2021年4月21-24日，由中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)主辦、中國船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所和山東大學(xué)共同承辦的第二屆世界內(nèi)燃機(jī)大會(huì)在濟(jì)南舉行。本屆大會(huì)以“綠色、高效、智能、可靠”為主題，共設(shè)有4個(gè)主旨報(bào)告、9個(gè)主題報(bào)告，并設(shè)立8個(gè)分會(huì)場開展近200場專題交流，致力于加快內(nèi)燃機(jī)發(fā)展，助力“碳達(dá)峰 碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
4月23日下午，在第二屆世界內(nèi)燃機(jī)大會(huì)甲醇燃料分會(huì)場，北京礡德恒激光科技有限公司總工程師張志遠(yuǎn)發(fā)表題為《均質(zhì)均燃 理想的動(dòng)力燃燒技術(shù)》的主題演講報(bào)告。
在演講報(bào)告中，張志遠(yuǎn)表示，甲醇作為一種新型清潔燃料動(dòng)力燃燒應(yīng)用，不應(yīng)該拘泥于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)該去探索新思想、新方法和新技術(shù)。同時(shí)，張志遠(yuǎn)認(rèn)為，甲醇動(dòng)力燃燒技術(shù)的理想選擇是均質(zhì)均燃。
均質(zhì)均燃解決方案誕生的背景
在中國致力于實(shí)現(xiàn)“2030碳達(dá)峰 2060碳中和”目標(biāo)的大背景下，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)正面臨前所未有之大挑戰(zhàn)，這種情況下動(dòng)力裝置是否還需要燃燒這種形式？在張志遠(yuǎn)看來，燃燒仍然是動(dòng)力裝置獲取能源的主要形式，是最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將燃料的化學(xué)能充分轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的深度技術(shù)探索，仍然是具有重要社會(huì)意義和巨大經(jīng)濟(jì)效益的重大工程難題。
同時(shí)，張志遠(yuǎn)注意到，自內(nèi)燃機(jī)誕生，技術(shù)改進(jìn)就從未止步，雖然節(jié)能減排效果不斷提升，
但幾乎全部具有化代意義的技術(shù)進(jìn)步都是在物理混合上做文章，而鮮見促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的設(shè)計(jì)考慮。因此，這造成至少存在三個(gè)方面的問題：第一，預(yù)混、直噴從未達(dá)到設(shè)計(jì)者原本想要的“均質(zhì)”狀態(tài)；第二，電能僅被用于點(diǎn)火；第三，點(diǎn)燃、壓燃后燃燒過程任其發(fā)展，既無著火前的“預(yù)準(zhǔn)備”，也沒有燃燒發(fā)展過程的“精細(xì)管控”。
考慮到德系車企已經(jīng)推出增設(shè)預(yù)混輔缸的技術(shù)方案、日產(chǎn)也已官宣新一代“ e-power ”內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，世界范圍內(nèi)正逐步形成繼HCCI之后的又一波傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)創(chuàng)新，張志遠(yuǎn)提出均質(zhì)均燃解決方案，即在現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)體系基礎(chǔ)上，構(gòu)造一種特殊的放電結(jié)構(gòu)，有機(jī)融合氣體放放電、動(dòng)力燃燒技術(shù)，促進(jìn)燃燒化學(xué)反應(yīng)速率，最大限度將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)更有效做功。
均質(zhì)均燃的理論依據(jù)和實(shí)踐成果
據(jù)張志遠(yuǎn)介紹，均質(zhì)均燃技術(shù)體系的理論依據(jù)是質(zhì)量作用定律、阿倫尼烏斯定律和帕邢定律。技術(shù)特征為：全氣相預(yù)混、全燃燒室區(qū)域全燃燒過程精確管控、預(yù)電離提高預(yù)混氣分子運(yùn)動(dòng)活性、等離子云激勵(lì)多發(fā)性著火和燃燒、后電離強(qiáng)化燃燒發(fā)展以及燃燒殘留無檢出。
目前張志遠(yuǎn)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在甲醇燃料熱力燃燒領(lǐng)域已經(jīng)取得二項(xiàng)重要成果：一是甲醇燃料熱力燃燒的熱效率達(dá)到70%以上，達(dá)72.73%-85.71%之間，以5000大卡/kg熱值計(jì)，石家莊及以南地域噸蒸汽甲醇用量在140-145kg，石家莊與唐山之間約150kg，唐山以北最高165kg。
二是采用甲醇燃料的等離子相燃燒，火焰溫度達(dá)到2000℃以上，遠(yuǎn)超常規(guī)的甲醇燃料液相燃燒1100℃的最高火焰溫度。
張志遠(yuǎn)表示，“上述二項(xiàng)間接性重要成果，為甲醇燃料動(dòng)力燃燒應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，均質(zhì)均燃有望短期內(nèi)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)上獲得成功?！?/span>
均質(zhì)均燃是理想的甲醇動(dòng)力燃燒技術(shù)
從基本物理和化學(xué)屬性來看，甲醇的主要物理屬性是常溫、常壓、液態(tài)、閃點(diǎn)低、熱值低；主要化學(xué)屬性是能量密度與液氫有可比性（CH3OH、H2）、直鏈結(jié)構(gòu)、低碳性、洗滌性、微腐蝕性、神經(jīng)性毒性。另外，甲醇具有火焰波長短、過量空氣系數(shù)小、過霧化脫火、燃盡率要求高等燃燒特性。
甲醇的這些特點(diǎn)，再加上均質(zhì)均燃的技術(shù)特征，使得均質(zhì)均燃成為理想的甲醇動(dòng)力燃燒技術(shù)。據(jù)張志遠(yuǎn)分析，“閃點(diǎn)低更易于氣化實(shí)現(xiàn)全氣相預(yù)，利于達(dá)到燃燒物與氧化物分子的理想均勻分布狀態(tài)；外部能量場（電磁能、光能、熱能、機(jī)械能等）激勵(lì)羥基“OH”脫離化學(xué)鍵束縛，利于均化燃燒發(fā)展過程中的的物理混合、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)變化，利于最大限度實(shí)現(xiàn)燃燼率；全域全過程精細(xì)管控，易于控制燃燒體積膨脹速率，利于最大限度實(shí)現(xiàn)能量形態(tài)的轉(zhuǎn)換，有效做功?！?/span>
來源：搜狐網(wǎng)
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