Oxygen Enriched Combustion of High Emission Fuels

dc.contributor.advisorDr. Abdraheem Abusafa
dc.contributor.authorMohammed Fahed Mohammed Alsayed
dc.date.accessioned2017-05-03T09:27:33Z
dc.date.available2017-05-03T09:27:33Z
dc.date.issued2008
dc.description.abstractThe main purpose of this study is to investigate the effects of using oxygen enriched combustion (OEC) technology with high emission fuels (biodiesel and petro-diesel in different ratios) on an experimental four stroke internal combustion engine (ICE) Volkswagen passat and a water heating boiler. To do so, an experimental setup was prepared for each case. In both cases, the intake air was enriched by injecting pure oxygen to the combustion chamber and ensure appropriate mixing before reaching the flame, the highest oxygen enrichments levels are 24% in ICE and 27% in the boiler. A Bacharach module 300 combustion analyzer was used in order to monitor the required oxygen enriched intake air level and to measure the combustion process emissions. For internal combustion engine, it has been shown that using higher intake air oxygen concentrations with pure petro-diesel fuel or blended fuel (petro-diesel with biodiesel) increase the exhaust gas temperature obviously, the highest exhaust temperature improvement was 14%, it has been achieved when using 24% O2 concentration with pure petro-diesel. Also, it has been shown that biodiesel fuel intensify the combustion process and improve the exhaust gas temperature due to the additional oxygen quantities contained in it, results show that using B15 fuel with ambient intake air oxygen concentration (21% O2) improves the exhaust temperature 7.4%, this temperature improvement can be assumed as an indicator of the thermal efficiency improvement. However, similar stack gas temperature improvement has been achieved when implementing the same experiments on water heating boiler, 21.1% temperature improvement has been achieved when using 26% O2 intake air concentration with pure petro-diesel and optimum excess air conditions, this improvement is about 3.8% in terms of efficiency improvement. In addition, using OEC with either the internal combustion engine or the water heating boiler affects the exhaust emissions by increasing or decreasing its quantities. In ICE, NOx emissions increased when using oxygen enriched intake air with blended fuel, but it has been decreased when using either higher intake oxygen concentration or higher biodiesel fuel concentrations. NOx emissions decreased in the water heating boiler case when operating under theoretical excess air level with respect to optimum excess air level due to the reduction in the ballast N2 entering the process. Experimental results show that CO emissions decrease by using higher intake air oxygen concentrations with pure petro-diesel in both of the internal combustion engine and water heating boiler, it has been clearly noticed that when operating under theoretical excess air conditions in the boiler case, 77.2% CO emissions reduction have been achieved when using 26% O2 intake air concentration. In addition, CO exhaust emissions were reduced by using blended fuels (higher biodiesel concentrations) with ambient air oxygen concentration (21% O2) as a result of the additional oxygen quantities enter the process and improve its completeness. But it has been shown that CO exhaust emissions increase in the internal combustion engine case when using higher intake air oxygen concentration with higher biodiesel fuel concentration at the same time, it happened as a result of CO prompt formation, results show that when using 23% O2 intake air and B15 fuel, CO emissions increased 150.3% with respect to using 23% O2 intake air and B0 fuel, but when analyzing the same results with respect to using 21% O2 concentration with B15 fuel, CO emissions increased 104.5%. Similarly, SO2 emissions did not change when using OEC technology or biodiesel fuel in the ICE, but when operating under theoretical excess air conditions in the boiler section, SO2 emissions were very high and it has been reduced by using oxygen enriched intake air and/or biodiesel fuel.en
dc.description.abstractإن الهدف الأساسي من إجراء هذه الدراسة هو التحقق من أثر استخدام الهواء الغني بالأكسجين في عملية احتراق الوقود كثير الانبعاثات (الديزل والديزل الحيوي بنسب مختلفة) وبويلر تدفئة منزلية، في passat داخل محرك احتراق داخلي من إنتاج شركة فولكس فاجن كلتا الحالتين، تمت زيادة نسبة الأكسجين في الهواء الداخل إلى عملية الاحتراق من خلال استخدام أسطوانة أكسجين خارجية وحقنه بشكل مباشر في الهواء الداخل للعملية، وقد استخدمت نسب هواء مشبع بالأكسجين لغاية 24 % و 27 % في كل من محرك الاحتراق الداخلي والبويلر على التوالي. ولمعايرة نسب الأكسجين المطلوبة ودراسة تأثير الهواء على الغازات المنبعثة تم استخدام جهاز فحص الانبعاثات الناتجة من عملية الاحتراق . موديل 300 (Bacharach) لقد بينت نتائج تحليل انبعاثات عملية الاحتراق في محرك الاحتراق الداخلي عند استخدام كل من الديزل أو النسب المختلفة من الديزل والديزل الحيوي وزيادة نسبة الأكسجين في الهواء الداخل على العملية بأن درجة حرارة الهواء العادم تزداد بشكل ملحوظ وتصل %14 في بعض القراءات والتي تم الحصول عليها عند استخدام هواء غني بالأكسجين بنسبة %24 ووقود ديزل تقليدي دون استخدام الديول الحيوي، والسبب الرئيسي الذي أدى إلى هذه الارتفاع في درجات الحرارة هو الأكسجين الزائد الذي دخل للعملية والذي أدى إلى تحسين فاعلية الاحتراق ورفع كفائته. كما وبينت النتائج بأن استخدام الديزل الحيوي وبنسبة 15 % مع الهواء الجوي (غير الغني بالأكسجين) قد أدى إلى ارتفاع درجة الحرارة بنسبة 14 % لنفس السبب المذكور سابقُا. وعند تطبيق التجربة على البويلر المنزلي فقد تم الحصول على نتائج مشابهة حيث تم الحصول على 21.1 % ارتفاع في درجة حرارة الهواء العادم عند استخدام هواء غني بالأكسجين بنسبة 26 % وديزل بنسبة 100 % (والتي تقدر بحوالي 3.8 % تحسن في كفاءة الاحتراق). كما وبينت النتائج بأن استخدام الهواء الغني بالأكسجين في عملية احتراق الوقود كثير الانبعاثات له تأثير على هذه كميات وتركيبة الانبعاثات في كل من محرك الاحتراق الداخلي عند NOx وبويلر التسخين المنزلي، ففي حالة محرك الاحتراق الداخلي، تزداد نسبة ال استخدام هواء غني بالأكسجين وخليط من وقود الديزل والديزل الحيوي. أما في حالة البويلر تنخفض عند التشغيل تحت ظروف الاحتراق المثالي NOx المنزلي، فإن كمية انبعاث ال الداخل للعملية. N نتيجة خفض نسبة ال 2 في الغازات المنبعثة لا تتغير عند استخدام الهواء SO وبشكل مشابه، فإن نسبة ال 2 الغني بالأكسجين أو خليط الوقود، ولكنها ترتفع وبشدة في حال تشغيل البويلر تحت ظروف الاحتراق المثالية ويمكن السيطرة عليها وخفضها باستخدام الهواء الغني بالأكسجين أي بتزويد العملية بالكميات الضرورية لها من عنصر الأكسجين. وخلصت الدراسة إلى وجود متغيرات إيجابية عند استخدام الهواء الغني بالأكسجين في عملية الاحتراق لكل من الديزل الحيوي والديزل العادي مثل الطاقة الإضافية التي تنتج عن العملية والتي يستدل عليها من درجات حرارة الغازات المنبعثة وما يمكن أن ينتج عن استغلالها من توفير في كميات الاستهلاك، ولكنها بحاجة إلى إجراء دراسات أخرى للتخلص من بعض الآثار السلبية التي ظهرت مثل ارتفاع معدل انبعاث بعض الغازات الضارة.ar
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11888/6783
dc.titleOxygen Enriched Combustion of High Emission Fuelsen
dc.titleاحتراق الوقود كثير الانبعاثات باستخدام الهواء الغني بالاكسجينar
dc.typeThesis
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
oxygen_enriched_combustion_of_high_emission_fuels.pdf
Size:
1.46 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description: