早期的研究表明[7,8],二甲醚的主要燃烧产物有水(H2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO),燃烧的中间产物主要有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2), 燃烧的中间含氧产物主要有甲醛(CH2O)、甲醇(CH3OH)和乙烯酮(CH2CO),自由基主 要有 H、O、OH、CH3。除此之外,还有氮氧化物(NOx)、炭黑颗粒、甲酸甲酯(HCOOCH3), 多环芳香烃(PAH)等非常规产物[9,10]。79495
赵黛青等人[11]针对二甲醚平面预混火焰实验,研究了燃料当量比和燃料流量对二甲醚燃 烧过程中甲醛产生和排放特性的影响。研究发现甲醛是二甲醚燃烧过程生成的重要中间产物, 在火焰面中大量生成,但其中大部分甲醛迅速被氧化消耗。二甲醚燃烧过程中甲醛的生成主 要受燃料当量比和火焰温度的影响。富燃料预混燃烧的甲醛生成显著高于贫燃料燃烧;燃料 当量比一定时,随着燃料流量增加,火焰中的甲醛浓度升高。
尧命发等人[12]针对 DME 燃烧过程的特点,研究了二甲醚燃烧过程中氮氧化物(NOX) 的生成机理。研究表明,二甲醚燃烧过程中 NOX 主要在扩散燃烧阶段生成,燃烧温度低是 NOX 排放低的主要原因。燃烧刚开始时,由于火焰温度较低,NOX 生成较慢;随着燃烧的进 行,火焰温度升高,NOX 的生成速度急剧升高;当燃烧进行到后期时,火焰温度下降,NOX 生成率下降;燃烧结束后,NOX 几乎不发生反应并被排出。论文网
碳烟是二甲醚燃烧排放颗粒物的主要组成部分,气体和液体对碳烟都有很大的吸附性[13]。 一般认为[14],碳烟的形成分四个阶段。(1)燃料分解,即二甲醚在高温和缺氧条件下裂解, 生成 C2、C3 等小分子自由基。(2)芳香烃形成与生长,即由 C2、C3 小分子自由基等分解产 物生成小型芳香烃。小型芳香烃与乙炔、丙炔基、环戊二烯基等分解产物形成含有更多苯环 的大型芳香烃。(3)碳核形成,即由大型芳香烃继续生长形成碳核的过程,物质形态由气相 转化为固相颗粒。(4)颗粒生长,即碳核质量和体积的增长,主要有凝聚生长和表面生长。 凝聚生长是指碳核在运动过程中相互碰撞,发生凝结而聚合。表面生长是指小分子自由基直 接附着在碳核表面,使碳核逐渐生长[15]。