【作者】

Koji Takasaki1,Atsushi Takeda2,Chiori Takahashi3等

【摘要】

从2020年开始，将船用燃料含硫量降至0.5%的法规将在全世界范围内正式实施。考虑到炼油厂生产低硫船用燃料的工艺，作者认为，2020年以后，某些地区的船用燃料性能将彻底的从传统的重质燃料油（HFO）转变为低硫、高芳香烃的燃料油。 在本文的前半部分，介绍了作者的研究小组对船用燃料燃烧质量的长期研究工作。该小组通过使用许多研究工具（如定容燃烧室和可视化喷雾燃烧的测试发动机）分析了造成船用发动机严重故障的实际燃料样品。考虑到炼油厂用于减少硫的现代工艺及回顾上述数据，预计2020年后燃料的点火性能和燃烧特性都将变差。在本文中，明确区分了点火性能和燃烧特性。在中速发动机的运行过程中，点火性能差极易导致柴油机敲缸等妨碍平稳运行的问题。然而，预期在低速二冲程发动机的运行过程中，故障的根源与中速发动机的情况不同，因为前者对点火性能相当不敏感。 本文主要研究了在低速二冲程发动机上，因燃烧质量差导致气缸内的燃烧持续期长，后燃期长，进而导致的摩擦故障，如活塞环和气缸套之间的异常磨损。像这种会引起柴油机故障的燃料，其含硫量相当低，并同时含有大量的多环芳烃。 更详细的说，本文通过独立的可视化研究证实，通过与其他燃料样品相比，含有大量多环芳烃的燃料样品，其后燃期较长，并伴随较长的燃烧持续期。看到这些数据，上述故障发生的机制推断如下。与低芳烃的燃料相比，由于较多的环芳烃燃烧需要更多的时间，燃烧持续时间必然变得更长，火焰本身在空间中也会更长。然后长火焰会接近或接触到气缸壁上的润滑油膜，损坏润滑油膜。这种现象将在后燃烧期内相当晚的时间点发生，此时活塞位置降低到一定程度，并且润滑油膜暴露于燃烧空间。 鉴于上述机理，提出了一些降低发动机损坏风险的措施。在燃油喷射系统中，采用较小的喷孔直径，较高的喷射压力，会在喷雾过程中形成良好的混合气，从而保证贯穿距离不发生变化。在本研究中，证实了这种燃油系统的改进使后燃期缩短，致使靠近燃烧室壁面附近的火焰减少。 本文的后半部分，研究了甲醇和液化石油气（液态丙烷）等替代液体燃料作为未来环境友好型船用燃料的潜力。它们具有无硫的优点，并且比常规MDO / HFO有更低的C/H比，基于此会降低EEDI（CO2）值。 对于甲醇和液化石油气，应明确区分自燃性和燃烧特性。两种燃料的自燃能力都比传统燃料低得多，必须通过预喷射柴油燃料引燃，但一旦引燃，它们就表现出良好的燃烧状态。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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