1、.二甲醚燃燒效率分析二甲醚用作燃料替代液化石油氣被市場(chǎng)看好， 被譽(yù)為“二十一世紀(jì)的新能源”。究其主要原因，一方面在于能源價(jià)格飆升下二甲醚的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而另一方面則是其燃燒效率高和燃燒產(chǎn)物排放潔凈的顯著特點(diǎn)。將清潔能源二甲醚用作替代能源，是我國(guó)抑制高油價(jià)影響的重要措施之一。二甲醚的主要性質(zhì)與液化石油氣相類(lèi)似，可以替代液化石油氣用作城鎮(zhèn)燃?xì)?。二甲醚自身含氧，具有燃燒效率高的特點(diǎn)，從二甲醚的燃燒機(jī)理研究中發(fā)現(xiàn)，同等熱量條件下，與天然氣、液化石油氣等相比，二甲醚燃燒效率提高5%左右，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。1. 二甲醚的特性二甲醚（ DME）分子式為 C2H60，分子量 46.07 ，二甲醚是一種比較惰性

2、的非腐蝕性有機(jī)物，其主要的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。在常溫、常壓下二甲醚是一種無(wú)色易燃有輕微醚香味的氣體，在空氣中的允許濃度為 40010-6 。它具有與液化石油氣（ LPG）相似的特性。二甲醚具有一般醚類(lèi)的性質(zhì)， 二甲醚對(duì)金屬無(wú)腐蝕性， 不刺激人體皮膚，不致癌，對(duì)大氣臭氧層無(wú)破壞作用， 在對(duì)流層中易于降解， 長(zhǎng)期暴露于空氣中，不會(huì)形成過(guò)氧化物。所以，二甲醚是一種優(yōu)良的綠色化工產(chǎn)品。在同等溫度條件下， 二甲醚的飽和蒸氣壓低于液化石油氣 ，其存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用等均比液化石油氣安全。二甲醚在空氣中的爆炸下限比液化石油氣高一倍，因此，在使用過(guò)程中，二甲醚作為燃料比液化石油氣安全。雖然二甲醚的熱值比液化石油氣低，

3、 但由于二甲醚自身含氧，在燃燒過(guò)程中所需空氣量遠(yuǎn)低于液化石油氣， 從而使得二甲醚的預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度都高于液化石油氣。二甲醚具有優(yōu)良的混溶性 ，可以同大多數(shù)極性和非極性的有機(jī)溶劑混溶，例如汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸乙酯。較易溶于丁.醇，對(duì)多醇類(lèi)的溶解度不佳。常壓下在100mL水中可溶解 3700mL二甲醚，但是加入少量的助劑后就可與水以任意比例互溶。二甲醚燃燒時(shí)火焰略帶亮光。 常溫下二甲醚難于活化， 但長(zhǎng)期儲(chǔ)存或受日光直接照射，可形成不穩(wěn)定過(guò)氧化物， 這種過(guò)氧化物能自燃或自發(fā)的爆炸或受熱后爆炸。二甲醚毒性很低， 氣體有刺激及麻醉作用的特性，通過(guò)吸入或皮膚吸收過(guò)量的二甲醚，會(huì)引起麻醉

4、、失去知覺(jué)和呼吸器官損傷。小鼠吸人 225.72 g/m 3 有麻醉作用；貓吸入 1658.85 g/m 3 會(huì)深度麻醉；人吸入 154.24 g/m 3 有輕度麻醉，吸入 940.50 g/m 3 有極不愉快的感覺(jué)，有窒息感。2. 二甲醚燃燒效率分析3二甲醚易燃，燃燒時(shí)火焰略帶光亮，氣態(tài)低位熱值為 58.50 MJ/m，同等質(zhì)量條件下，理論熱值約為汽柴油的64%。以質(zhì)量計(jì)，二甲醚本身含氧量高達(dá) 34.8%，理論燃燒溫度可達(dá)2250（液化氣理論燃燒溫度可達(dá) 2050），燃燒性能較好，熱效率也較高。2.1 本身含氧，需要添加的理論空氣量相應(yīng)減少A. 燃燒過(guò)程二甲醚燃燒過(guò)程： C2H6O十 3O2

5、2CO2+3H2O丙烷燃燒過(guò)程：CH 十 5O3CO2+4HO3822丁烷燃燒過(guò)程：CH十 6.5O4CO+5HO410222由上述反應(yīng)方程式可知， 以相同摩爾體積二甲醚與丙烷或丁烷的燃燒過(guò)程比較，丙烷或丁烷所需要的氧氣量較二甲醚多2.0mol或3.5mol 。液化氣組分按C3H830%、C4H1070%計(jì)算。二甲醚氣態(tài)低位熱值為58.50MJ/m3 ，液化氣氣態(tài)低位熱值為92.83MJ/m3。.B. 我們知道，空氣中1.0mol O2 附帶 3.76mol 的 N2 和其它惰性氣體，因此，上述二甲醚及丙烷或丁烷完整的燃燒反應(yīng)方程式應(yīng)為:C2H6 0+3（02+3.76N2）2C02+3H20

6、+33.76N2C3H8 +5（02+3.76N2）3C02+3H20+53.76N2C4H10+6.5 （02+3.76N2）4C02+3H20+6.5 3.76N2上叁式表明，在燃燒溫度不太高的情形下， 反應(yīng)前后 N2 的摩爾數(shù)不變。 N2 雖然進(jìn)入燃燒區(qū)，但并未參加氧化反應(yīng)，相反，它帶走二甲醚或丙烷或丁烷部分燃燒熱，進(jìn)而影響熱效率。因此，降低不參與反應(yīng)的 N2 量（空氣量），則減少了熱損失，相當(dāng)與提高了二甲醚的熱效率。333C. 1m二甲醚燃燒時(shí)需 14.28m 空氣，產(chǎn)生煙氣 16.28m。3丙烷燃燒時(shí)需3空氣，產(chǎn)生煙氣31m23.80m26.80m。3丁烷燃燒時(shí)需3空氣，產(chǎn)生煙氣31

7、m30.94m34.94m。3液化氣燃燒時(shí)需 0.333空氣，D.1m23.80+0.7 30.94m =28.80m產(chǎn)生煙氣 0.3 26.80+0.7 34.94m3 =32.50m3E. 按當(dāng)量熱值計(jì)算 1m3 液化氣與 1.58m3 二甲醚燃燒時(shí)需要的空氣量比值為：333：1.5831m液化氣： 1.58m二甲醚 =28.80m14.28m=1：0.78即： 1m3 液化氣比 1.58m3 二甲醚需多增加空氣27.65%。F. 按當(dāng)量熱值計(jì)算 1m3 液化氣與 1.58m3 二甲醚燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣量比值為：333：1.5831m液化氣： 1.58m二甲醚 =32.50m16.28m=1

8、：0.79即： 1m3 液化氣比 1.58m3 二甲醚需多產(chǎn)生煙氣26.35%。2.2 燃燒狀況改善，過(guò)?？諝庀禂?shù)降低一般情況下，燃燒裝置空氣系數(shù)控制范圍為：工業(yè)燃燒裝置=1.05 1.20 ；民用 =1.301.80 。從提高燃燒效率方面講，理想情.況下， =1.0 時(shí)，如果能確?？諝馀c燃?xì)饣旌铣浞帧⑷紵耆?，燃燒效率最高。?shí)際燃燒過(guò)程中，取 1.0 的原因是為了避免不完全燃燒情況發(fā)生，而付出的代價(jià)則是需加熱不參與反應(yīng)剩余的O2 、N2，導(dǎo)致熱效率降低。二甲醚自身含氧， 由于改善了燃?xì)馀c空氣的混合效果，且氧氣與氮?dú)庵容^普通空氣大， 屬“富氧燃燒” 工況，因而改善了燃燒狀況；而另一方面，氧氣

9、與二甲醚混合情況趨好， 除混入的空氣總量可以相應(yīng)降低外，還可以將空氣系數(shù)控制在較低位置， 適當(dāng)朝 1.0 方向降低，即減少剩余空氣量，減少不參與燃燒的 O2、 N2 量，自然這是二甲醚燃燒效率提高的另一個(gè)原因。2.3 燃具燃燒效率分析對(duì)于燃具，假定由 1.20 降為 1.05 ，不參與燃燒的 O2、 N2 量減少， 1.0 摩爾體積的二甲醚燃燒時(shí)減少的 O2 、N2 量為 :（1.20-1.05 ） O 2+（0.79 0.21 ）N2 mol經(jīng)計(jì)算，與同等熱值的丙烷或丁烷（或其他燃?xì)猓┍容^，減少的這部分熱損失為3.0%5.0%左右。2.4 火焰?zhèn)鳠崮芰υ黾佣酌讶紵龝r(shí)，火焰溫度增加，煙氣溫度

10、也隨之升高，增加了分解熱，當(dāng)遇到低溫表面時(shí)， 將放出大量的分解熱，這就是富氧燃燒火焰具有較大傳熱能力的原因之一。2.5 燃燒裝置內(nèi)有效利用熱得以提高由于富氧燃燒火焰溫度高， 燃燒裝置內(nèi)溫壓增大， 輻射換熱量增強(qiáng)，提高了裝置內(nèi)有效利用熱。3. 二甲醚排放性能分析二甲醚是一種清潔燃料，燃燒過(guò)程中無(wú)殘?jiān)?、無(wú)黑煙，CO、CO2及煙氣排放量降低，具有富氧燃燒的火焰特性。 由于其燃燒溫度提高，.氧氣濃度相應(yīng)增加，因此，必須特別重視其氮氧化物生成量情況。亦即，假定燃燒效率相同，獲得相同的燃燒熱量，1.0mol 的二甲醚燃燒時(shí)，混入的氧氣量較丙烷或丁烷可降低2.0mol 或 3.5mol 。3.1 民用燃具燃燒溫度不會(huì)太高，不會(huì)出現(xiàn)氮氧化物生成量顯著增加的情況。3.2 工業(yè)燃燒裝置燃燒裝置內(nèi)燃燒溫度相當(dāng)高時(shí)，部分氮?dú)鈺?huì)分解，生成氮原子，繼而與氧結(jié)合成氮的氧化物NO和 NO2，這兩者通稱(chēng)為NOx，是極有害的產(chǎn)物。在太陽(yáng)紫外線(xiàn)照射下，NOx與碳?xì)浠衔锟砂l(fā)生反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化能力的有害物質(zhì)，并形成光化學(xué)煙霧。此外，NOx生成硝酸也是酸雨的主要組分。燃燒生成 NOx的濃度，隨燃燒溫度、 O2 濃度和停留時(shí)間增加而增加，因此，二甲醚燃燒時(shí)，氮氧化物生成量有增加的趨勢(shì)，