生物柴油特性分析

(2) 生物柴油含氧量可达 11 % , 高于矿物柴 油 。所以 , 因为生物柴油的着火滞后期较矿物柴 油的短 , 所以生物柴油在发动机气缸燃烧时裂解 聚合为碳粒的概率比矿物柴油小 , 因此 , 发动机 燃用生物柴油的碳烟排放要比燃用矿物柴油时低 。 另外 , 由于生物柴油分子本身含氧 , 因而在燃烧 过程中对外部氧需求量比矿物柴油少 , 因此 , 在 发动机进气量不变的前提下 , 可以向气缸内喷入 更多的生物柴油 , 以抵消因生物柴油热值略低于 矿物柴油而导致的功率降低 , 使柴油机的动力性 能基本保持燃用矿物柴油的水平 。
达到光滑平整 ; 对椭圆度超差的滑环进行削 磨 ; 对径向偏摆超差的滑环进行修复 。 314 经常清扫滑环表面与刷握内的碳粉
用干净的白布 , 蘸酒精或汽油擦拭滑环表面 , 使其保持清洁光滑 。 315 当碳刷磨损达到整个高度 2/ 3 时就需要及时 更换
更换碳刷需注意 : 新碳刷型号要与原来使用 碳刷的型号保持一致 ; 更换碳刷数目不宜过多 。 因新碳刷未经磨合 , 其接触面积小于原来的旧碳
(9) 尽管生物柴油不可能完全取代矿物柴油 , 但可以部分替代矿物柴油 , 并改善柴油机的排放 性能 , 而且可以减轻对矿物柴油的完全依赖 , 既 有利于国家的能源供给 , 也有利于农副产品的转 化和废弃动植物油酯的有效利用 。
4 结 语
柴油机使用生物柴油不仅利于改善燃料结构 , 而且可以降低有害排放 。从能源战略角度分析 , 生物柴油是最为重要的代用燃料之一 。目前 , 从 生物柴油的生产能力和生产成本来看 , 发展生物 柴油的目的并不是要完全取代矿物柴油 , 而在于 改善矿物柴油的性能 , 或者作为特殊条件下工作 的柴油机的燃料 , 以满足不断严格的排放标准 , 使用生物柴油对于发展长寿命清洁型发动机具有 重要意义 , 积极推广生物柴油是发展代用燃料的 重要方面 。我国应当尽快制订推动生物柴油生产 和使用的配套政策和产业化发展战略 , 并制定生 物柴油的标准 , 以加快生物柴油的产业化进程 。
2 生物柴油的燃料特性
生物柴油具有较为优良的燃料特性 : 部分种类生物柴油与矿物柴油的燃料特性见 表。
Vol . 28 No. 6
农业与技术
2008 年 12 月 ·1 54·
燃 指
标 十六烷值
料 低含硫柴油 纯油菜籽油 油菜籽油甲基酯 油菜籽油乙基酯 大豆油乙基酯
46
4216
6112
5917
1 生物柴油的制取
生物柴油研究始于 20 世纪 70 年代 , 生物柴 油是指由植物油或动物脂肪经过酯化反应制成的 改性脂肪酸单酯 , 包括脂肪酸甲酯 、脂肪酸乙酯 和脂肪酸丙酯等 。由于制取生物柴油的主要原料 是植物和动物脂肪 , 而其具有与从石油中炼制的 柴油相似的燃料特性 , 故被称为生物柴油 , 而从 石油中炼制的柴油则被称为矿物柴油 。
卤素等有害成分比矿物柴油要低得多 , 因而 , 柴 油机排气中具有致癌性的碳氢化合物 、SO2 、硫酸 盐 、铅化物等有害物质极少 , 柴油机燃用生物柴 油还能消除或减轻柴油机排气的不良气味和对人 眼的刺激 。柴油机燃用生物柴油时排气中的 NOX 随发动机负荷和测试方法不同略有增加或减少 。 生物柴油与催化转化器 、微粒捕集器 、废气再循 环等改善排放技术不存在矛盾 。生物柴油是第一 种完全通过美国清净空气法案规定的健康影响试 验的代用燃料 。
[ 关键词 ] 代用燃料 ; 生物柴油 ; 燃料品质
中图分类号 : TQ51712
文献标识码 : C
0 前 言
柴油机具有功率大 、效率高的优点 , 是目前 农用机械的主要动力装置之一 。由于石油资源日 趋紧缺和环保限制不断严格 , 为柴油机寻找新的 零星代清洁燃料成为一项重要的研究课题 , 经过 多年的艰苦努力 , 生物柴油因其所具有的燃料品 质好 、可再生以及清洁性好等特点成为矿物柴油 最为理想的零星代燃料 。生物柴油是典型 “绿色 能源”, 大力发展生物柴油对经济可持续发展 、推 进能源替代 、减轻环境污染具有重要的战略意义 。
生物柴油既可独立作为柴油机的燃料使用 , 也可以一定比例与矿物柴油掺混后作为柴油机的 燃料使用 , 目前 , 生物柴油多以与矿物柴油掺混 的形式用作柴油机燃料 。混合柴油根据生物柴油 所占比例进行标号 , 例如 20 %的生物柴油与 80 % 的矿物柴油掺混形成的混合柴油被标为 B20 , 纯 生物柴油被标为 B100 。
制取生物柴油的生物原料来源广泛 , 可以采 用大豆油 、菜籽油 、可可油 、棕榈油 、椰子油 、 米糠油和煎炸食品后的废油等 。制取生物柴油的 方法分为化学合成法和生物酶合成两种 , 化学合 成法是将动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇
在碱性催化剂和高温 (230 ℃～250 ℃) 下转酯化 生成甲酯或乙酯 ; 生物酶合成法是将动植物油脂 和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应制备相应有 脂肪酸甲酯及乙酯 。
刷 , 在工作中电流密度增大过多 , 通常一次更换 的新碳刷数应少于一半 。 316 新碳刷要粗磨工作面
磨合时把 0 号砂布包在滑环上 , 新碳刷可用 手工方法在包有砂布的滑环上来回磨合 , 磨合过 程必须用力均匀 、平稳 。当碳刷与滑环的接触面 达 70 %以上时粗磨合完成 。
另外 , 在对滑环进行维修时 , 应按滑环的烧 蚀程度采取相应的处理方法 。滑环烧蚀深度小于 1mm , 面积不大于 20 %的轻度烧损 , 可先用细锉 与油石修磨 , 后用 0 号砂布磨去毛刺和蚀点 , 最 后用白布蘸酒精或汽油将滑环表面擦净 ; 当滑环 烧蚀深度大于 1mm , 面积大于 20 %时 , 就需要对 滑环进行车磨 , (如发电机容量较大 , 转子拆装困 难 , 可采用开动水轮机 , 转速不小于 30 %的额定 转速 , 再用锉刀 , 油石进行较大强度的锉磨) 。再 用 0 号砂布细磨 , 最后用白布蘸少许酒精或汽油 除污并进行滑环表面磨光处理 。当滑环表面粗糙 度小于 1. 2μm 时 , 即为修磨完成 。整流子表面 滑痕的处理应委托专业维修队伍或生产厂家进行 彻底的维修处理 , 使之达到理想的运行状态 。
友好性 , 从能源战略角度分析 , 生物柴油是最为重要的代用燃料之一 。柴油机不需改动即可使用生物柴油 , 柴油机使用生物柴油
不仅利于改善燃料结构 , 而且可以降低有害排放 。本文对比了生物柴油与矿物柴油的燃料特性 , 分析了柴油机燃用生物柴油的好
处 , 废物利用 , 指出发展生物柴油的发展前景 , 对我国生物柴油的发展提出建议 。
(上接第 152 页) 作时的单位压力 , 滑环的圆周速度和转子的励磁 电流的大小来确定所选碳刷的使用单位压力 、圆 周速度 、硬度及电流密度与电阻率 , 然后对照各 种碳刷的规格参数选择符合发电运行条件的碳刷 。 312 调整碳刷与压紧弹簧之间的压力
调整时 , 各碳刷所受压力应均匀稳定 , 各碳 刷之间的不均压力差应在 5 %以内 。随着碳刷的 磨损 , 压紧弹簧能自动调整使碳刷压力基本保持 稳定 , 但应经常检查碳刷的工作状态 , 确保碳刷 在刷握内自由滑动无卡阻现象 。 313 对刷握的内表面进行修磨
酶合成法具有工艺简单 、耗醇量少 、能耗低 和无污染物排放等优点 , 但转化率较低是其显著 缺点 。化学合成法的转化率较高 , 但工艺复杂 、 耗醇量高 、能耗高且在生产过程有废碱液排放问 题 。目前 , 生物柴油的工业化生产基本采用化学 合成法 。
制取生物柴油的主要原料是可再生资源 , 因 此生物柴油是可再生性能源 。制取矿物柴油的原 料为石油或煤炭 , 故矿物柴油是非再生性能源 。
(3) 由于生物柴油具有较高的含氧量 , 因而 有利于完全燃烧 , 所以柴油机燃用生物柴油时的 CO 和 HC 排放要比燃用纯矿物柴油时低 。柴油机 燃用 B20 并配用催化转化器可以使微粒排放减少 31 % , 一 氧 化 碳 减 少 21 % , 总 碳 氢 排 放 减 少 47 %。又由于生物柴油中的芳香族烃类 、硫 、铅 、
(7) 生物柴油的闪点在 100 ℃以上 , 而普通 柴油的闪点一般不超过 70 ℃。所以 , 生物柴油在
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农业与技术
Vol . 28 No. 6
运输 、储存和使用过程中比矿物柴油具有更高的 安全性 。
(8) 尽管纯生物柴油对天然橡胶和聚严氨酯 泡沫材料有劣化作用 , 会降低与其接触的由天然 橡胶制成的胶管和垫圈的寿命 , 但是 , 含 20 %及 其以下的生物柴油的混合柴油不存在这种问题 。 纯生物柴油或混合柴油都可以存储在任何可以存 储矿物柴油的容器中 。生物柴油可以与矿物柴油 使用相同的基础设施进行运输 、存储和使用 。
0
NA
6
7
12
热值Π (kJΠkg) (高)
46 , 420
40 , 400
40 , 600
40 , 510
39 , 800
比重
018495
01906
018802
01876
01872
3 生物柴油的优点
(1) 生物柴油的十六烷值一般高于 49 , 矿物 柴油的十六烷值一般为 45 , 因而生物柴油比矿物 柴油具有更好的发火性 , 具有更短的着火滞后期 , 有利于降低柴油机的燃烧过程中的压力升高率 , 可以减少柴油机的振动和噪声 。
(4) 生物柴油与矿物油相比具有较高的运动 粘度 , 而且燃烧形成的胶质也具有一定的润滑作 用 , 从而可以补偿因降低矿物柴油中的含硫量而 引发的润滑不良问题 。
(5) 生物柴油的毒性较矿物柴油的低 , 是可 再生能源 , 且生化分解性良好 , 具有良好的环境 友好性 。
(6) 与其化代用燃料相比 , 柴油机不需要进 行改造河直接燃用生物柴油 , 也无需另外增设专 用的储存和加油设备 , 使用维修人员也不需要进 行特殊的培训 。
第 28 卷 第 6 期 ·1 53· 2008 年 12 月
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