2009年11月30日 星期一

瓦錫蘭公司柴油機

Wartsila NSD(瓦錫蘭公司)一直致力於開發符合現代乃至將來的地球環境標準的新產品。目前開發出降低大功率柴油機排放物中氮氧化物和二氧化硫含量的新裝置:燃燒室直接噴水裝置。

柴油機內NOx的形成,是因為燃燒室內局部性的燃燒溫度過高而造成的。在燃燒過程中,通過降低高溫部位的溫度,就可以減少NOx的形成,而水在此方面有著積極的作用,這是眾所周知。
而直接噴水裝置所形成的低NOx燃燒技術,就是基於低油耗和低NOx排放獲得平衡的。它巧妙地調整了燃燒過程中柴油機循環的二次調諧原理。最為熟悉的,是對燃燒空氣加熱和向燃燒室內直接噴射燃料與水的混合物。

向燃燒室直接噴水技術的優勢,減少了50-60%的柴油機排放中氮氧化物的含量;
可調噴射時間和噴射定時以達到最佳狀態;
在無水運轉狀態下的良好的機械運轉性能;

該技術避免了目前乳化油技術存在的乳化穩定性、噴射管內的空泡危險性,以及燃燒室空氣加濕法(HAM)對燃燒室部件的腐蝕。
瓦錫蘭公司開發和推廣的直接噴水法,將水通過噴嘴向燃燒室直接噴射。通過水對燃燒室的高溫部位的冷卻,以達到減少氮氧化物的排放量。

直接噴水的基本原理

設計概念中的基本要素,是能同時噴射燃料和水的複合噴射閥,這種複合噴射閥一個噴嘴噴水,另一個噴射燃料。
噴水是為了冷卻燃燒室,以便在在燃燒時,形成較低的氮氧化物。噴入燃燒室的水通過過濾,高壓水泵將其壓力提升至200-400bar(204-408kg/cm2),再經過壓力調節閥,將水壓調整至與負荷相匹配的準確壓力,供給噴射閥。
為了保證安全,在通向各氣缸的管路中,設有靈敏度極高的機械式截止閥,以防止管路中流有過量的壓力水。
噴水定時和周期實施電子控制,可以通過控制單元程序(通過鍵盤操作)進行調整。而噴水量即水與燃料之比,是通過噴射時間的長短來控制的。

直接噴水裝置的優點

可以減少排氣中50-60%氮氧化物含量,效果明顯;
對機械部件沒有任何副作用;

燃油噴射系統與常規機型的燃油噴射系統完全一樣,噴水系統完全與燃油噴射系統分離,因此,停止噴水時,對機器的運轉沒有影響。
當機器處於報警狀態時,可以自動切換到無水運轉模式;
要求的空間較其它方法最小,並且,該系統也可以適用於加裝或改裝工程;
設備費和運轉成本很低。典型的設備費是20~25美元/千瓦;運轉和維護費是燃料費的4~5%左右。

直接噴水裝置的性能

機器採用重油(HFO)時,氮氧化物的排放大致為5~7克/千瓦時;
機器採用船用燃油(MDO)時,氮氧化物的排放是4~6克/千瓦時;

噴水/噴燃料之比為0.4~0.7;
對輸出功率沒有影響。

對水質的要求為:
噴入燃燒室的自來水或蒸餾水應達到下列指標:PH 5-8;硬度不大於10度(dH);鹽份不大於80毫克/升。

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