过程:C3H8十5O23CO2+4H2O
丁烷燃烧过程:C4H10十6.5O24CO2+5H2O
由上述反应方程式可知,以相同摩尔体积二甲醚与丙烷或丁烷的燃烧过程比较,丙烷或丁烷所需要的氧气量较二甲醚多2.0mol或3.5mol。
液化气组分按C3H830%、C4H1070%计算。
二甲醚气态低位热值为58.50MJ/m3,液化气气态低位热值为92.83MJ/m3。
B.我们知道,空气中1.0mol O2附带3.76mol的N2和其它惰性气体,因此,上述二甲醚及丙烷或丁烷完整的燃烧反应方程式应为: C2H60+3(02+3.76N2)2C02+3H20+3×3.76N2
C3H8+5(02+3.76N2)3C02+3H20+5×3.76N2
C4H10+6.5(02+3.76N2)4C02+3H20+6.5×3.76N2
上叁式表明,在燃烧温度不太高的情形下,反应前后N2的摩尔数不变。
N2虽然进入燃烧区,但并未参加氧化反应,相反,它带走二甲醚或丙烷或丁烷部分燃烧热,进而影响热效率。
因此,降低不参与反应的N2量(空气量),则减少了热损失,相当与提高了二甲醚的热效率。
C.1m3二甲醚燃烧时需14.28m3空气,产生烟气16.28m3。
1m3丙烷燃烧时需23.80m3空气,产生烟气26.80m3。
1m3丁烷燃烧时需30.94m3空气,产生烟气34.94m3。
D.1m3液化气燃烧时需0.3×23.80+0.7×30.94m3=28.80m3空气,
产生烟气0.3×26.80+0.7×34.94m3=32.50m3
E.按当量热值计算1m3液化气与1.58m3二甲醚燃烧时需要的空气量比值为:
1m3液化气:1.58m3二甲醚=28.80m3:1.58×14.28m3=1:0.78
即:1m3液化气比1.58m3二甲醚需多增加空气27.65%。
F.按当量热值计算1m3液化气与1.58m3二甲醚燃烧时产生的烟气量比值为:
1m3液化气:1.58m3二甲醚=32.50m3:1.58×16.28m3=1:0.79
即:1m3液化气比1.58m3二甲醚需多产生烟气26.35%。
2.2燃烧状况改善,过剩空气系数降低
一般情况下,燃烧装置空气系数α控制范围为:工业燃烧装置α=1.05~1.20;民用α=1.30~1.80。
从提高燃烧效率方面讲,理想情况
下,α=1.0时,如果能确保空气与燃气混合充分、燃烧完全,燃烧效率最高。
实际燃烧过程中,取α>1.0的原因是为了避免不完全燃烧情况发生,而付出的代价则是需加热不参与反应剩余的O2、N2,导致热效率降低。
二甲醚自身含氧,由于改善了燃气与空气的混合效果,且氧气与氮气之比较普通空气大,属“富氧燃烧”工况,因而改善了燃烧状况;而另一方面,氧气与二甲醚混合情况趋好,除混入的空气总量可以相应降低外,还可以将空气系数控制在较低位置,α适当朝1.0方向降低,即减少剩余空气量,减少不参与燃烧的O2、N2量,自然这是二甲醚燃烧效率提高的另一个原因。
2.3燃具燃烧效率分析
对于燃具,假定α由1.20降为1.05,不参与燃烧的O2、N2量减少,1.0摩尔体积的二甲醚燃烧时减少的O2、N2量为:
(1.20-1.05)×[O2+(0.79÷0.21)N2] mol
经计算,与同等热值的丙烷或丁烷(或其他燃气)比较,减少的这部分热损失为3.0%~5.0%左右。
2.4火焰传热能力增加
二甲醚燃烧时,火焰温度增加,烟气温度也随之升高,增加了分解热,当遇到低温表面时,将放出大量的分解热,这就是富氧燃烧火焰具有较大传热能力的原因之一。
2.5燃烧装置内有效利用热得以提高
由于富氧燃烧火焰温度高,燃烧装置内温压增大,辐射换热量增强,提高了装置内有效利用热。
3.二甲醚排放性能分析
二甲醚是一种清洁燃料,燃烧过程中无残渣、无黑烟,CO、CO2及烟气排放量降低,具有富氧燃烧的火焰特性。
由于其燃烧温度提高,
氧气浓度相应增加,因此,必须特别重视其氮氧化物生成量情况。
亦即,假定燃烧效率相同,获得相同的燃烧热量,1.0mol的二甲醚燃烧时,混入的氧气量较丙烷或丁烷可降低2.0mol或3.5mol。
3.1民用燃具
燃烧温度不会太高,不会出现氮氧化物生成量显著增加的情况。
3.2工业燃烧装置
燃烧装置内燃烧温度相当高时,部分氮气会分解,生成氮原子,继而与氧结合成氮的氧化物NO和NO2,这两者通称为NOx,是极有害的产物。
在太阳紫外线照射下,NOx与碳氢化合物可发生反应生成具有强氧化能力的有害物质,并形成光化学烟雾。
此外,NOx 生成硝酸也是酸雨的主要组分。
燃烧生成NOx的浓度,随燃烧温度、O2浓度和停留时间增加而增加,因此,二甲醚燃烧时,氮氧化物生成量有增加的趋势,要引起注意。
综上所述,从二甲醚的燃烧机理分析,同等热量条件下,与天然气、液化石油气等其它燃气相比较,二甲醚燃烧效率提高5%左右,而由于其十六烷值较高,特性与柴油相近的原因,可作为理想的柴油发动机洁净燃料,排放性能优越,因此,推广应用前景十分广阔。
而需要注意的是,由于二甲醚具有富氧燃烧特性,燃烧温度较高,必须关注其氮氧化物的排放情况。