汽车运行材料论文

乳化燃料的应用现状及前景

陈冬雨

车辆一班[**************] 摘要：五十年代后期，环境与发展矛盾日渐明显，石油危机开始出现，具备节能降污双重机能的燃料油掺水技术获得重视，美国、前苏联、日本等都将该技术列为国家级重点项目进行开发研究，并取得积极的应用成果，1981年7月召开的国际燃烧协会第一届年会上，燃料油乳化掺水燃烧被列为三大节能措施之一。我国自五十年代末起，也在该领域进行积极研究，并取得一定成果。八十年代初，鉴于我国能源短缺，国家计委、国家科委、中科院联合发文，组织研究乳化燃料技术，国家相关研究机构及个人纷纷投入研究，取得了一定的实用成果。 关键词：乳化燃料的优势 乳化燃料的应用现状 乳化燃料的发展前景

0. 引言

水是极性化合物, 石油产品是由非极性化合物烃类组成, 水和油是不互溶的。要使二者成为混合液，需借助外力或加入表面活性剂，使其中一相液体均匀分散在另一相液体中，成为为相对稳定的混合液，在精细化学中，这种混合液称之为乳化液，由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水组成的乳化液就被称为乳化燃料。

乳化燃料油与通常的乳化液一样，也分为油包水型（W/O）和水包油型（O/W），在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠的外层，成为连续相或外相。我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。水包油型乳化燃料油正好与油包水型相反，由委内瑞拉石油公司开发的奥里油就属于水包油型乳化燃料油。

1. 乳化燃料的优势

1.1燃料乳化的方法：燃料乳化的常用方法有超声波法和机械混合法两种。超声乳化技术根据超声学和流体力学原理，将燃料和水在超声“空化”的作用下，生成颗粒直径将近一微米的乳化燃料, 乳化颗粒小、分布均匀、状态稳定；与传统乳化方式比较，超声波在线乳化，不需要添加剂，可以大大降低乳化成本。机械法是把按比例配置好的油、水、乳化液添加剂进行搅拌、剪切、混合、雾化，并使粒子直径达到要求。

1.2乳化燃料节能降污的原理：乳化燃油燃烧是个复杂的过程，其节能降污机较为成熟的解释是燃烧过程中存在的微爆现象和水煤气反应，是一物理和化学反应过程。所谓微爆物理作用。油包水型 分子基团，油是连续相，水是分散相。由于油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发式沸腾。当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时，水蒸气将冲破油腊的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴，这就是所说的微爆式称为二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气更加充分混合，油液燃烧的更完全，使内燃机或油炉达到节能之效果。

C+H2O=CO+H2

C+2H2O=CO2+2H2

CO+H2O=CO2+H2

2H2+O2 = 2H2O

化学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应形成可燃性气体。上述这些反应，减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO 和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量，另一方面，由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场， 从而抑制了 NOx的形成。 通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻大气污染和节约能源的双重效果。

2. 乳化燃料的应用现状

从目前国、内外乳化燃料试验资料来看，通常掺水量为5%-25%，乳化用量为1%一15%，节油率为5%—20%，降低氮氧化物排放量为10%一70%，减少烟尘量为30%—90%，可见使用乳化燃料对节能和降低大气污染均有明显的效果。但在实际工作中，人们却很少使用乳化燃料作为车用燃料，究其原因，主要是车用乳化燃料技术目前仍存在以下几方面缺陷，使其难以推广使用。

1. 改变了燃料的原来颜色。目前世界各国研制的乳化燃料多属于乳浊液，呈乳白色，改变了 燃料原来清澈透明的性状，让使用者难以接受；

2. 稳定性差、保存期短。一般乳化燃料的油水分离时间为7-15天，由于保存时间短，因而作为商品周转使用时有一定困难；

3. 生产设备造价昂贵。乳化燃料的设备多采用高速搅拌或超声波乳化装臵，设备价格昂贵， 投资大而且操作复杂，一旦损坏，很难维修；

4. 节油不省钱。由于所用乳化剂的成本高，生产的乳化燃料成本较高，因此虽有一定的节油 效果，但节油不省钱，直接经济效益不大。

3. 乳化燃料的发展前景

3.1改进趋势：

1. 乳化后的柴油外观呈透明状，与未乳化时柴油的颜色一样，且稳定性好，贮存时间长(一般在3个月以上) ；

2. 乳化设备简单。它靠油中的添加剂与水分子之间相互作用的化学力，将水均匀地分散在油 中，不需要专门的设备，只需搅拌混合均匀即可；

3. 能与未乳化的柴油按一定比例混合使用，且不改变柴油的外观和性能。克服了原来乳化柴 油与未乳化柴油混合后变色混浊、使用性能下降的缺陷；

4. 乳化剂成本较低。克服了原来所使用的乳化剂成本高、节油不省钱的缺点；

5. 能直接应用于汽车发动机上，不需要对机械进行调整和改动。对机件的磨损、腐蚀，与使 用未乳化燃料时一样，没有因为油中含有水分而增加。

6. 对发动机尾气排放有较为显著的改善。但用这种添加剂乳化的柴油在使用过程也存在 一些问题，如当车辆高速行驶时，会出现动力不足的现象，因而还有待于进一步改善。

3.2我国乳化燃料技术的发展：

燃油乳化技术在国际上已有近百年研发历史，在我国也有30多年的研发历史，但一直难以实现产业化。日前，由中央政策研究室、国务院研究室、国家科技部、工信部、环保部、国家能源局、东北亚开发研究院等单位领导专家组成的“中国战略新兴产业暨HF 绿色燃油乳化技术创新与产业发展”课题调研组，赴浙江杭州、山西长治就我国HF 燃料乳化技术创新与产业化发展情况进行了实地调研。

据了解，调研组听取了杭州桐庐洪风新技术新燃料有限公司技术创新方面的汇报，实地考察了山西长治市15万吨燃料乳化示范基地，并举办了专题研讨会。记者从研讨会上获悉，近年来，浙江桐庐洪风新技术新燃料开发有限公司自主研发的HF 燃油乳化高效节能减排技术，在技术方面取得重大突破：在普通重油、普通柴油中掺入15%?25%的软水，和0.8%?5%不同性能和不同作用的各种添加剂，用科学方法调和反应而成的一种新燃料油，是常规能源通过变革的新能源。这项技术具有配方工艺先进、降低污染物排放、节约能源增加经济效益、性能稳定、应用范围广阔等。

目前，山西省长治市政府正式引进该技术，首期建设年产15万吨的HF 燃油乳化生产示范基地正在建设。这标志着我国燃油乳化技术产业化步伐不断加快。该项目建成后，每年将节约石油22000吨，可降低和减少烟气污染排放净化率70%以上。

课题组听取浙江桐庐洪风新技术新燃料开发公司总经理俞正良与山西省长治市市长张保分

别就技术研发和产业化发展的情况介绍，对HF 燃油乳化技术产品给予了充分肯定。课题组专家认为，目前我国每年总耗柴油和重油为3亿吨左右，其中重油为6500万吨，柴油为2.3亿吨左右，寻找一种新型替代能源具有重大现实意义。HF 燃油乳化项目不仅市场开发前景大，而且对我国的能源战略带来巨大变革，同时对环境保护和节能减排具有重要意义。 专家表示，随着世界范围能源短缺日益加剧和对环境保护的日益关注，加快HT 燃油乳化技术产业化具有巨大的社会意义和市场价值。尤其是国务院日前通过的关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，对加速燃油乳化技术产业化与产业发展具有十分重要的推动作用。 参考文献：2010年10月19日 16:35:07 新华网（我国燃料乳化技术产业化步伐加快 ）、陈忠祥—乙醇 —柴油乳化燃料的实验性研究[D].武汉理工大学，2005、汽车运行材料—机械工业出版社