在船上或动力装置内直接将部分柴油预先转化为含氢气体是目前最具发展前景的研究方向之一。所得的气体混合物含有氢气、一氧化碳和轻烃,可用作主燃料的添加剂,优化点火和燃烧过程。
生产此类气体的最有效方法是等离子体燃料重整,该技术无需使用昂贵的催化剂,即可利用空气中的氧气将烃类物质进行转化,且启动速度快,能够适应不同等级的柴油。
科学技术依据:氢气具有极高的火焰传播速度、较低的点火能量以及较宽的可燃范围。即使燃料-空气混合物中仅含有少量氢气,也能起到以下作用:
•缩短点火延迟时间;
•加速燃烧过程;
•提高燃料燃烧效率;
•减少积碳形成;
•降低废气中CO和HC的浓度;
•提高发动机的指标效率。
在等离子体燃料重整过程中,柴油发生不完全氧化,形成包含以下成分的气体混合物:
•氢气(H₂);
•一氧化碳(CO);
•甲烷及其他轻质烃;
•少量二氧化碳和水蒸气。
将制备的含氢气体引入发动机进气道或燃油-空气混合气预处理系统,在那里作为燃烧过程的催化剂。
与储存压缩氢气或液化氢气不同,等离子重整器可在使用前直接制备氢气,这大大提高了运行安全性,不需要额外建造专门储存氢气的基础设施。
通过采用等离子重整器,预计将实现以下效果:
•降低单位燃料消耗量;
•提高燃烧效率;
•减少CO、HC和固体颗粒的排放;
•改善发动机在过渡工况下的运行稳定性;
•提高大功率柴油机的运行效率。
另一项优势在于,该技术可与现代废气再循环系统(EGR)、选择性催化还原(SCR)以及智能控制燃烧过程系统进行整合。
研制可从柴油燃料中制备含氢气体的等离子体重整器样机是一项具有科学和技术合理性的科研任务,旨在提高大功率船用和柴油发电机运行效率。该技术的应用将优化燃料燃烧过程,减少有害物质排放,提高燃油经济性,并确保符合未来环保要求,且无需转换替代燃料或对现有发动机进行重大改造。
