F-T柴油是通过煤间接液化技术提炼出的一种清洁替代燃料,具有硫和芳香烃含量极低的特点。但F-T柴油十六烷值过高、运动粘度过低,在部分工况下导致柴油机排放恶化。为改善F-T柴油的部分理化特性及排放性能,本文利用微乳化技术制备微乳化F-T柴油,研究了水和活性剂含量对微乳化F-T柴油理化特性、燃烧排放特性和经济性的影响,并分析了微乳化F-T柴油燃烧排放颗粒物表面含氧官能团及氧化特性。基于表面活性剂筛选方法与微乳化原理制备了M3、M4和M5.5(水含量分别为3%、4%和5.5%)三种微乳化F-T柴油,并通过试验设备测量其主要理化特性。研究结果表明,相比于纯F-T柴油,随着水和活性剂含量升高,微乳化F-T柴油的粘度、凝点及氧含量升高;微乳化F-T柴油中水滴直径主要分布在10~100 nm的区域,随着M3、M4和M5.5中水含量的增加粒径分布区域变窄,平均粒径减小;基于热重分析试验对四种燃料进行热分析动力学研究,结果发现微乳化F-T柴油活化能较纯F-T柴油稍有增大,着火性变差。计算和分析了微乳化F-T柴油的有效燃油消耗率。结果表明,相同转速下,全负荷时,微乳化F-T柴油M3、M4和M5.5与纯F-T柴油的有效燃油消耗率基本持平,中低负荷下则略高。通过台架试验研究了水和活性剂含量变化对微乳化F-T柴油燃烧特性和排放特性的影响。结果表明,在全负荷,额定转速3600 r/min时,随着水和活性剂含量的升高,M3、M4和M5.5的滞燃期延长,其缸内最高燃烧压力、瞬时放热率峰值较纯F-T柴油升高;在最大扭矩点转速2700 r/min下,与F-T柴油相比,M5.5的最高缸内燃烧压力、瞬时放热率峰值有所降低,M3、M4则相差不大。相同转速下,全负荷时,微乳化F-T柴油的NO_X、CO和碳烟排放较纯F-T柴油降低幅度达到20%,在中低负荷下降低幅度则较小;在低负荷下,M3、M4和M5.5比纯F-T柴油的HC排放要略高;但在中高负荷下,微乳化F-T柴油HC排放比纯F-T柴油略微降低。通过热重分析仪(TGA)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了水和活性剂含量的变化对微乳化F-T柴油排放颗粒物表面含氧官能团、碳原子杂化方式、O/C及氧化活性的影响。研究结果表明,相比于纯F-T柴油,随着水和活性剂含量的升高,M3、M4和M5.5的颗粒物表面含氧官能团羟基(C-OH)和羰基(C=O)的相对含量较纯F-T柴油显著升高,C原子sp~3/sp~2杂化比值增大,其颗粒物表面无序化程度增加;M3、M4和M5.5排放颗粒物的能在较低的温度区域内氧化,氧化活性增强。