道路運輸新能源生物柴油應用技術研究-報告簡本

1、道路運輸新能源生物柴油應用技術研究報告簡本第一章 生物柴油摻燒特性研究1生物柴油/柴油混合燃料理化特性研究為了保證發(fā)動機正常、高效地工作，柴油（和柴油代用燃料）應具有良好的物理化學特性。本研究以兩種不同的生物柴油為試驗對象，并將其中優(yōu)者與柴油以10種不同的比例摻混，研究混合燃料的理化特性及其變化規(guī)律。對限制生物柴油摻混比例的各項參數進行了分析。全面對比分析了摻燒特性優(yōu)選配比bdg25和柴油bd0的各項性能。 燃料的理化特性及其改進是生物柴油應用的基礎。通過對生物柴油/柴油混合燃料及改性油的理化特性分析，得出以下結論：（1）生物柴油與柴油具有良好的互溶性，無需添加助溶劑即可以任意比例混合。（2）

2、生物柴油在混合燃料中的比例應不大于25%，超過這個比例，會導致混合燃料的銅片腐蝕、餾程和密度不符合gb/t 19147-2003車用柴油的要求。（3）生物柴油的凝點和冷濾點僅與0#柴油相當，所以在嚴寒季節(jié)和寒冷地區(qū)使用時，需添加低溫流動性能改進劑或與低標號的柴油混合使用。（4）聯合發(fā)動機性能試驗（見后）和燃料理化特性試驗，確定了生物柴油與柴油混合燃料的建議最佳配比為bdg25，該混合燃料的各項理化特性指標能夠達到車用燃料國標要求。2 生物柴油/柴油混合燃料噴霧特性研究燃料噴射和霧化特性影響發(fā)動機的動力性、經濟性和排放性。發(fā)動機燃燒優(yōu)劣取決于燃料的霧化質量。噴霧中，液滴的尺寸不僅受液體碎裂的控制

3、，還取決于液滴的蒸發(fā)和碰撞。液滴的蒸發(fā)和碰撞會造成液滴數目的減少、平均直徑的變動及液滴尺寸的重新分布。本研究對試驗燃料的噴霧特性進行了對比實驗，分析了噴霧錐角和噴霧油滴直徑的變化，以期掌握不同摻混比下生物柴油、柴油混合燃料以及改性混合燃料噴霧特性的細節(jié)。本研究對比柴油（bd0）和改性混合燃料bdg25的噴霧特性通過對生物柴油/柴油混合燃料及改性油的噴霧特性研究，得出以下結論：和bd0相比，由于bdg25添加有乙醇，不僅霧化油滴的平均直徑小，小顆粒油滴的尺寸分布多，而且油滴的均勻度也好。3 生物柴油/柴油混合燃料燃燒特性研究發(fā)動機的燃燒過程所占的時間極短，所處的空間很小，而且燃燒的空間一般具有特

4、定的形狀并在一定限度內是變化的。發(fā)動機的燃燒過程決定其工作循環(huán)的質量，其運轉性能的優(yōu)劣取決于燃燒過程的完善程度。本研究對比分析改性油bdg25和bd0的示功圖、壓力升高率等燃燒特性參數，探討改性油bdg25對發(fā)動機燃燒特性的影響，以便從機理上分析改性油和柴油性能上的差別。試驗測取了bd0、bd100和bdg25的缸內壓力、壓力升高率、燃燒放熱率等的變化情況，由于缸內壓力、壓力升高率與燃燒放熱率強相關，為節(jié)約篇幅，以下僅分析燃燒放熱率的結果。燃燒放熱率是單位曲軸轉角的放熱量，可以從本質上反映影響發(fā)動機動力性、經濟性和排放性能的能量轉換態(tài)勢。圖1-3-1為發(fā)動機燃用不同混合燃料時瞬時燃燒放熱率曲線

5、的比較。(a) pe=0.089mpa(b) pe=0.531mpa圖1-3-1 瞬時燃燒放熱率比較通過對柴油及改性油的燃燒特性研究，得出以下結論：bdg25的燃燒參數與bd0相差不大，燃燒特性基本接近于柴油。4 生物柴油/柴油混合燃油摻燒特性和摻燒比優(yōu)選研究生物柴油和柴油摻混是目前最合適的應用方式。生物柴油的摻混比例直接影響發(fā)動機的動力性、燃油經濟性和排放特性。本研究對發(fā)動機燃用含不同比例生物柴油的生物柴油/柴油混合燃油時的性能和排放進行了全面的試驗研究。目的是深入了解發(fā)動機在燃用以不同調合比例的生物柴油/柴油時的動力性、燃油經濟性和排放特性，對發(fā)動機燃用不同調合比例的生物柴油/柴油時的性能

6、進行評價，確定最佳配比的生物柴油/柴油混合燃油；發(fā)現發(fā)動機在燃用生物柴油/柴油時可能出現的問題，進而提出解決問題的對策和方法，特別是降低煙度排放的措施和方法。試驗中所用的柴油為0#商用柴油，生物柴油為a公司脂肪酸甲酯。在改性混合燃料組分優(yōu)選試驗中，配制的各種改性混合燃料的編號和組分見表1-4-2。表1-4-2 各種改性混合燃料的編號和組分改性混合燃料編號柴油/v%生物柴油/v%消煙劑/v%無水乙醇/v%bdgx-0.1010000.10bdgx-0.12080200.10bdgx-0.52080200.50bdgy-2.522.577.52002.5bdgy-525752005bdgx-0.1

7、，y-12575240.11bdgx-0.5，y-12575240.51bdgx-0.1，y-2.5257522.50.12.5bdgx-0.1，y-52575200.15發(fā)動機分別燃用bd0、bd20、bd30、bd50和bd100時的動力性、燃料經濟性、煙度排放、co、hc、nox等性能指標的變化對比情況見表1-4-3。表1-4-3 bd0、bd20、bd30、bd50和bd100各項性能指標的變化對比 燃 料平均增減率bd0bd20bd30bd50bd100有效功率ne(基準)0.32%0.64%0.89%1.05%有效轉矩me(基準)0.33%0.68%0.90%1.03%小時油耗量g

8、t(基準)3.04%4.59%6.22%11.55%比油耗ge(基準)2.71%3.89%5.29%10.42%煙度排放（排氣光吸收系數k）(基準)-5.00%-17.90%-25.49%-64.15%co排放(基準)28.22%21.93%9.34%-10.89%nox排放(基準)8.52%5.93%15.59%19.61%注：平均增減率為各點增減率之平均值，正值表示增加的百分比，負值表示減少的百分比。（下同）圖1-4-2 bd0、bd20、bd30、bd50和bd100各項性能指標的變化對比由于發(fā)動機在燃用含低比例生物柴油混合燃料時的煙度排放降低不夠顯著，為了降低生物柴油混合燃料的煙度排放

9、，選擇減煙添加劑，并進行配比優(yōu)選試驗。降低發(fā)動機碳煙生成的關鍵在于改善燃料的霧化和減少碳煙形成核心。通過廣泛調研和深入分析，本研究選擇乙醇和消煙劑作為生物柴油/柴油混合燃料的減煙添加劑。其中，乙醇具有降低混合燃料粘度和促進液滴物化的效果，消煙劑具有減少碳煙形成核心的效果。為了考查燃料分別對消煙劑和乙醇的敏感性，對比研究了以下各種配比添加劑的改性油的動力性、燃料經濟性、煙度排放、co、nox等性能。1）bd0和bdgx-0.10，2）bd20和bdgx-0.120、bdgx-0.520，3）bd20、bdgy-2.522.5和bdgy-525。發(fā)動機分別燃用各種配比添加劑的改性油及對比燃料的動力

10、性、燃料經濟性、煙度排放、co、nox等性能指標的變化對比情況見表1-4-4。表1-4-4 各種配比添加劑的改性油及對比燃料的各項性能指標的變化對比 燃料平均增減率bd0bdgx-0.10bd20bdgx-0.120bdgx-0.520bd20bdgy-2.522.5bdgy-525有效功率ne(基準)-0.05%(基準)-0.04%0.47%(基準)-1.81%-2.29%有效轉矩me(基準)-0.06%(基準)-0.04%0.47%(基準)-1.84%-2.31%比油耗ge(基準)-0.40%(基準)-0.38%-0.49%(基準)1.41%2.24%比能耗ee(基準)-0.40%(基準)

11、-0.37%-0.44%(基準)0.86%0.36%排氣光吸收系數k(基準)-0.01%(基準)-1.59%-2.09%(基準)-7.22%-14.46%co排放(基準)-0.78%(基準)-9.25%31.84%(基準)19.59%31.84%nox排放(基準)0.42%(基準)0.12%-0.70%(基準)-1.51%-2.60% 試驗表明，單一的添加劑，對煙度雖有改進效果，但達不到減煙15%以上的目標任務要求，為此對復配添加劑進行了研究。試驗配方為：柴油體積占75%、生物柴油和乙醇二者合計體積比例占25%，其中乙醇在混合燃料中的體積比分別為2.5%和5%，再在各種混合燃料中添加0.1%消

12、煙劑，分別記為bdgx-0.1，y-2.525和bdgx-0.1，y-525。性能指標的變化對比情況見表1-4-5。表1-4-5 bd0與復配bdgx-0.1，y-2.525和bdgx-0.1，y-525的各項性能指標的變化對比 燃料平均增減率bd0bdgx-0.1,y-2.525bdgx-0.1,y-525有效功率ne(基準)-0.54%-1.96%排氣光吸收系數k(基準)-14.88%-20.45% 通過對混合燃料摻燒特性和摻燒比優(yōu)選研究。得出以下結論：（1）發(fā)動機在燃用bd20bd30時，動力性、燃料經濟性、co、hc和nox排放均與燃用柴油時基本相當，煙度排放降低約10%。（2）為使發(fā)

13、動機在燃用生物柴油混合燃料的煙度排放得到顯著下降，并保證其它性能指標的劣化程度處于可以接受的范圍，需要在生物柴油/柴油混合燃料中添加適當種類和比例的添加劑。（3）通過優(yōu)選添加劑種類及其添加比例試驗，推薦bdg25作為優(yōu)選調合配比。和bd0相比，bdg25的動力性、燃料經濟性、co、hc和nox排放均基本相當，煙度排放降低19%。5 生物柴油/柴油混合燃料噴油提前角優(yōu)選研究本研究在充分認識生物柴油制取及其理化性質的基礎上，通過調整發(fā)動機噴油正時，進一步改善發(fā)動機燃用生物柴油及其混合燃料時的動力性、經濟性和排放特性。本研究使用摻燒特性優(yōu)選的改性燃料bdg25。試驗共設置5個噴油提前角，分別是：原機

14、噴油提前角（即4.50.5 ca）和在原噴油提前角基礎上提前2ca、提前4ca、推遲2ca、推遲4ca。通過調整發(fā)動機噴油正時，研究了發(fā)動機燃用改性燃料bdg25和bd0的動力性、經濟性和排放特性。得出以下結論：（1）外特性的噴油正時調整特性試驗表明，與原機噴油正時相比，噴油正時提前2ca和4ca時，動力性基本不變，噴油正時推遲會使動力性下降；隨噴油正時提前經濟性提高；隨噴油正時提前，煙度排放減少，nox排放增加，hc和co排放基本不變且整體水平很低。（2）負荷特性的噴油正時調整特性試驗表明，與原機噴油正時相比，隨噴油正時提前，比能耗略有降低，經濟性提高；煙度排放下降；nox排放增加；co排放

15、整體水平很低，且在小負荷時保持不變在大負荷時升高；hc排放基本不變且整體水平很低。（3）噴油正時提前2ca下，發(fā)動機的經濟性略有提高、煙度排放下降，但nox排放增高?？梢宰鳛閭溥x方案。（4）鑒于采用原噴油正時，發(fā)動機燃用改性燃料bdg25，綜合性能較好，且便于推廣應用，故本研究推薦燃用改性燃料和柴油采用相同的噴油提前角。6 發(fā)動機燃用生物柴油/柴油混合燃料和柴油性能對比分析通過發(fā)動機燃用生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性和優(yōu)化研究，優(yōu)選出復配方案為bdgx-0.1，y-525。之后對bdgx-0.1，y-525和bd0的各項性能性能指標進行了對比分析。試驗結果見表1-6-1，圖1-6-1圖1-6-

16、5。表1-6-1 優(yōu)選復配bdgx-0.1，y-525和bd0的各項性能指標的變化對比 燃料平均增減率bd0bdgx-0.1,y-525外特性有效功率ne(基準)-1.96%有效轉矩me(基準)-1.94%比油耗ge(基準)2.16%比能耗ee(基準)-1.66%排氣光吸收系數k(基準)-19.52%co排放(基準)-1.29%hc排放(基準)-2.46%nox排放(基準)1.58%怠速co排放(基準)0.00%hc排放(基準)-3.85%nox排放(基準)-2.39%自由加速排氣光吸收系數k(基準)-19.41%圖1-6-1 bd0和bdgx-0.1,y-525的功率和轉矩對比圖1-6-2

17、bd0和bdgx-0.1,y-525的比油耗和比能耗對比圖1-6-3 bd0和bdgx-0.1,y-525的光吸收系數對比圖1-6-4 bd0和bdgx-0.1,y-525的co和hc對比圖1-6-5 bd0和bdgx-0.1,y-525的nox和tr對比可以看出，發(fā)動機分別燃用添加2.5%或5%乙醇和0.1%消煙劑的bdgx-0.1，y-2.525和bdgx-0.1，y-525時，在兩種添加劑的共同作用下，煙度排放比燃用bdgy-2.522.5和bdgy-525時進一步降低，分別達到14.88%和20.45%，其他指標與bd0相當；當柴油燃用bdgx-0.1，y-525時，動力性下降不多，其

18、它指標變化不明顯，煙度排放降低明顯，可以滿足目標要求。因此，推薦采用bdgx-0.1，y-525（簡稱bdg25）作為使用生物柴油的優(yōu)選配比。7 生物柴油/柴油混合燃料發(fā)動機及有關系統(tǒng)性能和技術狀況評價1）生物柴油/柴油混合燃料理化特性與系統(tǒng)性能評價（1）生物柴油與柴油具有良好的互溶性，無需添加助溶劑即可以任意比例混合。（2）生物柴油在混合燃料中的比例應不大于25%，超過這個比例，會導致混合燃料的銅片腐蝕、餾程和密度不符合gb/t 19147-2003車用柴油的要求。（3）生物柴油的凝點和冷濾點僅與0#柴油相當，所以在嚴寒季節(jié)和寒冷地區(qū)使用時，需添加低溫流動性能改進劑或與低標號的柴油混合使用。

19、（4）生物柴油與柴油混合燃料的建議最佳配比為bdg25，該混合燃料的各項理化特性指標能夠達到車用燃料國標要求。2）生物柴油/柴油混合燃料噴霧特性與系統(tǒng)性能評價由于bdg25添加有乙醇，不僅霧化油滴的平均直徑小，小顆粒油滴的尺寸分布多，而且油滴的均勻度也好，有利于提高燃燒效率。3）生物柴油/柴油混合燃料燃燒特性與系統(tǒng)性能評價生物柴油/柴油混合燃料bdg25的燃燒參數與柴油相差不大，燃燒特性基本接近于柴油。4）生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性與系統(tǒng)性能評價（1）在生物柴油/柴油混合燃料中添加適當種類和比例的添加劑，可以使發(fā)動機的煙度排放得到顯著下降。（2）生物柴油/柴油混合燃料bdg25的動力性、燃

20、料經濟性、co、hc和nox排放均與商用柴油基本相當，煙度排放降低19%。5）發(fā)動機噴油正時與系統(tǒng)性能評價通過調整發(fā)動機噴油正時，研究了發(fā)動機燃用改性燃料bdg25和bd0的動力性、經濟性和排放特性。得出以下結論：（1）發(fā)動機噴油正時調整特性試驗表明，噴油正時推遲會使動力性下降；噴油正時提前經濟性提高，煙度排放減少，nox排放增加，hc和co排放基本不變且整體水平很低。（2）綜合考慮系統(tǒng)各項性能的優(yōu)劣和使用的方便性，推薦燃用生物柴油/柴油混合燃料bdg25時和采用燃用柴油相同的噴油提前角。6） 發(fā)動機及有關系統(tǒng)性能總體評價通過生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性研究，發(fā)動機燃用生物柴油/柴油混合燃料

21、bdg25，相關系統(tǒng)的性能沒有明顯變化，其技術狀況與使用商用柴油基本相同。1414 第二章 生物柴油摻燒應用技術研究 1. 汽車使用生物柴油/柴油混合燃料經濟性評價研究1.1生物柴油/柴油混合燃料在發(fā)動機摻燒時的經濟性分析通過發(fā)動機摻燒特性的研究分析，可以看出： 1）由于生物柴油與柴油相比，熱值略低，密度略高，所以，發(fā)動機燃用生物柴油/柴油混合燃料時的比油耗比燃用柴油時略高；由于生物柴油含氧，有利于燃燒完全，所以與柴油相比，比能耗略低。2）在生物柴油/柴油混合燃料中，生物柴油的摻混比例直接影響發(fā)動機的燃油經濟性，比油耗隨著混合燃料中所含生物柴油的比例的增大而增大；比能耗隨著混合燃料中所含生物柴

22、油的比例的增大而減少。3）當發(fā)動機燃用本課題研究所提出的改性生物柴油/柴油混合燃料bdg25時，其燃料經濟性與燃用柴油時基本相當。1.2 生物柴油/柴油混合燃料在2000公里道路運行試驗經濟性分析從暑、暖、寒三季2000公里試驗結果分析，可以看出：1）就試驗車與對比車對比結果看，使用混合燃料比使用柴油百車公里油耗略高，分別提高了0.3%、6.3%和0.7%。2）就駕駛員的主觀評價來看，暑季試驗、暖季試驗和寒季試驗感覺使用混合燃料與使用柴油時整體油耗水平相當，但是明顯的節(jié)約了柴油的消耗量。1.3實時隨車試驗使用生物柴油/柴油混合燃料的經濟性評價從實時隨車運行試驗數據分析，可以看出：1）等速油耗：

23、在車速為50km/h時車輛使用兩種燃料的油耗幾乎相同；隨著車速的提高，混合燃料消耗量增加略大于柴油，但即便在最大值時，車輛使用兩種燃料的百公里油耗差值也只有0.67l/100km（提高了6.6%）；在車速50km/h以下時，車輛使用混和燃料卻比使用柴油還是要更為經濟一些。2）六工況油耗：車輛使用混合燃料消耗量略低于柴油，差值為0.05l/100km（降低了0.8%）。3）直接檔全油門加速油耗：車輛使用混合燃料油耗略低于使用柴油0.6%。4）10公里運行油耗：與使用柴油相比，車輛使用混合燃料的百公里油耗略高出0.15 l/100km （提高1.75%）。1.4汽車使用生物柴油/柴油混合燃料經濟性

24、總體評價綜合上述試驗研究結果可知：1）在發(fā)動機生物柴油/柴油摻燒試驗研究中，生物柴油/柴油混合燃料bdg25與柴油的燃料經濟性相比略高，比較接近；2）在道路運行試驗中，各試驗季節(jié)，試驗車輛使用混合燃料bdg25的燃料消耗量比對比車輛使用柴油的燃料消耗量略高，但是相差不大。因此，可以對汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的經濟性作出如下評價：汽車燃用生物柴油/柴油改性燃料bdg25的燃料經濟性與燃用柴油相當。2. 汽車使用生物柴油/柴油混合燃料環(huán)境影響評價研究2.1汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的環(huán)境適應性評價在連續(xù)高溫環(huán)境下，車輛使用混合燃料的起動性能良好，與柴油不相上下；在連續(xù)低溫環(huán)境下，受生物柴

25、油冷濾點較柴油高的影響，混合燃料比其摻燒的同號柴油高3左右，寒季試驗表明，在0左右的低溫地區(qū)，使用混合燃料起動性能與柴油相同。2.2汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的排放性評價通過發(fā)動機摻燒特性及優(yōu)選研究、道路運行試驗研究和汽車綜合試驗場煙度排放試驗研究，汽車使用生物柴油/柴油混合燃料bdg25時，煙度排放有明顯降低，分別達到19.41%、30.08%和17.8%。有利于改善環(huán)境，可有效減少柴油汽車的煙度排放、緩和柴油汽車面對的環(huán)保壓力。3. 汽車使用生物柴油/柴油混合燃料可靠性評價研究3.1 2000公里道路運行試驗可靠性評價在2000公里道路運行試驗暑、暖和寒三階段均未發(fā)生與使用生物柴油/柴

26、油混合燃料有關的發(fā)動機機械故障；駕駛員對車輛使用生物柴油/柴油混合燃料時的車輛性能比較滿意，普遍認為，與使用柴油相比，達到了其同樣的水平，甚至更好。 2000公里道路運行試驗證明，汽車使用生物柴油/柴油混合燃料對汽車發(fā)動機的可靠性沒有影響。3.2 30000公里道路運行試驗可靠性評價在30000公里道路運行試驗中，通過對機油中鐵等金屬元素含量變化強度值分析，試驗車和對比車的金屬含量變化強度值相差極微，可以認為，車輛使用生物柴油/柴油混合燃料對發(fā)動機的磨損幾乎沒有影響。通過對試驗前后發(fā)動機汽缸壓力的測試，汽缸壓力沒有明顯變化，表明使用生物柴油/柴油混合燃料對汽缸的磨損沒有實質性影響。通過對試驗車

27、輛在30000公里可靠性運行試驗期間發(fā)生的所有故障基進行分析，發(fā)動機故障與使用生物柴油/柴油混合燃料無實質聯系。30000公里道路運行試驗證明，汽車使用生物柴油/柴油混合燃料對車輛使用的可靠性沒有影響。3.3 汽車使用生物柴油/柴油混合燃料可靠性總體評價通過上述試驗研究，可以得出如下評價：汽車使用生物柴油/柴油混合燃料對車輛使用的可靠性沒有影響。4汽車使用生物柴油/柴油混合燃料應用技術方案研究本研究就是為混合、銷售和使用生物柴油bdg25的應用者編寫的，其目的是幫助他們了解生物柴油bdg25的處理和使用、燃用生物柴油的車輛運用以及組織道路運行的相關知識。希望這個報告對于計劃使用和正在使用生物柴

28、油的道路運輸企業(yè)及相關行業(yè)來說，都是有用的工具。4.1混配應用技術方案生物柴油的性質決定了它可以和任何一種柴油燃料混合。一旦生物柴油全部溶于柴油燃料，就保持一體成為一種燃料而且長時間不分層。一旦混合，bdg25混合液的處理方法與傳統(tǒng)柴油無異。4.1.1混配方法1）噴射（濺潑）混合 2）罐內混合 3）在線混合 4.1.2混配注意事項混配順序 4.1.3混配質量檢驗 有以下兩種簡單試驗可以檢測油箱內的燃料是否完全混合。1）分別在油箱頂部、中部、底部取樣，并測量燃料的密度，進而分析生物柴油的百分比。如果從頂部到底部測量值之間相差不大于0.006，那么說明混合充分。2）將三層的樣品放到一個帶有溫度計的

29、冷卻室里，并每5分鐘察看一次，直到其中一個取樣中的燃料開始結晶。然后，每隔幾分鐘左右察看一次，直到三個取樣全部結晶。對比三個樣品的結晶溫度，它們的差值應該在3c內。如若不然，燃料需要繼續(xù)攪拌以充分混合。4.1.4生物柴油混合液的運輸bdg25的運輸同柴油運輸的要求一樣。需要指出的是，bdg25的混配和運輸往往是同時進行的。通常在用油罐車運輸時，先裝入1/2柴油，然后再裝載生物柴油，接著再倒入剩余柴油，以防止生物柴油凍結于油罐車內部。在油罐車開往交貨地的途中燃料就不斷混合著。在使用點，當燃料從油罐車泵入到bdg25儲油罐中，燃料完成最終混合。4.1.5生物柴油混合液的存儲生物柴油混合液bdg25

30、的存儲同一般礦物柴油的存儲條件和要求一樣，但是不宜長期儲存，特別是寒冷季節(jié)，以防止凝結。4.2車輛應用技術方案1) 車輛應用的基本原則2) 車輛的選擇和準備3) 車輛的管理4) 車輛的技術經濟定額5) 車輛的駕駛操作4.3道路運行技術方案由于燃料供應、氣候狀況、企業(yè)條件等方面的原因，汽車使用生物柴油混合液bdg25進行實車道路運行，應當采取先試點后推廣的方法逐步實施。4.3.1 道路運行試點方案1）道路運行試點地區(qū)的選擇2）道路運行試點企業(yè)的選擇3）道路運行試驗方法的確定4）道路運行試驗的管理4.3.2 道路運行推廣方案1）推廣區(qū)域的選擇2）推廣條件的準備3）推廣政策的制定 第三章 相關標準政

31、策研究1 汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的維護規(guī)范研究1.1汽車使用生物柴油/柴油混合燃料維護的一般原則由于汽車使用生物柴油/柴油混合燃料bdg25與使用商用柴油各項性能基本一樣；通過對試驗車輛故障分析，也沒有發(fā)生由于使用生物柴油/柴油混合燃料造成的故障，因此，車輛不必進行改裝，也不需要進行特殊的維護。其維護規(guī)范按照有關的規(guī)定和企業(yè)的制度執(zhí)行即可。當然，由于生物柴油混合燃料bdg25與柴油的性能畢竟不完全一樣，在車輛維護當中也要根據生物柴油混合燃料bdg25的自身特點，有所側重的采取一些措施。主要表現在橡膠密封件和柴油濾清器濾芯的檢視和更換上。1.2 使用生物柴油/柴油混合燃料車輛的檢測與維修

32、規(guī)范使用生物柴油混合液bdg25的車輛應定期進行檢測，檢測的主要內容包括：汽車的安全性（制動、側滑、轉向、前照燈等）、可靠性（異響、磨損、變形、裂紋等）、動力性（車速、加速能力、底盤輸出功率；發(fā)動機功率、扭矩和供給系、點火系狀況等）、經濟性（燃油消耗）及噪聲和廢氣排放狀況等。使用生物柴油混合液bdg25的車輛的維護分為日常維護、一級維護、二級維護等。1.3使用生物柴油/柴油混合燃料車輛的修理規(guī)范使用生物柴油混合液bdg25的車輛的修理應貫徹視情修理的原則，即根據車輛檢測診斷和技術鑒定的結果，視情按不同作業(yè)范圍和深度進行，既要防止拖延修理造成車況惡化，又要防止提前修理造成浪費。1）使用生物柴油混

33、合液bdg25車輛的發(fā)動機大修。2）使用生物柴油混合液bdg25車輛的小修。3）使用生物柴油混合液bdg25車輛的零件修理，對因磨損、變形、損傷等而不能繼續(xù)使用的零件進行修理。1.4使用生物柴油/柴油混合燃料車輛的故障記錄與分析使用生物柴油混合液bdg25的車輛要做好車輛故障記錄與分析，重點是發(fā)動機機械故障、發(fā)動機燃料供給系故障，如噴油器堵塞、燃料濾清器不暢與堵塞，偶件磨損，油管與油箱腐蝕。記錄其發(fā)生的里程、時間與間隔、故障次數。要對故障記錄進行定期分析，分析故障發(fā)生的原因，是否與使用生物柴油/柴油混合燃料有直接的關系，采取有針對性的措施予以解決。2汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的標準體系研究

34、2.1生物柴油標準中的各項指標分析我國第一個柴油機用生物柴油標準（柴油機燃料調和用生物柴油(bd100)gb/t 20828-2007）中包括很多指標，有些指標是與柴油共有的，包括密度、運動粘度、閃點、冷濾點、硫含量、10%蒸余物殘?zhí)?、（硫酸鹽）灰分、水含量、機械雜質、銅片腐蝕、十六烷值、氧化安定性、酸值、90%回收溫度、低溫流動性等；還有一些指標是生物柴油所特有的，中有的指標，包括游離甘油含量、總甘油含量；gb/t 20828-2007中沒有的指標，總酯含量、甘油單酯含量、甘油二酯含量、甘油三酯含量、甲醇含量、碘值及多元不飽和脂肪酸甲酯的含量、磷含量、堿及堿土金屬含量等。另外，還有一些額外的

35、指標，包括燃燒熱值、潤滑性等，是可以選擇的。2.2 我國生物柴油標準和國外主要生物柴油標準對比我國的gb/t 20828-2007和歐盟的en 14214-2005、德國的din v 51606和美國的astm 6751-03對比見表3-2-1和表3-2-2。我國標準gb/t 20828-2007中，共有16項指標：密度、粘度、閃點（閉口）、冷濾點、硫含量、10%蒸余物殘?zhí)?質量分數)、硫酸鹽灰分、水含量、機械雜質、銅片腐蝕、十六烷值、氧化安定性、酸值、游離甘油含量、總甘油含量、90%回收溫度。這些指標涵蓋了生物柴油的主要性能。從表3-2-1中可以看出，這些指標與對比的3個標準規(guī)定的指標相近或

36、相同。表3-2-1 我國和國外主要生物柴油標準對比（我國標準gb/t 20828-2007中有的指標）指標及單位歐盟德國美國中國en 14214-2005din v 51606astm 6751-03gb/t 20828-2007密度/(g/cm)0.86-0.900.875-0.900.82-0.90粘度(40c)/(mm/s)3.5-5.03.5-5.01.9-6.02.0-4.5閃點(閉口)/c 不低于120110130130冷濾點/c各國不同春季：0/夏秋季： -10/冬季：-20報告硫含量(質量分數)/ppm 不大于101015s500:500/s50:5010%蒸余物殘?zhí)?質量分數

37、)/% 不大于0.30.30.3硫酸鹽灰分(質量分數)/% 不大于0.020.030.020.020水含量(質量分數)/ppm 不大于500300500500機械雜質無銅片腐蝕(3h，50c)/級 不大于1131十六烷值 不小于51494749氧化安定性(110c)/h 不小于66酸值/(mgkoh/g) 不大于0.50.50.50.8游離甘油含量(質量分數)/% 不大于0.020.020.020.020總甘油含量(質量分數)/% 不大于0.250.250.240.24090%回收溫度/c 不高于360360 另外，一些發(fā)達國家已相繼建立了生物柴油相關標準，包括生物柴油抗氧化添加劑、原料儲存、

38、隔油池垃圾的收集、運輸、處理等一系列完備的標準體系。表3-2-2 我國和國外主要生物柴油標準對比（我國標準gb/t 20828-2007中沒有的指標）指標及單位歐盟德國美國中國en 14214-2005din v 51606astm 6751-03gb/t 20828-2007總雜質/(mg/kg) 不大于2420濁點/c報告ccr 100%(質量分數)/% 不大于0.050.05甲醇含量(質量分數)/% 不大于0.200.3酯含量(質量分數)/% 不小于96.5甘油一酯(質量分數)/% 不大于0.80.8甘油二酯(質量分數)/% 不大于0.20.4甘油三酯(質量分數)/% 不大于0.20.4

39、甘油(質量分數)/% 不大于0.020.020.02亞麻酸甲酯(質量分數)/% 不大于12碘值 不大于120115c(x:4)和更大分子量的不飽和酯(質量分數)/% 不大于1磷含量/(mg/kg) 不大于101010堿度/(mg/kg) 不大于52.3生物柴油的標準體系建議2.3.1完善燃料調和用生物柴油的標準1）制訂適合我國國情的游離甘油含量和總甘油含量的檢測方法國家標準，替代gb/t 20828-2007柴油機燃料調和用生物柴油(bd100)中采用的美國標準astm d 6584。2） 制訂適合我國國情的氧化安定性檢測方法國家標準，替代gb/t 20828-2007柴油機燃料調和用生物柴油

40、(bd100)中采用的歐洲標準en 14112。3）在修訂gb/t 20828-2007柴油機燃料調和用生物柴油(bd100)時，應添加甲醇含量、甲酯含量、甘油一酯含量、甘油二酯含量、亞麻酸甲酯含量和磷含量等指標要求及其試驗方法。2.3.2建立生物柴油/柴油混合燃料的標準1）制訂適合我國國情的生物柴油/柴油混合燃料的國家或行業(yè)標準，典型配比為5%和20%，其中，5%為低比例配比，主要用于改善柴油的潤滑性；20%為推薦比例配比，主要用于降低柴油的硫含量、提高柴油的十六烷值和降低碳煙排放等用途。2）在制訂生物柴油/柴油混合燃料標準時，要兼顧柴油和生物柴油的特點。2.3.3建立燃料調和用生物柴油生產

41、和性能改進劑相關標準1）制訂適合我國國情的生物柴油原料儲存的標準。2）制訂適合我國國情的生物柴油儲運的標準。3）制訂適合我國國情的生物柴油添加劑標準。2.3.4建立生物柴油應用相關標準1）制訂適合我國國情的生物柴油安全管理規(guī)范，內容包括生物柴油及其混合液的裝卸、調配、銷售、安全與消防等。2）制訂適合我國國情的生物柴油汽車技術條件，內容包括技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等。3）制訂適合我國國情的生物柴油汽車相關部件技術條件，主要包括燃油泵、濾清器、燃油管路等部件。3汽車使用生物柴油/柴油混合燃料的相關政策措施研究3.1我國推動生物柴油發(fā)展的相關政策措施為了促進生物柴油產業(yè)的快速發(fā)展，我國制定了一系

42、列鼓勵和推動生物柴油發(fā)展的產業(yè)政策：2007年國家頒布了生物產業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃。2006年，財政部、國家發(fā)改委等五部門聯合印發(fā)了關于發(fā)展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見。2006年，財政部出臺了可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法。 與此同時，各地方政府也出臺了相應的政策，采取了具體措施，推動生物柴油產業(yè)的發(fā)展：北京市政府將歐仕邦(o.s.pont)北京有限公司結合現代工程技術設計的“復合離子液體催化交聯法生物柴油”生產線，納入北京市政府處理廢油脂授權體系。江蘇省提出了要堅持富民優(yōu)先、科教優(yōu)先、環(huán)保優(yōu)先、節(jié)約優(yōu)先的發(fā)展戰(zhàn)略方針，并將回收利用廢餐飲油，作為江蘇省“四個優(yōu)先”發(fā)展戰(zhàn)略方針

43、中的具體內容之一。四川省利用麻瘋樹果實為原料建成了設計能力10萬噸的柴油加工廠，現年生產2萬噸，并制定了企業(yè)標準。 3.2 生物柴油在營運車輛上的應用及存在問題3.2.1應用現狀由于我國生物柴油的發(fā)展還處于起步階段，生物柴油在營運車輛上的應用還沒有真正實現。國內一些研究單位對生物柴油的燃燒特性、生物柴油和柴油、汽油的調和特性等，都進行過比較系統(tǒng)的研究。但是，生物柴油在營運車輛道路運行的試驗并沒有規(guī)范、系統(tǒng)的進行，當然，更沒有步入實際應用的階段。 但是，值得指出的是，由于對生物柴油流通管理上的滯后，有一部分生物柴油已經通過灰色的渠道，流入到個別小型的加油站，與礦物柴油一起摻和銷售，作為混合燃料，

44、在汽車上使用了。3.2.2存在的主要問題1）原料資源尚不落實2）技術產業(yè)化基礎薄弱3）產品市場競爭力不強4）政策和市場環(huán)境不完善5）流通不暢限制了生物柴油在營運車輛的使用3.3推動生物柴油在營運車輛使用的政策建議3.3.1制定政策 促進生物柴油產業(yè)的健康發(fā)展1）調動生產積極性，發(fā)展產業(yè)規(guī)模2）加強監(jiān)管，保證質量3.3.2理順流通體系 保障油品供應1）市場化運作，敞開收購2）培育持續(xù)穩(wěn)定的市場需求，疏通銷售渠道3）建立健全收購流通體系，保障供應暢通4）努力促成優(yōu)質生物柴油在加油站系統(tǒng)的銷售3.3.3 制定優(yōu)惠政策 調動使用積極性1）先行試點，逐步推廣2）政策導向，強力實施3）經濟杠桿，利益驅動

45、2626第四章 效益及前景1 使用生物柴油/柴油混合燃料的社會效益通過本項目的試驗研究，推廣使用混合燃料，將會有明顯的社會效益，主要表現在：目前我國能源形勢嚴峻，發(fā)展柴油替代能源迫在眉睫。推廣應用生物柴油可以極大地緩解我國交通燃料對石化柴油的過分依賴，有利于改善我國的能源結構和能源安全。我國規(guī)劃生物柴油的年產量2010年為200萬噸，2020年為1200萬噸，相應地，可分別替代200萬噸和1200萬噸石化柴油。這樣可以大幅度緩解柴油進口壓力，充分滿足柴油車的需要。以西安公交六公司306路的16噸級歐舒特柴油車為例，按平均百公里油耗30l/100km、日行駛里程300公里、日耗油量90升計算，燃

46、用bdg25，單車每年可替代柴油6.82噸。若該線路上所有30輛柴油車都燃用bdg25混合燃料，每年可替代柴油204.6噸。2 使用生物柴油/柴油混合燃料的經濟效益通過本項目的試驗研究，推廣使用混合燃料，將會有明顯的經濟效益，以本項目的試驗結果計算：按2008年11月3日市場價，生物柴油（脂肪酸甲酯）市場售價約為5000元/噸、0#柴油報價（北京市場中油報價）為7000元/噸、無水乙醇市場批發(fā)價為7000元/噸。按照bdg25的摻混比折算，每噸生物柴油混合液bdg25成本價格約為6600元/噸，比柴油低400元/噸，即降低5.71%。按本項目的試驗結果，暑、暖、寒三季試驗油耗，燃用bdg25的

47、百公里油耗較柴油高2.43%。以公交六公司306路16噸級歐舒特柴油車計算，按平均百公里消耗30l/100km柴油、日行駛里程300公里、年300工作日計算，單車每日可節(jié)約18.21元，年可節(jié)約5463元。若306線路上所有30輛柴油車都使用混合燃料，每年可節(jié)約16.39萬元。根據國家統(tǒng)計局于2009年初公開發(fā)布的我國2008年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報顯示，2008年年末全國民用汽車保有量達到6467萬輛，柴油車在汽車保有量中的比重為23.7%，即柴油車保有量達到1532萬。若都使用生物柴油混合液bdg25，平均單車油耗、日行駛里程、年工作日及燃料價格水平都按照以上標準來計算，年可替代柴油1

48、0448.24萬噸、節(jié)約燃油費用836.93億元。3 使用生物柴油/柴油混合燃料的方便性本項目為了保證試驗數據的準確可比，在試驗前對試驗車輛進行了常規(guī)的保養(yǎng)維護，更換機油和“三濾”（空氣濾清器、柴油濾清器和機油濾清器），對發(fā)動機及相關的零部件沒有進行任何的改造。對運行組織管理和車輛維修保養(yǎng)制度也沒有進行任何改動，車輛正常參與生產運營。試驗結果表明，汽車燃用混合燃料時，車輛技術管理仍執(zhí)行現有的各項制度即可。因此，使用混合燃料與使用柴油一樣方便。4 使用生物柴油/柴油混合燃料的環(huán)境效益使用生物柴油混合液bdg25，不僅可以減少柴油汽車的有害排放物、緩和柴油汽車面對的環(huán)保壓力，有利于改善環(huán)境。而且可

49、以大幅降低煙度排放和溫室氣體co2排放，以本項目的試驗結果計算：煙度排放降低達到17%以上；如果忽略不計生物柴油原料（主要指植物原料）在成長過程中吸收的co2量與生物柴油在燃燒過程產生的co2量，那么根據bp中國碳排放計算器提供的資料：“節(jié)約1kg柴油=減排3.06kgco2”。若2008年柴油車保有量都使用生物柴油混合液bdg25，按照上述的推算，年可節(jié)約柴油10448.24萬噸，年可減少溫室氣體co2排放31971.61萬噸。具有非常顯著的環(huán)境效益。5 生物柴油/柴油混合燃料的推廣應用前景生物柴油/柴油混合燃料的應用具有非常廣闊的市場前景。通過本項目的研究可知，在必要的應用技術支撐下，生物

50、柴油/柴油混合燃料作為一種新能源在道路運輸領域可以獲得廣泛的應用。首先，2005年我國的柴油需求量達到9600萬噸，2010年和2015年將分別超過1億噸和1.3億噸。在柴油消費結構中，柴油車約占24%，年用油約2400萬噸。在未來15年中，由于汽車柴油化進程和農業(yè)機械化的迅速發(fā)展，我國的柴、汽油消費比例仍會進一步增大，將由目前的1.75:1上升到2:1左右。目前我國的石油進口量已達石油總消耗量的42.9%以上。預計我國原油需求至少以4%的速度增長，但同期國內原油產量增長難以超過2%。據預測，中國原油需求，2010年、2015年、和2020年分別為3.1億噸、3.5億噸和4.0億噸。而中國的原

51、油產量2020年只能達到2.0億噸的規(guī)模。因此，到2010年和2020年，我國需要進口石油1.5億噸和2.0億噸，即缺口分別為43%和50%。按保守估計，若柴油需求量與石油需求量的增長速度一樣，則2010年和2020年需要柴油1.168億噸和1.729億噸，柴油缺口分別為5022萬噸和8645萬噸。從長期看，缺口會越來越大，推廣生物柴油，可以有效地補充柴油供應的缺口。其次，生物柴油不僅可以應用于柴油車，在水運、農用車、農業(yè)、漁業(yè)、鐵路運輸和發(fā)電等領域，只要是消耗柴油的場所，都可以應用。據有關資料，我國生物柴油的年產量2010年為200萬噸，2020年為1200萬噸。若按本項目所提出的bdg25

52、組成調配混合燃料，則2010年即可提供混合燃料1000多萬噸；2020年可提供混合燃料6000多萬噸總結與展望1 總結1.1 研究成果本項目按計劃進行了生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性研究、生物柴油/柴油混合燃料應用技術研究和生物柴油/柴油混合燃料應用相關標準政策研究，完成了道路運輸新能源生物柴油應用技術研究科技項目任務書中規(guī)定的各項任務，提交了如下研究成果：課題研究報告及實驗室試驗研究和道路運行試驗研究兩個分報告；附件1-汽車燃用生物柴油/柴油混合燃料的應用技術方案；附件2-汽車生物柴油/柴油混合燃料的標準體系建議；附件3-營運車輛應用生物柴油/柴油混合燃料的相關政策建議。1.2主要研究內容本

53、項目按通過實驗室試驗研究和道路運行試驗研究相結合的方法，對生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性、生物柴油/柴油混合燃料應用技術和生物柴油/柴油混合燃料應用相關標準政策建議，進行了全面、系統(tǒng)的研究，其成果具有顯著的新穎性、先進性和獨創(chuàng)性。主要研究內容如下： 1.2.1生物柴油/柴油混合燃料摻燒特性研究全面研究了生物柴油的理化性能、發(fā)現了一些問題，并進行了改進研究；研究了生物柴油的噴霧特性和燃燒特性；確定了生物柴油與柴油混合燃料的最佳配比；確定了bdg25的最優(yōu)噴油提前角。主要結論有以下幾點。（1）生物柴油與柴油具有良好的互溶性，無需添加助溶劑即可以任意比例混合。（2）低摻混比（摻混比25%）的混合燃料

54、，粘度和餾程溫度與柴油相當，基本能滿足燃料霧化與蒸發(fā)性能的要求。（3）生物柴油的冷濾點僅與0#柴油相當，所以在嚴寒季節(jié)和寒冷地區(qū)使用時，需添加低溫流動性能改進劑或與低標號的柴油混合使用。（4）隨著生物柴油摻混比的增加，燃料粘度增大，噴霧錐角變??；霧化油滴的平均直徑增大。（5）發(fā)動機燃用生物柴油與燃用柴油相比，粗暴程度略有改善。（6）發(fā)動機在燃用bd20bd30時，動力性、燃油經濟性、co、hc和nox排放均與燃用柴油時基本相當，煙度排放降低約10%。（7）本研究確定的生物柴油與柴油混合燃料的建議最佳配比為bdg25，該改性燃料的各項理化特性指標能夠達到車用柴油國標gb/t 19147-2007的要求。（8）由于bdg25添加有乙醇，不僅霧化油滴的平均直徑小，小顆粒油滴的尺寸分布多，而且油滴的均勻度也好。（9）bdg25