【作者】

Peter Koch, Andre Skaar, Kristian Kjaerandsen, Har

【摘要】

尽管当前全球动力市场正在发生变化，但内燃机仍起到重要的作用。相比于传统的柴油燃料发动机，采用稀薄燃烧的天然气发动机由于高经济性和环境友好性而被广泛研究和应用，而且相比于2008年，IMO已经初步制定政策：到2030年，至少降低船舶GHG40%排放；到2050年，至少降低50%排放。为了达到上述环境目标，寻找比柴油更低，甚至零碳排放的燃料显得更为迫切。由于甲烷相比于CO2的温室效应更强，法规对未燃碳氢，尤其是甲烷的要求更加严格，这也限制了诸如德国或荷兰在CHP市场的天然气销量。对于航运业，IMO的政策并没有忽略这样的一个事实：随着甲烷排放的快速发展，LNG燃料混合物的份额也越来越高（虽然全球航运的基数低，但是这与发动机的燃烧过程有关）。由于CH4的氧化需要极高的激活能量, 因此对于稀燃发动机应对最严格排放设定标准而采用的甲烷排放技术，其商业可行性仍旧是受到限制的。 本文研究了在小的热电单元中采用2种不同的方案降低高速稀薄燃烧开式燃烧室气体机的甲烷逃逸。第一种方案是集中在燃料方面，具体研究在天然气和沼气中添加不同体积分数的氢气（2.5VOL.-%,5 VOL.-%，8 VOL.-%）。通常调节点火正时对循环变动、热效率、CO和碳氢排放会有积极作用，同时一定程度上降低NOx排放。当氢气浓度为88VOL.-%时，甲烷逃逸量将减小10%。因此，诸如天然气中添氢的措施能够提高燃烧性能和稀薄燃烧发动机的品质。高氢气掺混比可以实现非常低的甲烷逃逸。 稀薄燃烧较低的排气温度对催化甲烷是一大挑战，因此，一项关于采用局部电加热的钯金属网催化后处理装置已用于试验。为了获得一个基本对机制和过程的理解，针对停留时间、过量空气系数、最关键的局部温度、电功率等不同参数进行了研究。试验结果表明，局部加热废气的方式可以减小甲烷排放至两位数ppm水平。通过改变加热顺序和催化剂金属网结构，能够很好的体现局部加热反应加速的重要性。从概念研究中得出的重要结论可以进一步借助研究项目的具体工作包展开研究，目的是增加对在线甲烷氧化机制的理解和当前排序的设计优化，进而开发出一整套用于发动机的测试系统。上述研究信息和数据的分析将会有力的支撑安装在挪威的渡轮上的大型船用天然气发动机的测试设备的改进提升。 关键词：甲烷逃逸；开放式燃烧室；稀薄燃烧；气体机 译者简介： 李垂孝，男，32，中国船舶重工集团公司第七一一研究所，工程师，研究方向：发动机性能。 翻译：李垂孝 校对：李翔

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

【下载次数】

6

返回