乳化柴油
普通柴油机燃用乳化型混合柴油的负荷特性研究
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功率／ Ｗ ｋ （） 油耗量 随功 率化 规律 ａ
功 率／ ｗ ｋ （ ）油 耗率 随功率 化 规律 ｂ
图 ６ 柴油发动机燃 用不同燃料时负荷特性曲线对比 （＝ ０ ． ｎ ） ｎ ｌ ０ｒ 。 ５ ｍｉ
１ 试验原料与仪器
１１ 试 验原 料 的准 备 ．
将生 物燃 油 （ 玉米 秸秆 油） 、柴 油分 别 以 以下 三种 质量 比进 行混 合 ：１ ％生物燃 油和 ９ ％０ ０ ０ ＃
收 稿 日期 ：２ １ １— ６ ０ 卜 ２ １
作者简介 ：王述洋 （９ ７ ） １５ ，男 （ ，教授 ，博导 ，ｗｓｙ ８ ８ ｏｍａｌｏ 汉） ｈ ８ １ ＠ｈ ｔ ｉｃｒ ．ｎ
王 述 洋，左 光鑫 ，王 字 满，孙 勇
（ 北 林 业 大 学 机 电 工程 学 院 ，黑龙 江 哈 尔 滨 １０ ４ ） 东 ５００ 摘 要 ： 将 生 物 燃 油 （ 米 秸 秆 经 过 高温 裂 解 制 取 ） 拌 油 、司班 ８ 化 剂 进 行 不 同 比例 的 玉 、０ 柴 ０乳
５ ４ ５
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功 率／ Ｗ ｋ
功率／ Ｗ ｋ
（）油 耗量 随功 率化 规律 ａ
（） 油耗 率随 功率化 规律 ｂ
图 ５ 柴油发动机燃用不 同燃料时负荷特性曲线对比 （＝ ０ ｍｉ １ ０ｒ ｎ ） ０ ・
Ｆｇ ５ Ｌ ａ ｈｒｃｅｉｉ ｃｍｐ ｒ ｏ ｆｈ ｉ ｅ ｅ ｇ ｅ ｕ ｌ ｉ ｆ ｒｎ ｅｓ １ ０ ｍｉ ｉ． ｏｄｃａａｔｒ ｔ ｏ ａｉ ｎｏ ｔｅ ｅ ｌ ｎ ｉ ｅ ｄｗ ｔ ｄ ｅｅｔ ｌ（＝ ０ｒ ｎ ） ｓｃ ｓ ｄ ｓ ｎ ｆ ｅ ｈｉ ｕ ｆ ０ ． ‘
乳化柴油的探讨
合 开发 的 Ｐ ｒ Ｏ ｕｉ ｘ乳 化 柴 油 都 是 在 用 的 乳 化 产 Ｎ
品 。美 国清 洁燃 料 技 术 有 限 公 司 开 发 的 Ａ一５ ５ 清 洁乳 化柴 油产 品则 是 较 为 著 名 的 品牌 ， 品 远 产
象）生成二次雾化 ， ， 使得乳化 柴油二次微粒 化， 微 小 油粒 与空气 接 触 的表 面积 大 大 增 加 ， 高 了 提
我 国科 技 工 作 人 员 已研 制 出 Ｚ ＷＺ一６ １ ， ０ ２ Ｃ Ｆ—Ａ， Ｚ 混合型 ８ １ Ｈ ０ ， Ｑ型 ，Ｇ Ｚ Ｈ一９ Ａ 型等乳 化 ２ 剂产 品并 已在 部分 地 区试 点 推 广 。１ ８ ９ ８年 ， 宏 盛 至 以及 国外 的有 关 科 研 机 构 开 始 研 究 乳 化 油 喷
乳化 柴油 研 究状 况 节能 环保
状 。指 出 了乳化 柴 油具有 燃烧 性 能好 、 节能 、 环保等优 点 ， 为 具有 广 阔的应 用前景 。 认
中 图分类 号 ： Ｅ ９ Ｔ ０
Ｕ ， ‘ ０ 、 刖 舌 ● 一 ‘０
文献 标识 码 ： Ａ 年 ， 国艾 尔 夫石 油 公 司在 低 速 柴 油机 燃 用 重 油 法 时掺 水取 得 了成 功 。随着对乳 化理 论 的不断 研究
介 质 中传 递 时所 携 带 的 能量 ， 油 水 界 面上 产 生 在 强 烈 的冲击 和空化 现象 ， 水 分裂 成小 滴 ， 使 均匀 地
分 散在 油相 中。
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具 有环 保 、 能等 优点 ， 节 与纯 柴油 有 同样 物理 化学
性 能 的特 点 ， 决 了 以往 柴 油乳 化 技术 存 在 的油 解
乳化柴油的应用研究
２ ７ 第３卷） 期 ０ 年（ ６ 第１ ０
工盐科技
子 伯 蒜 妯 的 应 用嘶 琵 ｕ
胡 涛 彭喜花， 卫刚， 杜 冷 炎
（ 淮阴工学院 生化 系， 江苏 淮安 ２３０ ） ２０ １
合器和动态混合器两种 。周树青采用 自行研制 的 Ｚ 一 Ｙ ３型乳化装 置， 合成 了乳化柴 油 ， 各项指标均达到了 国家标准 。在线乳化（ 随 机乳化） 的乳化工艺虽然简单 ， 但对 内燃机 的要求较 高。在乳化柴 油 的加工 、 转移 、 应用等过程中 ， 会发生金属腐蚀 。目前国 内已研 制 出多种防锈乳化油 。王恩锋等选用石油磺酸钡 、 十二烯 基丁二 随着 我国工农业 、 通运输业的飞速发展 ， 交 对柴 油 的需求 日 酸作为防锈剂 ， 单油酸三乙醇胺作为乳化剂研制 出了一种防锈 期 益增 大， 许多地 区加油站出现了柴油短缺 。柴油燃 烧后 微粒排放 长 ， 无毒无味稳定性好 的防锈乳 化油 ， 可以明显减少对乳化设 备 是汽油的 ３ ～ ０倍 ， ０７ 而且氮氧化物排放量也较 高。乳化 柴油作为 以及柴油机的腐蚀 。 种代用燃料技术 ， 既可 以减少燃料消耗又可 以控制排放 ， 在节 油和改善环境污染 中已显示 出其优越性 。 许多国家正在研究柴油 ３ 乳化 柴 油的应 用研 究 乳化技术 ， 美国、 日本和欧洲十多年前以进入实用 阶段 ， 我国也开 ３１ 统 乳 化 柴 油 ．传 始着 手研究这一课 题， 并已取得 了较大进 展。 传统乳 柴油在生产应 用中存在保存期短 、乳化设备 昂贵 、 乳 化剂成本 高及与纯柴油无法混合等缺点 。 而且传统乳化柴油颗粒 １ 乳化 柴油 的节能 降污 机理 较大 ， 是热力学不稳定体 系 ， 容易破乳 和分层 。要延 长其稳定 时 乳化柴油通常是将水通过乳化剂 和乳化设备 ， 按一定 比例掺 间 ， 就要增加乳化剂用量 ， 而乳化剂价格通常 比较 昂贵 ， 就造成 这 配到柴油 中形成 的油包 （ ｏ） ｗ／ 水微粒。也有利用醇或脂与柴油混 乳化柴 油的成本提高 ， 降低 了乳化柴油 的实用价值。 合乳化或水 、 、 醇 柴油等共同乳化。 现就油水乳化 的节能降污机理 ３２微 乳 化 柴 油 ． 进行分析 。随着燃烧过程 的不断进行 ，Ｗ／ ” “ Ｏ 中的水不 断膨胀 ， 燃 微乳液 是 由油 、 、 水 表面活性 剂组成 ， 乳液 的分散 相非 常 微 烧后 期 ， 由于油膜蒸发迅 速及 水珠“ 微爆 ” 的产生 ， 引起了燃油 的 小 ， 因此大大提高了乳液 的稳定时间。 通过添加稳定剂 （ 如亚甲基 二次雾化 ， 柴油与助燃 空气 的接触面积增 大 ， 混合更加充分均匀 ， 纤 维素钠 、 甲基纤 维素 ）稳定时间可达 ６个月左右 。微乳化柴 油 ， 保证 了较高的燃烧效率 ， 因此达到了节能 的效果。 另外 ， 在高温缺 与传统乳化柴油相 比， 具有制备简单、 稳定性高 、 黏度 不会 明显增 氧区， 水蒸气将火焰与油滴 隔开 ， 阻止 了燃料 的脱氢反应 ， 也可有 大及储备 时间长等优点。 效减少碳烟的排放 ， 因而起到 了降污的作用 。 刘永启 研制 的 Ｓ 一 Ｇ ２乳化 剂是一种适 合于柴 油一 甲醇—水 黄宏等用 自行研制 的乳化柴油做 了节能和环保的检测 ， 与纯 复合乳化 的高效乳化剂。可稳定 ３ ５～５ ０天 ， 在此基础上 ， 谢洁根 柴油相 比， 百公里节油率达 ２ ％， ０ 烟尘排放 浓度 降低 了 ７％，Ｏ 据乳化 和微乳化理论选择油酸作为表面活性剂 ， ６ Ｓ２ 研制 了多种配 比 排放浓度降低 了 ４ ％， ０ 并且点火好 ， 热量足。 的柴油 一甲醇微乳化燃料 。 微乳化柴油在实 际应用中与柴油具有 相近的发动机动力性 和热 效率 ，碳 烟排放 比燃用柴油 时明显降
乳化柴油的研究
超 声乳化设 备 ， 的甚至使 用 激 光加超 声乳 化 ， 有 设 备 规模大 而 复杂 ， 回收期 长 ， 旦 损坏 ， 以维修 。 一 难 （ ） 观为乳 白色 。 目前各 国研制的乳化 油多 ３外
数为乳 白色 ， 均属第 三 阶段 的乳 状 液化 油 ， 在推 广 时， 用户难 以接受 此乳 白色 ， 而希 望 外 观应 类似 普 通柴 油 ， 澄清透 明 。根 据 水珠 在 柴 油 中分 散时 ， 水 珠直径 大小与乳 液外 观颜 色关 系 （ 表 １ ， 达到纳 米级粒径 。
也于 ８ Ｏ年代初 期 联 合 发 文 组 织 有关 单 位分 工 研
究乳 化油技 术 ， 取得 了一 定 的成 绩 。然 而 ， 并 柴油
掺水技 术毕竟 是 一 门 古 老 而 年 青 的科 学 技 术 ， 还
有许 多问题 亟待 人们 去探 索 。近 十多年来 柴 油掺 水乳化 技术 应 用结 果 表 明 ， 化 柴 油 在 生产 应 用 乳
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科研 开发
Ｓ Ｎ ＆ＥＮＯ Ｃ，２Ｉ：Ｒ Ｃ Ｃ ＴＨ Ｌ 化 Ｅ００） ８ Ｉ Ｅ Ｃ ＯＧＩ技０．１ ｊ Ｅ Ｙ科 ＭＡ（ｊ 工Ｈ ＩＬＤＴ Ｎ ２１ＵＹ Ｃ Ｓ ５
乳 化 柴 油 的 研 究
陈 登 龙 ， 以 钿 ， 建 生 丁 林
美 键 词 ： 化 柴 油 ； 化 剂 ； 完 乳 乳 研 中 国 分 类 号 ： ７ １ ２ ｕ４ ３ ’ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ ８０ １ （ ０ ２ ０ ． ０ ５ ０ １ ０ — ５ Ｉ ２ ０ ） １０ １ －４
在 能源危 机 的今 天 ， 源 和 节流 已成 为 全 球 开 的一 个重 大 问题 ， 柴油 掺 水技 术 以它 在 节 油 和 改 善 环境 污染 中所 显示 出来 的优异 性被 普遍 重视 和 竞 相探 讨 ， 获得 很大 的发 展 。早在 １０多年 前 ， 并 ０ 就 已有人 掺水 使 用 柴 油 ， 是 因 为那 时 的柴 油 掺 但 水技 术 水平较 低 ， 收益 不 够 明 显 以及 石 油 危 机 尚 未突 出等原 因 ， 而使 柴油 掺水 技 术处 于缓 慢 发 展 的状态 。５ Ｏ年 代末 ， 由于环 境 保护 需 要 以及 石 油 危 机 等原 因 ， 柴油 掺 水 应 用 技 术才 获 得 重 视 。到 了７ ０年代 ， 油掺 水技术 进人 到实 用性 的发 展阶 柴 段 。美 国 、 苏 联 、 前 日本等 工业发 达 国家竞 相 把柴 油掺 水 技术列 为 国家 重 点 开 发研 究 项 目 ， 掺 水 对 乳 化 柴油 的乳 化 手段 、 乳化 工 艺 、 化 装置 、 面 乳 表 活性剂 、 乳化 机 理 及 其 燃 烧动 力 学 和 对 内燃 机 的 磨损腐 蚀 以及 规 格化 、 品化 等 多方 面 都进 行 了 商 大量 的实验 和 深入 研 究 。 １ ８ ９ １年 ７月 召开 的 国 际燃烧 协会第 一 届 国 际专 家 会 议上 ， 决定 把 柴 油 掺水作 为三 大 节 能措 施 之一 ， 引起 了各工 业 国 并 家进 一步重 视 这一 技术 的深 入研究 与试用 。大量 的研究 表 明 ： 水 混 合 燃 料 能极 大 地 改 善排 放 污 油 染 ， 省燃 油 。 同时 ， 油掺 水乳 化燃料 对 内燃机 节 柴 不但没 有腐 蚀 和 增 加磨 损 的 问题 ， 而 能起 到清 反 洗剂 的作用 ， 以 降 低 内燃 机 维修 费 用 。纵 观 柴 可 油掺 水技术 的 过 去 和 现 在 ， 已显 示 出 了强 大 的 它 生命 力。 目前 ， 界 各 国研 究燃 油 掺 水 技 术 的专 世
乳化柴油的研究进展
国 内外 对 于乳化 燃 料 的研 究 已经 有很 久 的历
史 。燃油的乳化包括汽油 、 柴油和燃料油 （ 重油） 的乳化 。乳化汽油稳定性差 的问题难于解决 ， 重
油 的乳 化在 上 世 纪 ８ ０年 代 已经 成 功 开 发 。 内燃
机燃油掺水始于 １１ ９３年英 国剑桥大学的 Ｈ ｐｉ ｏｋ － ｎ ｓｎ ｏ 教授 ， 目的是为 内燃机 内部冷却及 消除汽 其 油机爆燃。１２ ９７年英 国首次利用超声 波支撑 了 汽油掺水乳状液 。１２ 年前 苏联 Ｔ Ｍ格利格兰 ９８ ．
此 可 以看 出 ， 化 燃 料 对 柴 油 机 的 氮 氧 化 物 以 乳
ห้องสมุดไป่ตู้
用研究也做 了大量工作。二 战期间 ， 欧美 国家曾
及 颗粒排放物 的控制 非常有 效 ， 有 良好 的排 具 放 特性 。
研 究 表 明 ， 化 柴 油 在 掺 水 量 不 超 过 １％ 、 乳 ５ 燃 油分 配 系统 和 发 动 机不 做 任 何 改 装 的情 况 下 ，
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第１ ７卷 总第 ８ 期 １ ２０ ０ ７年 第 ２期
润 滑油 与燃 料
Ｌｕｂ ｅｓ ＆ Ｆｕｅｌ ｓ
专 论与述 Ｓｙ ｕ 综 ｒ ｖ ｅ
乳 化 柴 油 的 研 究 进 展
王 永 红
（ 中国石油 兰州润滑油研究开发 中心 ， 甘肃 摘 要 兰州 ７ ０６ ） ３ ０ ０
相 的 稳 定 时 间 短 （ 超 过 ３个 月 ） 难 于 实 用 不 ，
法 国 埃 尔 夫 石 油 公 司 生 产 ， 册 商 标 为 注
含 水 燃 烧 技 术 的 发 展 。在 １ ８ ９ １年 国 际 燃 烧 协
剂技 术 和生 产技 术 上 打 下 了一 定 的基 础 ， 是 乳 但
小型发动机使用微乳化柴油试验研究
Ｊ １２ ０ ｕ． ｏ ８
文章编号 ： ７ ７４ （ ０ ８ ０ Ｏ ４ ０ １ ２— ８３ ２ ０ ）３一 Ｏ ４— ４ ６
小 型发 动 机使 用微 乳化 柴 油试 验研 究
熊 云 ， 刘 晓 ， 赖 容
（ 勤工程 学院 军事油料应 用与 管理 工程 系， 后 重庆 ４０ １ ） ００６
柴油机上 对微乳 化 柴油（ ０号 柴油 ＋１ ％水 ＋ ％ 乳化剂 ） ５ ２ 和基 础柴油 （ 柴油 ） ０号 进行 了对 比试验 。
１ 试 验 条 件 和试 验 内容
１ １ 试 验条 件 ．
所用发动机性能 、 试验环境情况见表 ｌ 。尾气分析仪 、 台架系统和烟度计性能见表 ２ 。
Ｋ ｙ ｏｄ ｍｉ ｏｅ ｌ ｉｅ ｉ ｅ；ｎ ｎ ｓ； ｅ ｃｎｕ ｔｎ ｅｈｕｔ ｍ ｓ ｏ ｅｗ ｒｓ ｃ － ｓｉ ｄｅ ｌｅｇ ｅｔ ｔ ｕｌ ｏ ｓｍｐｏ ；ｘａｓ ｅ ｉ ｉｎ ｒ ｍｕ ｆｄ ｓ ｉ ｅ ｆ ｉ ｓ
２０ 年我国生产原油 １８５ ０５ ．１ 亿吨， 口原油 １２ 进 ．７亿吨 ， 成品油净进 口 １ ４ 万吨， ２ ７ 对外依存度 已达 ４ ％。节约燃料是解决我国石油资源短缺 ， ３ 缓解石油供需矛盾 ， 保障国家经济安全和长远发展的重大战 略 措施 。在柴 油中掺合一 定 比例 的水可 以降低燃 油消耗 和发动 机 的排 放 。因此 ， 乳化／ 乳化 柴油技 术 微
引起人们 的注 意。 实现 柴油乳 化 的方 法主 要有 预 乳化 法 ¨ 和在 线 乳 化 法 Ｊ 。本 文 通 过 预乳 化 法 配 制 了含 水 量
１％的微 乳化柴 油 。根据 Ｇ ／ １４ ０７《 ５ Ｂ Ｔ ｌ７ ０ 中小 功率 内燃 机 》 ２部 分 ： 验方 法 ， Ｚ １１Ｙ Ｎ 第 试 在 Ｓ １５ Ａ Ｍ
应用功率超声技术制备乳化柴油
石
・
油
化
工
ｌ Ｏ・ Ｏ３
Ｐ ｍ ｔ Ｃ ＭＩＡＬ Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ Ｙ Ｅ Ｏ ＨＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ
２０ ０６年第 ３ ５卷第 １ 期 １
应
李 守华 ， 陈永 昌， 谭家 隆
系列对 比实验分析 了这些 因素对乳液 内相水滴平均粒 径的影 响。同时还分析 了恒 温与保 温条件 下作用 时间与乳液 内相水滴平均 粒径的关 系。实验结果 表明， 超声波功率对柴油乳化影响显著 ； 超声波功率越大 ， 乳化速率越快 ， 相同时 间下制 得的乳液 内相 水滴 的平均粒径越小 。保温 条件下制得 的乳液温度高 ， 乳化速率快 ， 但乳化温 度过高乳液 易破乳 ， 因此制备 柴油乳液 时需选择合适 的
ｉ ｍｕ ｓ ｎ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ Ａｌ ｎ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｌ ａ ｏ ｉ ｏ ｒ ｅ ｌｉ ｃ ｔ ｎ ｓ ｅ ｄ ｐ ａ ｄ ｎ ｅ ｌ ｏ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ． ｏ ｇ ｗｉ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆ ｕ ｔ ｓ ｎ ｃ ｐ ｗｅ ｍｕ ｓｆ ａ ｏ ｐ ｅ ｓ ｕ ｉ ｈ ｒ ｉ ｉ ｎ ａ ｅａ ｅ ｓｚ ｆ ｗａｅ ｏ ｌｔ ｅ ｒ ａ ｅ ． ｄ ｒ ｈ ａ ｎ ｕ ａｅ ｏ ｄｔ ｎ， ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ｏ ｒｐ ｒ ｖ ｒ ｇ ｉｅ ｏ ｔｒ ｄ ｐ ｅｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｕｎ ｅ ｅ ｔ ｉ ｓ ｌｔｄ ｃ ｎ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅａ ｕ ｆ ｐ ｅ ａ ｅ ｒ ｉ ｈ ｒ ｄ ｅ ｌｉ ｎ ｉ ｉ ｈ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｆ ｅ ｌｉ ｃ ｔ ｎ ｉ ａ ｔ ｒ Ｂｕ ｆ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｔ ｏ ｈ ｇ ｍｕ ｓｏ ｓ ｈ ｇ ｅ ｎ ｒ ｆ ｒ ｅ ｏ ｉ ｏ ｍｕ ｓｆ ａｉ ｓ ｆ ｓ ． ｔ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｏ ｉ ｈ ｈ ｙ ｉ ｏ ｅ ｅ ｌｉ ｎ ｂ ｅ ｋ ｎ ａ ｅ ｉ ｄ ｃ ｄ， Ｏ ｃ ｏ ｃ ｆ ａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｉ ｉ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍｕ ｓｆ ａ ｏ ｍｕ ｓｏ ｒ ａ ｉ ｇ Ｃ ｂ ｎ ｕ ｅ Ｓ ｈ ｉ ｅ ｏ ｐ ｒ ｐ ｉ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ ｍｐ ｒ ｒ ｅ ｌｉ ｃ ｔ ｎ ｎ ａ ｎ ａ ｆ ｉ ｉ
车用乳化柴油性能的试验研究
【蚰 ） ｋ
３ ． 节油率 的计 算方 法 ．Ｉ ２
节油 ， 率ｚ 半
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２ ４ ６ ８ １ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ０ ２ ４ ６ ８
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式 中： 一 柴 油 机 燃 用 纯 柴 油 的燃 料 消 耗 率 ， ｂ ｂ 一 从 乳化 燃料 消 耗率 中扣 除水 和所 有 添加 剂
（ ） ｋ
线 可看 出 ， 化 油 的节 油 率 随 负 荷 的 变 化 关 系 也不 乳 尽 相 同。 负 荷 时 节 油 率 小， 至不 节 油 ； 低 甚 而大 负荷 时 ， 油 效果 明显 ． 主 要 是 由 于 低 负 荷 时 喷 油 量 节 这 少， 量空 气 系 数 显 著 增 大 ， 烧 室 的温 度 较 低 ， 过 燃 掺 水 对改 善 雾 化 和燃 烧 的 作 用 甚 微。 反 由于 水 的蒸 相 发吸热及 对燃 烧 反应 的阻滞 作 用使 能量 损 失 增 加 。
裹 １ 试验用主要仪器和设备
试 荨 结果 （ ） 盘 Ｒｂ
土６ 吕
２响
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校 正 有 效 扭 矩
１３ 试验 方法 ．
１０ ４ ０ ｌ０ ８ ０２ Ｏ ２ Ｏ２０ ６ ０２ Ｏ ２ ０ １０ ６ ０ １０ ０ Ｏ２ Ｏ ４ ０２ ０ ８ Ｏ
由于 试验 方法 、 验条件 、 用仪表 、 验环境等 试 使 试
验 用 油为 ０号 标准轻 柴油 ．
校正有效功率
２ 试验 结果
帅 ∞ 采 用标 准 ０号 轻柴 油与 车用 乳 化柴 油 作 对 比试
验， 并测 量 速度 特性 、 负荷 特性 ， 实验结 果见 图 １ 其 、 图 ２ 图 ３排 放性 能见 表 ２其 中， 、 ； ． 原机是指使用标准 ０ 号 轻柴油 作燃 料 ， 非原 机是指 用乳 化油 作燃料 ．
甲醇柴油互溶实验
3.结果与讨论
3.1单一助剂作用下甲醇和柴油的互溶
虽然理论上只要是两亲性分子都可以作为甲醇和柴油的助溶剂,但是普遍研究认为：脂肪醇等既含有羟基基团、又含有烃基基团的分子具有较好的助溶性能。
我们选取了油酸、正丁醇、正辛醇、环己醇作为助剂,在温度为25℃、甲醇体积为5ml、柴油体积为25ml的条件下,研究了它们单独存在时对甲醇柴油互溶性的影响,实验结果如表1所示。
表1 甲醇和柴油互溶时不同单一助剂用量
单一助剂助剂用量/ml
油酸 6.5
正丁醇 6.2
正辛醇 4.0
环己醇 4.4
通过表1中的数据发现：正辛醇作为助溶剂，性能最好；醇的助溶性能最好，油酸次之；脂肪醇随着碳链的增长，助溶性能增加；环己醇的环状结构对提高助溶性能有特殊的帮助。
3.2不同温度下甲醇和柴油的互溶
为了研究温度对助剂作用效果的影响, 在甲醇体积为5ml, 柴油体积为25ml 的条件下，考察了正辛醇分别在25℃、35℃、45℃时的用量变化, 实验结果如图2所示。
图2 甲醇和柴油互溶时不同温度下助剂用量
图4甲醇和柴油互溶时不同温度下复配助剂用量
通过图4中的数据可以看出，随温度升高，复配助剂的用量明显降低；而温度降低助剂用量则明显增加。
在较高温度下，复配助剂的用量极少，即可达到理想的溶解效果。
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乳化柴油
乳化柴油（微乳化柴油）是水（或甲醇）和柴油通过乳化剂、助乳化剂在一
定乳化设备经乳化而形成的油包水(W/O)型（透明）乳液。
一、性质
微乳化柴油是视觉透明的，乳化油则是不透明的；
乳化油的粒径约为0.1~10微米；
微乳的乳化剂用量远大于乳化的用量；
微乳化油的稳定性较乳化油的好。
二、应用特点
操作简单（只需机械搅拌）；
原料充足（乳化剂为植物油厂下脚料活炼油厂副产物等）
能耗低（油燃烧释放热的减少低于水量的比重，即燃烧率提高）；
污染少（乳化后其燃烧排放的颗粒物(PM10)、氮氧化物(NOx)明显减少）；
提高燃油效率等优点（二次雾化的结果等）；
税收优惠（产品为节能减排项目，享受税收减免政策，政府部门大力支持）。
三、研发背景
随着经济的不断发展和世界人口的急剧增加，能源危机日益凸显，并逐渐成
为制约各国经济发展的主要因素，开源和节流成为人类应对能源危机的两大主要
措施。柴油作为传统能源具有高热值、难挥发等特点，在人类活动中占有重要地
位。2006年中国柴油消费量为10 962万t，缺口840万t，国内柴油供不应求。
因此，柴油燃烧节能问题日益重要。燃油的乳化是指在乳化剂的存在下，通过机
械搅拌、超声等手段形成油包水型乳液的过程。由于乳化柴油具有乳化过程简单、
乳化油燃烧效率高、燃烧过程污染物排放少等诸多优点而备受关注。乳化柴油的
应用研究已成为燃料节能减排研究领域中的热点。乳化柴油适用于各种拖拉机、
农用运输车、抽水机、发电机、燃油热风炉、烘干炉、柴油机轮船等。此种新型
燃料与柴油性能相当，并且能大大提高燃烧效率，不污染环境，这种清洁柴油经
权威机构检测，环保指标还优于柴油，价格比原柴油低1000元/吨以上，是一种
经济高效的新型燃料。
四、效益分析
环境效益：
有赖于其独特的燃烧特性，乳化柴油发挥的环境效益远超柴油。视乎发动机
的类型、机龄和条件、服务历史、维护、占空比、驱动程序行为和水含量，广泛
的测试证明了乳化柴油常见的减排幅度为：
· 氮氧化物 --- 10% 至 30%
· 一氧化碳 --- 10% 至 60%
· 二氧化碳 --- 1% 至 3%
· 颗 粒 物 --- 高达 60%
· 烟 --- 基本上消除
经济效益：
· 具竞争力的价格 --乳化柴油不单提高制造商/分销商的边际利润，更
由于政府的税务优惠或奖励政策，最终用户可以享受到成本上的节约。
· 提高效率 --由于影响燃油效率的因素有很多，不能明确声称能将燃料
效率提升哪个具体的幅度。虽然已进行的测试、试验证明柴油效率的升幅可高达
10%，但实际结果会因为如发动机的机龄、型号、大小和应用等多个因素而出现
差异。
五、节能降污原理
1、微爆理论
乳化柴油是油包水型乳液，当温度急剧升高时，沸点低的水先沸腾汽化，当
水膨胀压力超过油表面张力及环境压力之和时，水蒸气冲破油膜束缚，形成二次
雾化，使油滴分成细小的颗粒。细小的油颗粒与空气接触的总比表面大大增加。
同时，微爆产生无数爆炸波，冲破包围火焰面的CO2、N2抑制层，从而使空气形
成强烈的紊流，燃烧室内空气与油气分布更均匀，温度场更均匀，燃烧速度加快，
后燃现象减少，避免了燃烧区局部温度过高，减少了油的热分解，使油燃烧更充
分，达到节能减排的效果。
2、加速燃烧反应
水在燃烧过程中汽化成水蒸气，产生许多OH活性基团，促使一氧化碳尽可
能完全燃烧。水煤气反应加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧，抑制了烟尘的生成。
3、减少NOx的生成
水滴汽化需吸收热量，防止燃烧火焰局部高温，而且油掺水燃烧改善了燃油
与空气的混合比例，减少了过剩空气系数，从而抑制了NOx的生成，降低了环境
污染。
六、制备方法
乳化柴油常用的制备方法有两种：机械搅拌法和超声乳化法。此外还有膜乳
法、进气管喷水法、引汽乳化法等，下面简要介绍机械搅拌法和超声乳化法。
1)机械搅拌法
主要设备包括搅拌器、均化器和胶体磨等。此法利用高速剪切力，使油相和
水相充分混合，达到乳化目的。
2)超声乳化法
主要设备包括电超声乳化器、探头式超声乳化器和簧片哨超声乳化器等。此
法利用超声波在介质中传递时所携带的能量，在油水界面上产生强烈的冲击和空
化现象，使水分裂成小滴，均匀地分散在油相中。
七、影响因素
柴油乳化可分为在线乳化燃烧和预乳化两种。在线乳化对燃油机的要求较高，
需要对燃油机进行改造或添加装置，一般很难被市场接受，所以预乳化工艺成为
研究的热点。
1)乳化剂的选择
乳化剂的选择是制备乳化柴油的一个重要的步骤。单一乳化剂往往很难满足
多组分组成的体系的乳化要求，通常采用复配乳化剂。应用最广泛的是失水山梨
醇脂肪酸脂系列。田建文等考察了不同的乳化剂复配体系，其中Span 60/Tween
80的复配体系比其它复配体系的增溶效果要好。经研究人员筛选多种复配乳化
剂，最终发现CTAB/Span 80复配体系制备出的乳化柴油较为稳定。
2)乳化剂用量
乳化剂的用量对乳化柴油的稳定性影响很大。乳化剂的加入可以降低油水界
面张力，使得两者能更好的互溶，提高乳液的稳定性。
3)助乳化剂
目前，选用较多的助乳化剂有中碳醇、中碳铵、醚类等。助乳化剂可以改善
油水界面，进一步降低界面张力，提高表面活性剂的增溶能力，降低乳化剂的用
量。
4)乳化温度
随着温度升高，分子的热运动加快，不利于形成稳定的乳液，一般在常温下
即可。
八、研究现状
国外对乳化油的研究开展较早，并取得了一些成果。Darrell W.Brownawell
等以脂肪酸和醇胺的反应产物为乳化剂，以烷基苯酚为助乳化剂，研究了微乳化
柴油的制备，制得了掺水量在1%~15%之间，乳化剂和水质量比为1：1的透明稳
定的柴油微乳液，但微乳液低温流动性差的问题没有解决。Watt S.L等以十六
烷基三甲基溴化胺为乳化剂、C3~C5醇为助剂，研究了醇结构对柴油微乳液稳定
性的影响。Genova等研究了一种以糖脂为乳化剂、二元醇为助乳化剂制成的W/O
微乳柴油。
近20多年来，中国的燃油技术获得了很大的发展。1998年，清华大学的葛
阳等研究了单滴乳化燃油的微爆模型和微爆规律，并对乳化油滴的“冷滴”、
“无水层生成”等现象进行了解释。吴可克等对乳化方式，助表面活性剂与阳离
子表面活性剂之间的关系进行了研究。贺占博等在乳化柴油制备工艺以及其燃烧
值提高方面作了很多的研究。甄宗晴等对膜乳法制备乳化柴油进行了探索。
中国科学院广州能源所范绮莲等研究了非离子表面活性剂NP4/NP7（质量比
为3.2：1）柴油形成的W/O微乳液。由河南农业大学研制的CZF-A型乳化柴油
和TA-1型乳化柴油，其节油性能高，稳定性好，着火点高。对乳化柴油的制备
工艺进行了详细的研究，所制备出的乳化柴油掺水量为14.0%，外观与一般柴油
一致，且稳定性高。
九、前景分析
乳化柴油不仅节能，而且可大大减少环境污染，是一种很有发展前途的替代
燃料，必将与其它新型燃油替代传统燃油。由于我国柴油乳化技术研究起步较晚，
目前尚未有掺水量高、稳定性好的乳化柴油投入市场，面对日益严峻的能源危机
和环境污染，加快研究乳化柴油的配制技术具有重要意义。