成都纺织高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ 第２９卷第４期（总第１ ０６期） ２０ｌ ２年１ ０月 Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．４（Ｓｕｍ ｌ ０６） 文章编号：１００８—５５８０（２０１２）０４—０１０—０３ 乳化柴油的探讨 黄伟忠 （西华大学机械工程与自动化学院，成都６１００３９） 摘要概述了乳化柴油发展历程及国内外研究状况，介绍了乳化柴油燃烧机理，分析了乳化柴油现 状。指出了乳化柴油具有燃烧性能好、节能、环保等优点，认为具有广阔的应用前景。 关键词乳化柴油研究状况节能环保 中图分类号：ＴＥ０９ 文献标识码：Ａ ，Ｕ 、‘刖●‘００舌 一 年，法国艾尔夫石油公司在低速柴油机燃用重油 石油在人类社会的进步中扮演着重要的角 时掺水取得了成功。随着对乳化理论的不断研究 色，并伴随着社会的进步，其地位和需求量还在日 与实践及节能和降污的要求使得乳化燃料与掺水 益提升；同时我们赖以生存的地球随着人类文明 燃烧技术得到了快速的发展；特别是国际燃烧协 的进步也正饱受日益严重的环境污染。其中，内 会第一届年会（１９８１年召开）把燃料油掺水燃烧 燃机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来 作为“三大节能措施之一”提出后，燃料油掺水技 源，运输车辆、农用机械和工程机械的动力装置都 术更是得到了更大的研究与试用。我国从上世纪 是内燃机，而且由于使用集中，数量大，因此其有 ５０年代末就开始了对乳化燃料的试验研究并召 害排放物对大气环境造成的危害十分严重。然 开过几次全国性掺水燃料与燃烧学术会议，总结 而，由于柴油车热效率高（最高４０％）、油耗低 交流并推动掺水燃料研究工作的深入开展。在上 （节油２Ｏ～３０％）、动力性强等优点，柴油车的比 世纪８Ｏ年代乳化油技术被列为我国“八五”期间 例在很多国家还在不断上升，车用柴油消费量也 重点研制及推广项目。２００６年乳化油技术被列 在急剧上升，虽然炼化企业在不断提高柴汽比，但 入我国“十一五”十大重点节能工程之中。 受原油性质和加工装置制约，柴油仍然供不应求， ２乳化柴油研究状况 降低柴油车尾气污染物排放、保护环境也越来越 乳化柴油是将水和柴油通过乳化剂和乳化设 重要。乳化柴油可缓解柴油供求矛盾和柴油车环 备乳化形成的油包水（Ｗ／Ｏ）型乳液。长期以来， 境污染问题，得到了广泛的研究。欧美等发达国 各国科技工作者通过在柴油机上进行乳化油试 家经过多年对乳化柴油技术的研究，现已进入实 验，表明使用乳化油时，氮化物排放量降低，烟度 用阶段，从上个世纪五十年代末以来我国在乳化 及排放颗粒也有所减少，可以降低污染物的排放 柴油方面的研究工作也取得了较大进展。 并能提高现有柴油机的功率，具有明显的节油效 果，同时柴油的积炭减少，活塞缸套的磨损下降。 ｌ 燃油乳化技术研究状况 燃油掺水不仅可以节能，且能达到环保要求，因此 为冷却内燃机内部介质和消除汽油机爆燃， 受到世界各国科学家的重视。 １９１３年剑桥大学的Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ教授最早对内燃机 在工业发达国家，目前柴油掺水乳化技术已 燃油掺水进行了研究。１９６５年，前苏联Ｖ．Ｍ． 经得到广泛的应用。在欧美、日本等国，柴油乳化 Ｉｖａｎｏｖ等首先提出了乳化油中微爆的概念（并在 剂早已作为商品销售，现已开发出第三代或第四 Ｆ．Ｌ．Ｄｒｙｅｒ等作的试验中得到证实），这在理论上 代产品。日本专营乳化油的萨米特公司推出的Ｈ 为乳化燃料和含水燃烧能节能提供了依据。１９６５ 一１０６、Ｈ一１０７乳化剂产品，销往东南亚各国。法 收稿日期：２０１２—０７—０３ 作者：黄伟忠（１９７２一），男，副研究员，研究方向：机械工程。 第４期 黄伟忠：乳化柴油的探讨 国开发的Ａｑｕａｚｏｌ牌、化工厂和发动机制造厂联 象），生成二次雾化，使得乳化柴油二次微粒化， 合开发的ＰｕｒｉＮＯｘ乳化柴油都是在用的乳化产 品。美国清洁燃料技术有限公司开发的Ａ一５５ 清洁乳化柴油产品则是较为著名的品牌，产品远 销世界多国。壳牌石油公司与ＣＦＦ公司合作生 产乳化柴油，美国雪弗龙公司、英国ＢＰ石油公 司、德国ＳＩＴ公司生产乳化柴油并进行销售。号 称“乳化柴油王国”的意大利，其“Ｇｅｃａｍ”乳化柴 油已进入零售市场。美国Ｔｙｍｐｏｒｉｅ公司研制的 商业性超声乳化装置在柴油机上使用，联邦德国 柏林工业大学等单位分别在ＯＭ６ｌ７型预燃式柴 油机和ＭＷＭＤ２２６／６型直喷式柴油机上进行了乳 化油试验，英国纽卡斯大学汤姆逊等人长期从事 乳化油燃烧机理的研究，法国Ｅｃｏｔｅｃ Ｆｒａｎｃｅ公司 在１９９７年研发了一种新颖的乳化燃料的制备方 法，美国Ｅｘｘｏｎ Ｒｅａｒｃｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ公司１９９１ 年开发了一种微乳柴油的制备方法。Ｂｒｏｃａｒｔ Ｂｅｎｊａｍｉｎ等人设计了一种在线乳化设备以取代传 统的大规模制备方式。 我国科技工作人员已研制出ＺＷＺ一６０１２， ＣＺＦ—Ａ，混合型８０１，ＨＱ型，ＺＧＨ一９２Ａ型等乳化 剂产品并已在部分地区试点推广。１９８８年，盛宏 至以及国外的有关科研机构开始研究乳化油喷 雾，大连轻工学院化学工程系联合清华大学核能 技术研究院合作对乳化柴油的制备及其性能进行 了研究，黑龙江省的张殿喜１９９５年发明了一种合 成燃料所使用的添加剂及其制造方法，辽宁省关 恩泽等人于２００１年开发了一种微乳柴油的制备 技术，北京大学李正孝２００２年开发了一种用于微 乳化柴油的“纳米水”添加剂。在乳化柴油乳化 剂、乳化设备等方面近年来申请了不少的专利。 上海鑫品科技发展有限公司开发了一项清洁环保 Ｗ／Ｏ型柴油乳化新技术，该技术生产的乳化柴油 具有环保、节能等优点，与纯柴油有同样物理化学 性能的特点，解决了以往柴油乳化技术存在的油 水分离、功效低下、机器易腐蚀等缺陷，该项技术 可节省约３０％柴油。 ３ 乳化柴油燃烧机理 乳化柴油是指在柴油中加人既亲油又亲水的 乳化剂，并加入一定量的水，经乳化设备的处理， 使柴油和水转变成一种油包水（Ｗ／Ｏ）型乳状 液。当乳化柴油进入气缸后，随着气缸温度急剧 升高时，水比油先达到沸点（油的沸点１８Ｏ℃以 上），水先沸腾气化，形成极小的爆炸（“微爆”现 微小油粒与空气接触的表面积大大增加，提高了 柴油的燃烧效率。微爆产生无数爆炸波，空气形 成强烈的紊流，燃烧室内空气与油气分布更均匀， 温度场更均匀，燃烧速度加快，燃烧更充分，从而 减少或消除了不完全燃烧，排烟损失降低，达到节 能、环保的效果。另一方面，柴油不完全燃烧排出 的黑烟主要为ＣＯ和碳粒，柴油微乳液中的水在 高温条件下气化，并与碳粒接触，发生水煤气反 应，水煤气反应使ＣＯ和碳粒以ＣＯ 的形式排出 气缸，黑烟排放量下降，大大降低了污染物的排放 量。另外，关于乳化柴油中水的辅助燃烧一直存 在争议。在Ｔｉ、Ｒｕ、Ｆｅ等的催化作用下，水的分解 温度可由２５００ｏＣ降到３００—５００ｃ（＝，水分解成Ｈ： 和Ｏ ，Ｈ 参与燃烧，Ｏ 促进柴油自吸氧燃烧。 ４乳化柴油的制备方法 乳化柴油属于热力学不稳定体系，分层速度 与粒径分布有着密切的关系，良好的乳化设备能 够有效的延长其稳定性。乳化柴油常用制备方法 有机械搅拌法和超声乳化法。此外还有膜乳法、 进气管喷水法、引汽乳化法等。机械搅拌法主要 设备包括搅拌器、均化器和胶体磨等，利用高速剪 切力，使油相和水相充分混合，达到乳化目的。超 声乳化法主要设备包括电超声乳化器、探头式超 声乳化器和簧片哨超声乳化器等，利用超声波在 介质中传递时所携带的能量，在油水界面上产生 强烈的冲击和空化现象，使水分裂成小滴，均匀地 分散在油相中。 慧一 一《一 ｜鸯 ｇ ｅ－ Ｅ — 图１微爆现象不意图 ５ 现状分析 柴油掺水技术是一门古老而年青的科学技 术，还有许多问题亟待人们去研究探索。近十多 年来柴油掺水乳化技术应用结果表明，乳化柴油 在生产应用中主要存在着以下问题： １）不稳定。乳化柴油中小水珠易凝聚成大 成都纺织高等专科学校学报 ２０１ ２年ｌＯ月 水珠从油中析出，产生分层。同时乳化柴油也易 ６ 总结 受外界环境如温度的影响，出现凝聚增稠现象，发 乳化柴油作为清洁能源，与普通柴油相比具 生喷油嘴堵塞现象，也给应用带来不便。 有燃烧性能好、节能、环保等优点，具有广阔的应 ２）成本高。乳化剂能在一定程度上降低油 用前景，一旦在社会上得到广泛推广应用，将给人 水界面的表面张力，但目前国内使用的乳化剂，其 类节能环保工作带来新的飞跃，带来巨大的社会 价格昂贵，虽有良好的节油效果，但省油并不省 效益和经济效益，具有广阔的市场前景。 钱。能否找到价格低，稳定性又好的柴油乳化剂 是其发展和推广的关键。 参考文献 ３）外观成色。目前各国研制的乳化油多数 ［Ｉ］关恩泽．乳化柴油［Ｐ］．ＣＮ：１３３９５５９．２０００ 为乳白色，用户难以接受其外观成色，如果外观成 ［２］吴可克等．微乳柴油的制备及其性研究［Ｊ］．节能 色类似普通柴油，这会对乳化柴油的推广和应用 技术，２００３（２１），（６）：１４—２１． 起到帮助。 ［３］贝歇尔．乳化液理论与实践（修订本）［Ｍ］．北京： ４）与纯柴油无法混合。如果与纯柴油混合， 科学出版社，１９７８：９２—１９７． 则出现乳化柴油析水现象。 ［４］李铁臻，许世海，蒋丰翼，山水房．柴油乳化的进 ５）高的掺水量。水本身是不会燃烧的，但如 展［Ｊ］．化工时刊，２００２（１１）． 果能将水很好地利用好，水参与燃烧对节能、降污 ［５］岳国良，李楠．柴油机节能减排技术研究发展趋 是有利的，也是科学的；另一方面如果过分夸大水 势［Ｊ］．交通节能与环保，２００９（０４）． ［６］刘赞，赵永军．一种环保节能的新型清洁能 的作用，想用高含水量来弥补乳化剂成本高的缺 源——乳化柴油［ｊ］．环境研究与监测，２００５（０１）． 陷，势必阻碍乳化柴油的发展。 ［７］刘峰，韩金路．乳化柴油技术［Ｊ］．南方农机， ２００６（Ｏ１）． Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｍｕｌｓｉｆｌｅｄ Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｉｌ ＨＵＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ—－ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｉｈｕａ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３９） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｉｆｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａ— ｒｉｚｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｉｔ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｅｒｉｔｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉ— ｌｆｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｓｕｃｈ ａｓ ｇｏｏｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ，ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ （上接９页） Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｎｙｌｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＷＵ Ｙｉｎｇ．ＺＨＡＮＧ Ｚｅｎｇ—ｑｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ ａｎｄ Ｃｌｏｔｈｉｎｇ，Ｗｕｙｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｍｅｎ ５２９０２０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆａｂｒｉｃ ｉＳ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ．ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｖｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｎｙｌｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｉｌｌ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｎｅｗ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｆａｂｒｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ａｒｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｉｎ ｗａｙｓ ｔｏ ｇｅｔ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆａｂｒｉｃ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｏｎｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｌｅｎｄｅｄ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｏｓｔ—ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｍｅｔｈ— ｏｄ，ｇｒａｆｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｉｎｃｕｍｂｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｏｎｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｉｎ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｎｙｌｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｍａｉｎｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｒｅｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｉｂｅｒ，ｙａｒｎ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃ， Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆａｂｒｉｃ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｎｙｌｏｎ ｆｉｂｅｒ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｎｙｌｏｎ ｙａｒｎ， ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ ｎｙｌｏｎ ｆａｂｒｉｃ