2007年第1期煤炭工程新產(chǎn)品柴油機(jī)替代燃料油水煤漿的研究張強(qiáng),毛君,張佳,段鵬文,任蘭鑄(遼寧工程技術(shù)大學(xué),遼寧阜新123000摘要∶為了解決國(guó)際能源日益緊張的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)新的柴油機(jī)替代燃料十分必要。作者通過(guò)對(duì)新型替代燃料——油水煤漿的理論分析和試驗(yàn)硏究,最終證明了油水煤漿作為柴油杋代用燃料是可行的。關(guān)鍵詞:油水煤漿;柴油機(jī);替代燃料;排放中圖分類號(hào):TQ534.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-0959(2007)01-009303Research on oil coal mixture for diesel engineZHANG Qiang, MAO Jun, ZHANG Jia, DUAN Peng-wen, REN Lan-zhuC Liaoning Technology University Fuxin, 123000, ChinaAbstract: In order to release the present tension of the international energyecessary to develop a new fuellternative for the diesel engine. With the theoretical analysis and test research ond coal water mixture to be a newfuel alternative of the diesel engine, the paper identified that the oil coal water mixture to replace the diesel for the dieselKeywords: oil coal water mixture diesel engine ; alternative fuel emission1柴油機(jī)及煤基合成燃料簡(jiǎn)介我國(guó)可生產(chǎn)水煤漿的煤種多而齊全價(jià)格偏低勞動(dòng)力和添加劑的成本低,所以水煤漿的價(jià)格與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,是低廉世界石油價(jià)格的持續(xù)升溫使發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全受的水煤漿的生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)和燃用都有利于環(huán)境保護(hù)等。到嚴(yán)重的威脅,美、日等國(guó)也紛紛拋出戰(zhàn)略儲(chǔ)備油來(lái)緩解本文分析了油水煤漿的特性,分析了油水煤漿的霧化石油價(jià)格對(duì)經(jīng)濟(jì)的壓力,同時(shí)各國(guó)加緊了尋找可再生能源及燃燒規(guī)律,并以一種油水煤漿為例進(jìn)行試驗(yàn),說(shuō)明了用和可替代石油的燃料的步伐油水煤漿替代柴油燃用是完全可行的。柴油機(jī)是將燃料燃燒釋放岀來(lái)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。在柴油機(jī)中燃料與空氣混合燃燒后產(chǎn)2煤基合成燃料的特性分析生高溫、高壓的工作氣體,它作為熱能的載體推動(dòng)活塞以水煤漿(CwM)和油煤漿(COM)為代油燃料,實(shí)現(xiàn)資再通過(guò)連杄、曲軸向外輸岀杋械功。柴油機(jī)是一種數(shù)量大、源節(jié)約和優(yōu)化,是兩種相對(duì)比較成功的代油措施,都對(duì)能應(yīng)用面廣、熱效率高的動(dòng)力機(jī)械,是機(jī)車、船舶的主要?jiǎng)釉吹母咝Ю镁哂蟹e極的作用,但二者在推廣應(yīng)用上都有力設(shè)備。我國(guó)的柴油機(jī)保有量相當(dāng)大,并且以相當(dāng)高的速—定的局限性。其中,油煤漿的粘度偏高,影響燃料的供度增長(zhǎng),對(duì)柴油燃料的需求量越來(lái)越大。因此,提髙柴油給,且節(jié)油旳數(shù)量不大。一般來(lái)說(shuō),隨著溫度的增加,油機(jī)的性能和開(kāi)發(fā)新型可替代能源對(duì)于我國(guó)的有著重要的意煤漿粘度呈先降后增的變化趨勢(shì),且只在低溫(160℃左文23。右)達(dá)到最低,而粘度在溫度超過(guò)240℃后迅速增加油水煤漿便是一種可替代石油的煤基代油燃料,在我這是因?yàn)樵谟兔簼{燃料中,煤的溶脹及溶岀物是升溫過(guò)程國(guó)發(fā)展水煤漿技術(shù)其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益更明顯,其原因中煤漿粘度變化的主要影響因素,作為柴油機(jī)燃料,它的是貧油富煤是我國(guó)的國(guó)情,石油供求的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)使我們不溶脹及溶出物對(duì)供給影響比較大,容易造成供給不足,燃能把它僅僅作為燃料而燒掉。我囯科技工作者經(jīng)過(guò)α0多年燒不平穩(wěn)的現(xiàn)象;雖然水煤漿能節(jié)約大量燃料油,但單位的攻關(guān)研究,水煤漿的加工工藝及技術(shù)在某些方面已經(jīng)居體積的水煤漿熱能太低,容易造成動(dòng)力不足,出現(xiàn)熄火現(xiàn)于世界領(lǐng)先水平,我國(guó)是煤炭生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó),煤炭深加工象,且當(dāng)柴油機(jī)供給和燃燒時(shí),柴油機(jī)的及其噴嘴必須進(jìn)技術(shù)、設(shè)備成熟,已經(jīng)能夠獨(dú)立完成各檔次的水煤漿加工,行較大改造,因此阻止了它的推廣應(yīng)用。收稿日期:2006-05-20基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目”煤基柴油代用燃料的制備與燃用”「新產(chǎn)品煤炭工程2007年第1期為了克服以上弊病,在對(duì)二者的物理及燃燒特性進(jìn)行的密度,比熱增加,導(dǎo)熱系數(shù)增大了。對(duì)于三相混合燃料詳細(xì)地分析研究的基礎(chǔ)上,綜合二者的優(yōu)勢(shì)研制出了一種中水的加入,可以起到促進(jìn)燃燒的作用,但水在燃燒時(shí)不由油、煤粉和水組成合成液體燃料,即煤基合成燃料油。會(huì)產(chǎn)生額外的熱量,而且加入的水在汽化時(shí)要吸收熱量該燃料油是一種濃的漿體,它由煤粉分散于外相水中,再燃料的低位發(fā)熱量還要減去這部分水要吸收的熱量。所以,加入一定數(shù)量的油和少量的分散劑(即油包含水);或者由油水煤漿的低位熱值有所下降,但熱值仍能達(dá)到作為柴油煤粉分散于外相油中,再加入一定數(shù)量的油和少量的分散的燃料的要求,另外水的加入對(duì)于改善NOx和碳煙的排放敵即水包含油)其中,油的成分為重油,煤粉一般情況有著明顯的效果。采用灰分A4≤1%,粒度≤30μm3油水煤漿在柴油機(jī)中的應(yīng)用5該合成燃料兼有水煤漿和油煤漿二者的優(yōu)點(diǎn),而對(duì)其缺點(diǎn)都有一定程度的克服。3.1試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)及試驗(yàn)測(cè)試儀器本文采用的煤的灰分A為1.25%,V揮發(fā)分為燃用柴油和油水煤漿對(duì)比實(shí)驗(yàn)在同一臺(tái)臥式、單缸、79%,固定碳為64.84%,全硫?yàn)?.265%,粒度小于四沖程、自然吸氣、強(qiáng)制水冷、渦流式S195型柴油機(jī)上24.5μum的占90%,小于10.0μm的占50%。煤粉的低位熱進(jìn)行。值為31.495MJ/kg。油采用0號(hào)柴油,其低位熱值為41.8測(cè)試儀器:用CW-20型電渦流測(cè)功儀測(cè)定柴油機(jī)的MJ/kg。油水煤漿的混合比例為——油:水:煤:添加劑=輸出功率,用KM900煙氣分析儀測(cè)定煙氣成分,用XMZ型數(shù)字煙溫儀測(cè)定煙氣溫度,用恩式粘度計(jì)和NAX-1旋2.1油水煤漿密度計(jì)算561轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定混合燃料的運(yùn)動(dòng)粘度。燃料特性是燃料油的一個(gè)重要指標(biāo),本文研究的油水3.2油水煤漿燃燒理論分析煤漿是在油煤漿的基礎(chǔ)上加入水分子,水分子分散成細(xì)小3.2.1油水煤漿流變性、穩(wěn)定性和噴霧特性的液體顆粒,均勻地分布在油煤漿中。整個(gè)過(guò)程主要是物油水煤漿由于有燃料油的加入,使得油基油水煤漿的理變化過(guò)程。而油水煤漿的燃料特性將發(fā)生變化,假設(shè)燃燃點(diǎn)較水煤漿低,而發(fā)熱量卻得到了相應(yīng)的提高,從而對(duì)料特性變化與加入的水量成線性關(guān)系。因此,對(duì)于呈線性點(diǎn)火以及燃燒產(chǎn)生很大的優(yōu)勢(shì)。油水煤漿流變性能好,油關(guān)系的各種特性按式1)來(lái)計(jì)算油水煤漿的總體特性主要水煤漿的粘度特性主要取決于混合燃料中的連續(xù)相,即油包括密度、比熱和高位發(fā)熱量)與水兩種液相。在油水煤漿中,煤顆粒與水之間由于長(zhǎng)程P(1)=qpa(n)+bp水()+甲a(1)(1)力的作用而相互吸引,煤表面親水區(qū)域?qū)λ萎a(chǎn)生吸引作式中p2(1)—油水煤漿的特性參數(shù);用,從而使部分水滴接近固體煤顆粒,隨其一起運(yùn)動(dòng),而p(t)油的特性參數(shù)大部分水滴進(jìn)入到煤顆粒中去,因而使外相油的流動(dòng)自由p(1)—水的特性參數(shù)度增大,流變粘度系數(shù)降低。在溫度較高(大于100°)時(shí)pa(t)—煤的特性參數(shù)油水煤漿粘度變得小。溫度越高,固相對(duì)粘度的影響越小,a、b、c——分別代表油水煤漿中油的比例、油水煤所以在燃燒時(shí)會(huì)有很好的霧化效果。漿中水的比例、油水煤漿中煤的比例。取煤的密度為1.32g/cm3,水的密度為1.0g/cm3,油固體顆粒的密度為0.84gcm3,則油水煤漿的密度為油水煤漿=51.6%×0.84+16.8%×1+30.3%×1.32043344+0.39996+0.168=1.004g/cm32.2油水煤漿熱值計(jì)算對(duì)于油水煤漿低位熱值Q。計(jì)算公式為Q.(1)=aQ(t)-br+c?(t)(2)圖1固體顆粒對(duì)油水煤漿的穩(wěn)定作用式中水的汽化熱(取r=2.508MJ/kg)Q(t)—油的特性參數(shù)3.2.2油水煤漿燃燒過(guò)程的物理化學(xué)變化89Q(t)—煤的特性參數(shù)試驗(yàn)用小型、高速壓燃式柴油機(jī),其大部分燃料是在α、b、α—分別代表油水煤漿中油旳比例、油水煤著火后噴入氣缸內(nèi)的。燃料一邊與空氣混合,一邊燃燒漿中水的比例、油水煤漿中煤的比例。由于混合過(guò)程比反應(yīng)速率慢,因此燃燒速率取決于混合速則油水煤漿的低熱值為率,換句話說(shuō),混合速率控制了燃燒速率,這就是所謂的Q=51.6%×41.8-168%×2508±303%×31.495擴(kuò)散燃燒。這部分混合氣燃燒放熱過(guò)程的長(zhǎng)短,空氣與燃=21.5688-0.421344+9.543=30.691MJ/kg料的混合程度以及柴油碳煙生成情況,都會(huì)影響燃燒速率。2007年第1期煤炭工程新產(chǎn)品利用新技術(shù)快速測(cè)定立井煤層瓦斯壓力羊群山,田紅磊中煤七十一工程有限公司,安徽宿州234000)摘要:煤層瓦斯壓力是檢驗(yàn)煤層是否具有突出危險(xiǎn)性的重要指標(biāo)之一。利用新技術(shù)可對(duì)立井煤層瓦斯壓力進(jìn)行快速測(cè)定,比常規(guī)方法提前一周左右,潘一煤礦第二副井采用該技術(shù)進(jìn)行快速測(cè)定瓦斯壓力,節(jié)約了施工時(shí)間,降低了施工成本?？梢栽诹⒕靶本颐荷贤茝V此項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵詞:煤層瓦斯壓力;測(cè)壓技術(shù);揭煤中圖分類號(hào):TD712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1671-09592007)010095021工程概況技術(shù)進(jìn)行介紹潘一煤礦第二副井井筒設(shè)計(jì)深度為848.5m,井筒設(shè)計(jì)潘一煤礦第二副井井筒掘砌工程由中煤第七十一工程凈直徑7.Om,基巖段深度為524.5π。1-2煤頂板深度為處承建施工。該工程工期緊、煤層多、揭煤次數(shù)也多。為670.7m,煤層厚度為6.6m,煤層產(chǎn)狀為:走向207°縮短施工工期,節(jié)約工程成本,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與中煤七十210°,傾角4°,煤層硬度為0.73;煤巖組分以暗煤為主工程有限公司合作試驗(yàn)實(shí)施新測(cè)壓技術(shù),快速測(cè)定煤層見(jiàn)亮煤;煤巖類型為半暗~半亮型煤;煤的物理性質(zhì):黑瓦斯壓力。該測(cè)壓方法與傳統(tǒng)測(cè)壓方法相比,用時(shí)較短,色、粉狀、染手、弱玻璃光澤。該煤層瓦斯壓力大,為突每次測(cè)壓節(jié)約時(shí)間7天左右,大大降低施工成本,節(jié)約了出煤層。為安全揭穿11-2煤,在井筒累深660.7m,井筒施工時(shí)間?，F(xiàn)以潘一煤礦第二副井揭11-2煤為例,對(duì)該工作面迎頭距11-2煤頂法距10m時(shí)施工快速測(cè)壓孔對(duì)2a/aw、aa心w表1柴油機(jī)燃用油水煤漿的試驗(yàn)結(jié)果柴油油水煤漿輸出功率/kW熱效率/%煙氣溫度/℃熱效率煙氣溫度/℃20.318.622.329360濟(jì)性和降低排放至關(guān)重要。選煤技術(shù),2001,33.3排放特性分析[2]段鵬文,張強(qiáng).柴油機(jī)燃用水煤漿供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]礦山表1為柴油機(jī)應(yīng)用油水煤漿的初步試驗(yàn)結(jié)果。由試驗(yàn)機(jī)械,2005,6結(jié)果可知,在輸出功率和轉(zhuǎn)速相同的條件下,燃用油水煤[3]田忠坤精細(xì)水煤漿在小型高速內(nèi)燃機(jī)上的燃燒理論分析漿效率稍低于柴油,但Nox和碳煙的排放量卻遠(yuǎn)小于柴油]煤炭加工與綜合利用,2005,5原因是油水煤漿的燃燒溫度低于柴油。[4]宋新南,張雙進(jìn).油煤漿管道輸送特性研究[J]煤炭學(xué)4結(jié)語(yǔ)5]蔣德明.內(nèi)燃機(jī)原理[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001通過(guò)對(duì)油水煤漿的特性和燃燒機(jī)理分析,并把這種新[6]朱明善.工程熱物理[M]北京:清華大學(xué)出版社,194型能源應(yīng)用在小型柴油機(jī)上,初步證明了油水煤漿可以滿[7]李大有關(guān)于二相流、多相流、多流體模型和非牛頓流等概足柴油機(jī)燃燒的要求。隨著理論和實(shí)踐工作不斷深入,油念的探討[J]力學(xué)進(jìn)展,1994水煤漿代油技術(shù)必將取得快速的發(fā)展8]付曉恒,王祖訥,柴保明,等,精細(xì)水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)的研究[J]煤炭學(xué)報(bào),2004.2.參考文獻(xiàn)[9]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999[I]李紅楓,王新國(guó),支獻(xiàn)華,等.精細(xì)水煤漿的燃燒[J]責(zé)任編輯李振濤收稿日期:2006-11-13作者簡(jiǎn)介∷羊群山(1971-)男,安徽廬江人,工程師,學(xué)士學(xué)位,1993年畢業(yè)于焦作礦院采礦系,現(xiàn)任中煤七十