文档介绍：1 1
2 2 2
1 1 1 1 1 1 1 1 1
第 23 卷第 4 期 Vol 23 ,No 4
太阳能学报
2002 年 8 月 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA Aug. ,2002
文章编号:0254 0096 (2002) 04 0477 05
火花点火沼气发动机的快速燃烧研究与产品开发
熊树生,胡树根
(浙江大学能源系动力机械及车辆工程研究所,杭州 310027)
2 2
摘要:沼气燃烧速度慢是造成沼气发动机燃烧持续期长,燃烧效率低,后燃严重,排温高、可靠性与经济性差的根
本原因。该文利用快压机对沼气发动机的燃烧过程进行了模拟,提出了改善火花点火沼气发动机性能的快速燃烧
方法,设计出了包括燃烧室在内的快速燃烧系统,并将其用于 6160 沼气发动机发电机组的开发,大大提高了沼气
在发动机中的燃烧速度,改善了该沼气发动机可靠性与经济性。
关键词:沼气;火花点火沼气发动机;快速燃烧系统
中图分类号: TK6 文献标识码:A
而制成沼气,城市垃圾填埋后产生的垃圾填埋气也
0 前言
是沼气的一种。沼气的主要成分是甲烷和二氧化
沼气是在厌氧条件下由复杂的有机物质经多种碳,其中甲烷含量一般为:55 %~75 % ,二氧化碳含
微生物的分解与转化作用后产生的可燃气体,工厂量:24 %~44 % ,此外,还有氮气和少量的硫化氢及
和农村中多种污、废物质和污、废水均可经适当处理一氧化碳等其它气体。
表 1 烷烃燃料最大火焰传播速度的比较
Table 1 Maximum flame promulgating velocity for alkyl fuels (cm·s - 1)
甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷正己烷正庚烷环戊烷环乙烷
37 3 44 2 42 9 41 6 42 5 42 5 42 5 41 2 42 5
沼气的可燃成分是甲烷,其燃烧速度在烃类燃高。图 1 是甲烷与其它几种烃类燃料在不同温度下
料中是最低的,见表 1 。这一特性与天然气(甲烷含达到着火的时间比较,从中可见,在相同的温度下,
量在 90 %以上) 较接近,但它又比天然气难“烧”:沼甲烷所需的时间最长。这说明在沼气发动机中产生
气中还含有大量具有阻燃作用的二氧化碳(含量约末端气体自燃的情况少,具有很好的抗爆震性,这一
为 28 %~45 %) ,使沼气燃烧速度很慢(在各常见可
燃气体中燃烧速度最低) 。这些特性给沼气发动机
中的燃烧过程带来不利影响,使得发动机后燃严重、
排气温度高、可靠性与经济性差。
表 2 几种可燃气着火温度比较
Table 2 Kinding pare for some flammable gases
可燃气 CH4 C2 H6 C2 H4 C2 H2
着火温度/ K 813 768 763 578
沼气燃烧的另一个特点是着火温度高,着火延
迟时间长。沼气的可燃成分甲烷的着火温度要比其
它碳氢燃料高。表 2 是在标准状态下,对几种燃料
图 1 甲烷与几种烃类着火延迟时间比较
着火温度的比较。从中可见,甲烷在这几种燃料中 Fig. 1 Ignition pare for alkyls fuels