掺氨燃料在四冲程内燃机中的排放特性

为了实现直接利用氨作为发动机燃料以降低污染物排放的目标,对氨-丙烷双燃料在往复式四冲程发动机中的排放产物进行了实验研究,测试了不同功率、不同燃料比下发动机的运行状态参数,包括发动机经济性指标、起燃的可靠性、输出功率以及排放参数,实现了掺氨燃料发动机的稳定运行;同时依据文献数据对比了氨-汽油、氨-柴油双燃料燃烧的排放特性...     

柴油燃料性质对内燃机排放的影响及机动车燃料的发展趋势

对显著影响内燃机排放的柴油燃料的性质进行表征,通过分析燃料化学组成对机动车污染排放物的影响,提出降低柴油中硫和芳香烃含量、改进十六烷值可满足排放标准的要求.从几个关键技术指标对机动车柴油燃料发展趋势进行总结,提出降低改进内燃机排放的技术措施.     

氢内燃机及整车性能试验研究

为探索氢燃料应用于内燃机及车辆的各项性能,在一款2.0 L汽油机的基础上,重新设计发动机各系统及部件,研制出氢内燃机和样车,并进行了台架和整车试验.试验结果显示:氢内燃机功率和扭矩比同排量汽油机均下降40%左右,但最高指示热效率和有效热效率分别可达到40.4%和35.0%,NOx排放主要受混合气当量燃空比的影响.氢内燃机及整车各系统工作正常,动力性能也满足开发要求.氢内燃机汽车CO和HC排放显著降低,NOx排放仅为0.057 g/km,比国Ⅳ标准低了28.75%,具有良好的排放性能.     

基于耦合动力学的直线氢内燃机工作特性研究

根据活塞动力学方程和热力学方程,建立了直线氢内燃机零维数值计算模型,获得了直线氢内燃机活塞运动学特点.通过耦合零维动力学模型和燃烧室动网格模型,建立了直线氢内燃机燃烧过程CFD模型,对比传统氢内燃机和直线汽油发动机,分析了直线氢内燃机工作过程性能状况.仿真计算结果表明:与传统氢内燃机相比,直线氢内燃机燃烧持续期较长,最高燃烧压力和平均温度均较小,这有利于控制NO排放,但燃烧等容放热量较少,后燃较严重,指示效率较低;相对于直线汽油机,直线氢内燃机燃烧过程火焰传播速度快,燃烧持续期较短,指示效率较高.     

F-T柴油/乙醇混合燃料的燃烧及排放特性

在具有高十六烷值的F-T柴油中添加不同比例的乙醇燃料制得乙醇/F-T柴油混合燃料,通过与0#柴油和纯F-T柴油进行比较,研究其燃烧和排放特性。研究结果表明:与0#柴油相比,F-T柴油的滞燃期最短,混合燃料的滞燃期小于0#柴油、大于F-T柴油,且混合燃料乙醇比例越高,滞燃期越长;混合燃料燃烧始点提前,累计放热量达50%时的曲轴转角CA50增大,燃烧放热中心推迟,燃烧放热率第一峰值点下降,预混燃烧放热量降低,使燃烧温度降低,第二峰值点上升,扩散燃烧比重增大。在外特性2 000 r/min下,相比于0#柴油,混合燃料E10、E20的NO_x排放分别降低了24.9%和30.6%,碳烟排放分别降低了65.1%和76.2%,甲醛排放分别降低了67.7%和45.9%。     

纯氢内燃机氮氧化物排放机内净化的仿真研究

纯氢内燃机工作时不会产生一氧化碳、碳氢化合物等有害排放物,但会面临高氮氧化物排放的问题,而机内净化和机外净化是控制氮氧化物排放的两种常用手段。机外净化主要通过成熟的选择性催化还原（SCR）技术降低氮氧化物排放,但机内净化技术目前还很少被关注。为此,采用Chemkin Pro软件中的闭口均质反应器模型来模拟纯氢内燃机氮氧化物排放的机内净化。结果显示,废气再循环（EGR）技术可以降低氮氧化物排放,当EGR率为20%时,氮氧化物排放降低了45.3%,但仅使用EGR来降低氮氧化物排放的效果还不够明显,氮氧化物排放依然很高。与单独应用EGR技术相比,EGR技术与稀薄燃烧技术相结合能够更好地实现氮氧化物排放控制,如过量空气系数为1.4、EGR率为20%时,氮氧化物排放量降低了96.31%,实现了纯氢发动机的超低排放。与EGR技术以及EGR?稀薄燃烧技术相比,内部选择性非催化还原技术的氮氧化物排放控制效果更佳,仅10%的氨气比例就能使纯氢发动机氮氧化物排放降低96.32%,15%的氨气比例可以实现纯氢发动机氮氧化物零排放,且并不需要EGR或稀薄燃烧技术的参与;然而,精确控制发动机缸内氨气比例是十分必要的,否则会产生残氨排放污染环境。     

氢作为内燃机替代燃料的应用分析

本文主要从氢的制取、氢的物化特性、应用现状以及对发动机性能和排放的影响等几个方面进行介绍。经分析发现,从目前看,氢能源的来源及加氢网络将制约氢燃料汽车的推广;但从长远看,无论考虑资源还是考虑环保,氢燃料汽车都具有广阔发展的前景,而发展和利用氢能的技术很可能成为解决能源危机的最终方案。     

燃料电池汽车的氢安全问题

在燃料电池汽车试验经验的基础上,结合国内外研究进展,介绍了有关车载燃料电池氢气安全问题,包括车载氢气系统的安全措施,车载氢气系统的安全性测试与试验,车载氢气系统日常安全维护等。最后,进一步指出了促进车载氢气系统安全的措施,如从燃料电池汽车整体考虑氢安全问题以及加快和完善车载氢气系统的安全法规的建立等,以加快氢能源在中国的大规模应用化进程。     

新型零碳氨燃料的燃烧特性研究进展

介绍了国内外对氨燃烧特性的最新研究成果,分析了氢气、合成气、甲烷等各种燃料掺混对氨火焰在点火延迟时间、层流火焰速度和NO_x排放特性方面的影响,阐述了近年来包含NH3组分的化学反应动力学机理模型的研究现状,并总结了现阶段的氨燃烧的工业化应用探索,为之后的相关研究提供参考．氨作为新型零碳燃料替代传统化石能源燃烧供能是可行的,未来发展纯NH3、NH3与各种气液固燃料的掺混燃烧技术及低NO_x燃烧技术,最终有望在内燃机、燃气轮机、锅炉等动力装置中大规模使用．     

掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响

天然气混合氢气燃烧可有效降低含碳物质的排放。但掺混氢气会改变燃料性质,进而影响燃烧进程,故有必要对掺氢燃烧进行深入研究。本文主要研究了以混氢天然气为燃料的燃气轮机的燃烧特性和排放特性,采用数值模拟的方法研究不同的掺氢比（H2体积含量0~100%一共6种工况）对GE-10实验型燃气轮机燃烧室燃烧过程的影响。研究结果表明,随着掺氢比的增加,火焰温度上升,燃烧反应区前移。在低掺混比下火焰筒出口处的温度分布随掺氢比增大趋向均匀,当掺氢比超过0.6时,出口处温度分布均匀性大幅下降。此外,混合燃料中氢气成分的增加会导致局部释热量提高,进而导致NOx排放增加,当掺氢比超过0.8时NOx排放量增加的幅度变大。同时,随着掺氢比的提高CO和CO2的排放量显著减少,H2O的生成量显著增加。研究结果将为后续混氢燃烧技术在工业燃气轮机上的应用提供理论指导。     

EGR对甲醇HCCI发动机燃烧与排放的影响

针对均质压燃燃烧难以控制的问题,在一台发动机上,改装进排气系统,并加装均质混合气供油系统和进气加热系统,研究了外部EGR（废气再循环）对甲醇HCCI（均质充量压缩着火）燃烧与排放特性的影响。结果表明：外部EGR对甲醇HCCI燃烧过程和排放都有显著的影响,随EGR率的增加,CA10、CA50逐渐推迟,燃烧持续期逐渐延长,但影响的程度因混合气浓度的不同而变化;HC和CO排放逐渐增加,且增加的幅度逐渐变大;NOx排放仅在混合气较浓时存在（过量空气系数小于1.5时）,且随着EGR率的增加迅速下降。     

330 MW旋流对冲锅炉低负荷运行的低NOx燃烧优化

以某热电厂一台330 MW旋流对冲燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟分析了锅炉在150 MW低负荷运行、不同配风比下炉内的流动、传热及NO_x排放情况。结果表明,当二次风配比和燃尽风率增大时,NO_x的生成趋势并不呈线性变化,而是存在一个最低点,可得到一个NO_x排放值最低的最佳配风方式。为了验证该最佳工况的优化效果及实际运行的可行性,又将数值研究中的3个典型工况进行了现场实验。实验结果表明：与原运行工况相比,采用最佳配风方式的实际炉膛出口NO_x浓度下降20%,锅炉效率提高0.41%。该配风优化方案经济可行,为同类型工程问题提供了优化思路。     

200 MW四角切圆锅炉燃烧器浓淡比对NOx排放影响的数值研究

以某热电厂200MW四角切圆浓淡煤粉燃烧锅炉为对象,通过数值模拟获得了该炉最大连续出力工况(BMCR)下炉膛内的流场、温度场及炉膛出口的NO_x浓度,并进一步通过数值模拟探讨了改变水平浓淡煤粉燃烧器浓淡比时对炉内燃烧及NO_x生成情况的影响.数值结果表明:在BMCR工况下,计算值与实际运行的在线仪表的记录值基本一致;当浓淡比增大时,NO_x生成量并不是单调的,而是先降低后升高;其中最佳浓淡比为5∶1,且在此基础上采用"缩腰型"配风有助于进一步降低NO_x生成量.其计算结果可供同类锅炉实际运行时参考.     

准东高铁煤与稻草秆热解NOx前驱物释放规律研究

氨(NH_3)和氰氢酸(HCN)是燃料热解过程中的主要含氮化合物,也是燃烧过程中重要的NO_x前驱物,因此研究热解过程中HCN/NH_3的释放规律与转化机制,对降低NO_x排放意义重大。借助热重-质谱联用(TG-MS)系统开展实验研究,探讨了准东高铁煤与稻草秆热解过程中NO_x前驱物的释放规律。研究表明:准东高铁煤与稻草秆的热解产物中,NH_3是主要的NO_x前驱物;NH_3与HNCO、HCN与CH_3CN的释放规律趋同;同等实验条件下,稻草秆热解的NO_x前驱物释放量明显高于准东高铁煤的;准东高铁煤与稻草秆混合热解时,当稻草杆掺混质量百分比从10%增加至40%时,NO_x前驱物的释放量呈先减少后增加的趋势,NO_x前驱物释放量最低时的掺混比为30%,说明稻草秆与准东高铁煤共热解时,二者对NO_x前驱物的释放具有一定的协同耦合抑制作用。     

氧化吸收法同步脱除燃烧烟气中SO2，NOx和CO2的化学热力学及其评价

湿化学法同步脱除烟气中气态污染物是燃烧源大气污染控制的重要方法之一,为探究采用不同氧化吸收策略同时脱除燃烧烟气中SO_2,NO_x和CO_2的可行性,基于化学热力学原理,分析了9种联合氧化吸收策略的性能,具体的氧化吸收策略包括:H_2O_2-NH_3·H_2O,H_2O_2-MDEA,H_2O_2-NaOH,O3-NH_3·H_2O,O3-MDEA,O3-NaOH,NaClO_2-NH_3·H_2O,NaClO_2-MDEA和NaClO_2-NaOH,并提出新的动态加权法对其性能进行综合评价。结果表明:上述所有策略均具有SO_2,NO_x和CO_2捕获的可行性。O3-NaOH,NaClO_2-MDEA和NaOH做吸收剂的氧化吸收溶液分别对单一脱硫、脱硝和脱碳效果最好。当综合考虑同步脱除SO_2,NO_x和CO_2时,NaClO_2-MDEA优于其他策略,其结果可为燃烧烟气中的气体污染物的联合脱除提供参考。     

Rh/Ti3C2Tx MXene催化剂用于氨硼烷催化产氢

二维过渡金属碳/氮化合物基（MXene）催化剂对于水解产氢反应具有优异的催化活性.以二维过渡金属碳化钛（Ti₃C₂T_x MXene）材料为载体,采用原位还原法,制备了超高分散度的二维Ti₃C₂T_x MXene材料担载的金属铑（Rh）催化剂（Rh/Ti₃C₂T_x MXene）.利用单层二维Ti₃C₂T_x MXene材料高度暴露的表面,实现了Rh亚纳米团簇的高度分散.在常压的温和条件下,将制得的Rh/Ti₃C₂T_x MXene催化剂用于氨硼烷的常温分解.在35℃,0.1 MPa的条件下,氨硼烷可以在3 min内完全实现氢气（H₂）的释放.催化剂的结构表征证明：Rh亚纳米团簇的平均尺寸约为0.66 nm.构效关系研究表明：二维Ti₃C₂T_x MXene载体表面高度暴露的碳钛键（C-Ti）结构可以起到锚定和高度分散Rh亚纳米团簇的作用.     

东亚飞蝗体表润湿性测试及疏水机理分析

为探寻用于疏水表面制备的仿生原型,测试了东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)体表典型部位的润湿性。采用扫描电子显微镜和三维形貌干涉仪对体表微形貌结构进行了观测,基于Wenzel模型和Cassie-Baxter模型简要分析了体表典型部位的疏水机理。结果表明,体表不同部位的润湿性呈现差异,其中水滴在内翅表面的接触角相对较大(132.92±4.73)°,在外翅表面的接触角相对较小(119.47±4.32)°,在颈部和口器表面的接触角介于两者之间。外翅表面分布着~100μm级脊状凸起和纳米级蜡质膜层,内翅表面覆盖着毫米-微米级脊状凸起和大量微米-纳米级乳突,颈部和口器表面呈现凹凸起伏的毫米-微米级形貌结构,小区域的颈部和口器表面展现出相当光滑的微形貌。内翅因具有由脊状凸起和乳突构成的复合尺度结构而能使水滴产生CassieBaxter接触状态,从而呈现相对较大的接触角;其他典型部位的表面微形貌结构使水滴产生Wenzel接触状态而呈现相对较小的接触角。研究结果不仅能够量化表征东亚飞蝗体表典型部位的润湿特性,还可为疏水表面结构的仿生制备提供参考。     

纳米二氧化钛和铜对大型溞的联合毒性

为进一步研究纳米二氧化钛(nTiO_2)与铜(Cu~(2+))的相互作用和生物效应,选取大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究nTiO_2与Cu2+对Daphnia magna的联合毒性效应和Daphnia magna体内抗氧化系统的变化。结果表明,nTiO_2与Cu~(2+)对Daphnia magna的72 h半致死浓度(LC50)和半抑制浓度(EC50)分别为22.742 mg/L、16.739 mg/L和11.635μg/L、10.129μg/L。当nTiO_2与Cu~(2+)共存时,其联合作用的72 h-LC50和72 h-EC50分别为12.721 mg/L、8.827 mg/L和12.405μg/L、10.559μg/L。nTiO_2与Cu2+联合作用于Daphnia magna后,Daphnia magna体内超氧化物歧化酶(SOD)和还原型谷胱甘肽(GSH)活性表现为先诱导后抑制,脂质过氧化的产物丙二醛(MDA)含量逐渐升高。这表明,机体的抗氧化体系受到活性氧自由基(ROS)攻击已经崩溃,无法为Daphnia magna提供保护,氧化伤害是nTiO_2与Cu~(2+)联合毒性的关键原因。     

八宝景天叶片表面润湿性测试与疏水机理分析

为探寻用于超疏水表面制备的仿生原型,测试了八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)叶片表面对水滴的润湿性,采用扫描电镜和三维形貌干涉仪对叶片表面微形貌结构进行观测并提取特征参数,基于Wenzel方程和Cassie-Baxter方程构建模型用以分析叶片表面的疏水机理。结果表明:润湿性随叶片类型的不同而呈现差异,其中新鲜幼叶正、反表面的接触角分别为(147.25±3.79)°和(137.46±4.03)°,新鲜幼叶反面的接触角高达152.54°;叶片表面由排列连续致密且呈椭球形的凸包和交错排列成网状且形貌不规则但可辨别轮廓的蜡质晶体构成,不同类型叶片表面的凸包形貌呈现显著差异但蜡质晶体形貌未有明显区别;幼叶正、反表面的凸包具有相似的高度但分布密度和投影面积显著不同,蜡质晶体层的高度和面积比未有明显差异;微米级凸包和纳米级蜡质晶体的协同作用使叶片表面呈现疏水特性且蜡质晶体发挥关键作用。基于Cassie-Baxter方程构建的模型能够有效揭示叶片表面的疏水机理,并可为超疏水表面的仿生制备提供理论支持。     

(Z)-3-水杨酰肼羰基丙烯酸乙酯的合成

为进一步探讨双酰肼羧酸酯的合成方法,以水杨酸甲酯和水合肼为原料,首先合成了水杨酰肼,再与顺丁烯二酸酐反应,合成了(Z)-3-水杨酰肼羰基丙烯酸((Z)-H4shcpa).然后由(Z)-H4shcpa和FeCl3·6H2O进一步构造了金属冠醚体系.通过内部自催化反应,(Z)-H4shcpa发生酯化,经过SnCl2/HCl溶液还原体系处理,最终得到了乙酯化的产物(Z)-3-水杨酰肼羰基丙烯酸乙酯((Z)-H3eshcp).对目标化合物进行了IR、1H-NMR、13C-NMR和元素分析等表征,结果表明:通过内部自催化反应,经由金属冠醚体系,可以解决双酰肼羧酸乙酯的合成难题.