张韩余阳,张尊华,龙焱祥,李格升

(武汉理工大学能源与动力工程学院,430063,武汉)

目前大部分船舶使用石油基燃料作为动力能源,但石油燃料的燃烧所产生的二氧化碳、氮氧化合物、碳烟颗粒等污染物排放会带来诸多环境问题,成为传统柴油机燃烧的一大弊端。由于天然气储蓄量大且燃烧产物清洁,逐步被用作船用发动机的清洁替代燃料[1]。然而,天然气的燃烧温度较高,易导致氮氧化物的排放恶化。采用稀薄燃烧和废气再循环(EGR)技术可降低燃烧温度,合理控制天然气发动机的排放[2]。天然气的稀燃能力较弱,通常需要向混合气中添加氢气,以提高可燃混合气的稀燃能力,达到稳定稀薄燃烧[3]。基于此背景,提出了LNG发动机重整废气再循环(REGR)技术方案。该技术将废气再循环与燃料重整相结合,可以实现天然气发动机的实时掺氢稀薄燃烧,显著降低NOx排放。

为阐明REGR技术对天然气发动机整体性能的影响规律,国内外学者开展了一系列研究。黄彬与陈浩等通过对天然气掺氢发动机结合EGR技术的台架试验,证明了天然气掺氢在改善发动机循环变动、提高燃烧稳定性方面的优势[4-5]。Yap与钟绍华等在天然气HCCI发动机上进行了闭环重整制氢的试验研究,结果表明富氢重整气添加可使天然气发动机燃烧相位提前、负载范围扩大、NOx排放量降低,证实了在线制氢的可行性[6-7]。毛立通与Long等进行了富氢混合气对点燃式天然气发动机性能与排放影响的模拟研究,发现随着REGR率的提高,缸内压力峰值增大,THC排放量减小,CO排放量增加[8-9]。……