Study on the optimum performance of a dual-fuel diesel engine with producer gas for power generation by waste water sludge

การศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากเครื่องยนต์ดีเซลโดยใช้เชื้อเพลิงร่วมกับโปรดิวเซอร์ก๊าซที่ได้จากกากตะกอนของระบบบำบัดน้ำเสีย

Name: Pornson Tanapitpiboon.

keyword: Advance injection timing.

LCSH: Diesel motor.

; Producer gas.

LCSH: Electric power.

Abstract: The partial combustion of waste water sludge in the gasifier generates producer gas used for heating purposes and as supplementary or sole fuel in the internal combustion engines. In this study, the waste water sludge is used as the feedstock for down-draft gasifier to produce the producer gas to run in diesel engine for power generation. The engine used is a dual-fuel engine where producer gas and air are mixed at the air intake duct and the combustion of air-fuel mixture occurs after the ignition of diesel. Because of the longer ignition delays and slower burning rate of producer gas, the effect of advanced injection timing on the performance has been examined. The engine has standard injection timing of 12 before TDC. The injection timing was advanced by 4 given injection timing of 16 BTDC. The objective is to compare between the standard and advanced injection timing dual-fuel mode and with that of pure diesel. The system was experimentally optimized with respect to maximum diesel saving and lower emission in dual-fuel mode operation. As the result of standard and advanced injection timing in dual-fuel mode, the maximum diesel replacement rate was 77 percent at 36 percent load engine in dual-fuel with advanced injection timing. From the specific energy consumption and the brake thermal efficiency of the engine of dual-fuel with advanced injection timing was slightly different from standard injection timing. The reduction of CO emission and increasing of Coz emission in dual-fuel mode was the effect of advanced injection timing. This is due to the better combustion efficiency of the system compared to that of standard injection timing. NOx emission of dual-fuel mode with standard injection timing was lower than advanced injection timing as a result of decreasing of Nitrogen in air. The exhaust gas temperature of the engine varies on load. The smoke opacity of advanced injection timing was lower than standard injection timing because of the longer time for combustion and lower diesel consumption. At the high load, the opacity of diesel was lower than dual-fuel mode due to the decreasing of air in chamber which is the cause of incomplete combustion due to fuel lean mixture.

Abstract: โปรดิวเซอร์ก๊าซที่ได้จากเชื้อเพลิงแข็งสามารถนำไปใช้ในการให้พลังงานความร้อนโดยตรงหรือใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ โปรดิวเซอร์ก๊าซเกิดจากการเผาไหม้แบบไม่สมบูรณ์โดยการจำกัดปริมาณอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ ในการศึกษานี้ กากตะกอนจากระบบบำบัดน้ำเสียของโรงงานอุตสาหกรรมถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตโปรดิวเซอร์ก๊าซ และเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเครื่องยนต์ดีเซลใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพ การใช้โปรดิวเซอร์ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงร่วมนั้น จะทำการง่ายโปรดิวเซอร์ก็ซผสมกับอากาศเข้าเครื่องยนต์ ส่วนน้ำมันดีเซลยังคงถูกฉีดเข้าเครื่องยนต์เพื่อใช้ในการเริ่มการเผาไหม้ร่วม ในการใช้งานเชื้อเพลิงร่วมนั้น องศาของการฉีดน้ำมันต้องถูกนำมาพิจารณาและทำการปรับแต่งให้เหมาะสม เนื่องจากโปรดิวเซอร์ก๊าซจะมีความเร็วในการเผาไหม้ที่ต่ำ จากเหตุผลดังกล่าว เพื่อชดเชยการเผาไหม้ที่ช้าของโปรดิวเซอร์ก๊าซจึงได้ทำการเพิ่มองศาการฉีดน้ำมันจากเดิมที่ 12 องศา เป็น 16 องศา ก่อนศูนย์ตายบน ผลการทดสอบสมรรณนะของเครื่องยนต์ในการใช้เชื้อเพลิงน้ำมันดีเซลและคุณภาพไอเสียถูกนำมาพิจารณาในการประเมินผล ผลการทดลองปรากฏว่า ณ คำแหน่งการฉีดน้ำมันที่ 16 องศาในการใช้เชื้อเพลิงร่วม สามารถลดการใช้น้ำมันดีซลได้มากที่สุดที่ร้อยละ 77 ที่ภาระเท่ากับร้อยละ 36 ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนและอัตราการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะในการทำงานแบบเชื้อเพลิงร่วมมีค่าที่ใกล้เคียงกันและมีค่าต่ำกว่าเมื่อทำการเปรียบเทียบกับการใช้น้ำมันดีเซลเพียงอย่างเดียว การปลดปล่อยมลพิษของเครื่องยนต์ที่มืองศาการฉีดน้ำมันที่ 16 องศามีค่า CO ที่ต่ำกว่า CO2สูงกว่าNO สูงกว่า และค่าฝุ่นละอองของไอเสีย ต่ำกว่า เมื่อทำการเปรียบเทียบกับที่ 12 องศา เนื่องจากเวลาในการเผาไหม้ที่นานขึ้น การใช้น้ำมันดีเซถที่ลดลงและปริมาณของ N2 ในโปรดิวเซอร์ก๊าซในส่วนของคำอุณหภูมิไอเสีนั้น จะสูงขึ้นตามภาระของเครื่องยนต์ในการใช้เชื้อเพลิงร่วมแถะดีเซลเพียงอย่างเดียว

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. Central Library

Address: BANGKOK

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: Somrat Kerdsuwan

Role: Thesis advisors.

Email : somrat.k@eng.kmutnb.ac.th

Created: 2008

Modified: 2021-03-23

Issued: 2021-03-23

eng

DegreeName: Master of science

Level: Master's Degree

Descipline: Automotive Engineering (International Program)

Grantor: King Mongkut's University of Technology North Bangkok

©copyrights

ใช้เวลา

0.012106 วินาที