生物柴油燃烧生成CO2的化学动力学数值模拟研究

孟祥磊，陈晖

（柳州职业技术学院，广西柳州545006）

0 引言

由于全球气候变暖问题日渐严重，人们越来越重视温室效应，CO2的排放被认为是导致温室效应的主要原因。在全球CO2的排放中，汽车排放占了很大一部分，因此人们急需寻找一种更清洁环保的替代燃料。生物柴油与传统柴油相比，能同时降低PM、HC和CO排放，并且由于生物柴油不含硫，生成物中没有硫酸盐或者氧化硫，因此被作为一种较理想的替代燃料被广泛研究[1-4]。为了对生物柴油燃烧生成CO2的排放特性有更全面的了解，本文从燃料化学动力学角度研究生物柴油燃料在内燃机均质压燃边界条件下燃烧生成CO2的氧化反应路径。

1 计算模型

本文采用CHEMKIN4.1的零维单区均质压燃燃烧模型对生物柴油的燃烧反应过程进行模拟研究。生物柴油的主要成分是混合脂肪酸甲酯，其碳链由C12-C18组成，化学反应动力学机理非常复杂，进行模拟将耗费大量的时间，目前国内外都采用生物柴油替代物对生物柴油的燃烧氧化进行模拟计算研究[5]。丁酸甲酯（MB）的甲基酯部分（RC(=O)OCH3)的化学结构与生物柴油相似，但由于丁酸甲酯的碳链比生物柴油短很多，相比生物柴油含氧质量分数和低热值相差较大，因此本文进行模拟计算时采用丁酸甲酯和正庚烷的混合物燃料作为生物柴油的替代物，并假定燃料含氧质量分数为11%，低热值为39 MJ/kg。计算采用Fisher等人[6]提出的丁酸甲酯的详细反应机理，正庚烷采用威斯康辛大学Patel等人提出的简化机理。……