Effect of fuel composition on emission and light absorption characteristics of black carbon

燃料成分对黑炭发射和光吸收特性的影响

• 批准号: 20K04953
• 负责人: 益田 晶子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04953/
• 关键词: ブラックカーボン; 舶用機関; 排ガス分析; 凝集体; フラクタル次元; 光吸収; 光吸収特性; 構造; 結合様式

ディーゼル機関排ガス中のブラックカーボン（BC)の光吸収に影響を与える因子のひとつとして、BC自体の炭素構造がある。これまで、ディーゼル機関排ガス中のBCを捕集し、走査電子顕微鏡(SEM)で観測したところ、燃料油の種類やエンジン運転負荷率に依存して構造が変わることが明らかになった。硫黄分の異なる重油、低硫黄燃料油（硫黄分<0.50%、VLSFO）、超低硫黄燃料油（燃料油中硫黄分＜0.10％、ULSFO）を用いて４－ストロークの中速エンジンを運転し、BC排出量を比較した。その結果、エンジン負荷率の高い条件では、燃料油によるBC排出量の差はほとんどなかったが、低負荷率ではVLSFOがULSFOよりもBC排出量が多いことが明らかになった。一般にアロマ分が多いとBC排出量が多いとされているため、燃料油の組成分析を行ったところ、芳香族分、レジン分、アスファルテン分といった、いわゆるアロマ分の比率は、VLSFOが約25％、ULSFOが約30%だった。つまり、アロマ分のみではVLSFOのBC排出量の増加を説明することができないことがわかった。そこで、元素分析でH/C比を比較したところ、VLSFOの方が低く、これは、アロマ分以外に不飽和炭化水素が多いことを示している。BCの排出に影響する燃料中の成分を特定するため、ガスクロマトグラフィー/質量分析装置を用いて、燃料中の炭化水素成分の分析を行った。その結果、VLSFOはULSFOより、より長い直鎖飽和炭化水素を含んでいるほか、多環芳香族炭化水素について、より高次に縮合した成分の含有量も多いことがわかった。このような燃料油中の炭化水素構造の違いがBC排出量および炭素構造に反映されていることが示唆された。

The influence of light absorption in BC on the carbon structure of BC BC collection and scanning electron microscopy (SEM) measurements in fuel oil exhaust system are dependent on fuel oil type and fuel load ratio. Sulfur content is different from heavy oil, low sulfur fuel oil (sulfur content <0.50%, VLSFO), ultra low sulfur fuel oil (sulfur content in fuel oil <0.10%, ULSFO). Results: High load rate, low load rate, VLSFO, ULSFO, BC discharge, high load rate, BC discharge, high load rate, low load rate, BC discharge, low load rate, BC discharge, high load rate, BC discharge, low load rate, BC discharge, high load rate, BC discharge, BC discharge, high load rate, BC discharge, BC discharge, BC discharge. Generally speaking, the amount of BC emission is about 25%, and the proportion of fuel oil composition analysis is about 25%. VLSFO is about 30%. Description of the increase in BC emissions from VLSFO The H/C ratio of elemental analysis is lower than that of VLSFO, and the unsaturated carbon content is higher than that of VLSFO. BC emission affects the determination of the components in the fuel, and the analysis of the charred water components in the fuel is carried out. The results show that VLSFO has a high content of saturated hydrocarbon, polycyclic aromatic hydrocarbon and condensed hydrocarbon. The carbon water structure in the fuel oil is reflected in the BC emission and carbon structure.