车用生物柴油在山西省的发展现状与前景

宋 捷 ，张 冲

（1.山西机电职业技术学院 汽车工程系，山西 长治 046000）

随着汽车工业的快速发展，我国的汽车保有量迅速上升，巨大的汽车保有量在促进经济发展的同时，也带来了石油消耗量增大、能源告急、环境恶化等问题。而作为柴油替代能源的生物柴油，以其较为优越的车辆使用性能和环保性能受到了世界各国研究人员的重视。

许多国家制定了生物能源发展规划，如美国“生物技术路线图”提出，到2020年生物燃料占总燃料的10%；欧盟计划到2020年生物燃料占总燃料的20%。此外，日本、印度、巴西也分别制定 “阳光计划”、“绿色能源工程计划”、“酒精能源计划”等。中国政府已将“节能减排”提升到国家战略的高度，规划在2020年时，可再生能源占能源总消耗的8%，汽车替代能源比例达20%。国家“十一五”863计划中，《生物柴油汽车适应性研究》等课题（2007～2008）已完成。山西省在转型跨越发展的背景下，生物柴油是继天然气和乙醇之后的最有可能大规模应用的车用替代燃料；若要实现2020年替代能源的目标，必须尽早考虑生物柴油的应用。

1 生物柴油车用特性

1.1 生物柴油的排放性

生物柴油是一种可再生燃料资源，它是以植物油脂或动物脂肪油、废弃食用油等为原料，与醇类(甲醇、乙醇)经酯交换反应获得高级脂肪酸的低碳烷基酯混合物，其物化性能与矿物柴油相似。

经过前期的研究，对豆油、菜籽油、动物油脂三种生物柴油混合燃料在柴油发动机上的排放性能进行了研究。图1和图2所示是课题组与英国巴斯大学动力与车辆研究中心课题合作中的部分试验结果，该结果表明不同混合比例和不同种源的生物柴油混合燃料燃用于发动机时，发动机排放性能有较大的差别；但从图中可以明显看出随着生物柴油在生物柴油混合燃料中比例的上升，CO排放量显著下降，NOx排放量有所上升。通过前期文献的阅读，燃用生物柴油的柴油发动机CO、

图1 CO排放改变情况

CH、碳烟的排放都有显著的下降，且没有S02等硫的化合物

的排放，但NOx排放量小有上升。总体来说生物柴油的使用使得柴油发动机的排放有较大的改善，对环境的污染变小。通过前期文献的阅读，燃用生物柴油的柴油发动机CO、

CH、碳烟的排放都有显著的下降，且没有S02等硫的化合物的排放，但NOx排放量小有上升。总体来说生物柴油的使用

使得柴油发动机的排放有较大的改善，对环境的污染变小。

图2 NOx排放改变情况

1.2 生物柴油的喷油特性

根据前期试验及文献研究，燃用发动机在转速和负荷相同的情况下：喷油提前角增大。随着混合燃料中生物柴油含量的增加，喷油提前角变大。在发动机供油系统未做任何改动和调整，在相同的供油提前角下，由于喷油延迟期的不同导致喷油提前角发生变化。生物柴油的密度比柴油大，因此随着燃料中生物柴油含量的增加，燃油的密度增大。燃料的密度越大，可压缩性越小，压力波在燃料中的传播速度增加，由出油阀端传播到喷油器端所需的时问缩短，导致燃料的喷油延迟期减小，喷油提前角增大。而喷油提前角增大，使燃烧始点提前，导致燃烧室的最大压力和最高温度变大。

最高喷油压力增大。生物柴油高压油管最大喷油压力高于矿物柴油，在相位上先于矿物柴油达到最大值。这是因为，与矿物柴油相比，生物柴油密度大，柱塞压油行程相同时密度较大的生物柴油会产生更高的燃油压力，导致喷油压力增高。随着燃料中生物柴油含量的增加，高压油管最高喷油压力增大。在低速负荷特性也可发现此规律，且随着负荷的增加，喷油压力增加的趋势更加明显。生物柴油含量越多的混合燃料，在相位上越先达到最高喷油压力，且随着发动机转速的增加，这种趋势更加明显。较高的喷油压力有利于燃油雾化，缩短滞燃期和降低排气污染。

喷油量增加。发动机燃用不同比例生物柴油混合燃料时，随着混合燃料中生物柴油含量的增加，喷油持续期变长。与柴油相比，较高的喷油压力和较长的喷油持续期使得生物柴油具有更多的循环喷油量。这个结论与发动机燃油消耗量的测量数据吻合。随着混合燃料中生物柴油含量的增加，循环喷油量明显增加。可见，即使在全负荷柱寨行程相同的条件下，由于燃油性质的不同，导致生物柴油的循环喷油量增加。

1.3 生物柴油的动力性

生物柴油的十六烷值普遍在50~60之间，发火性较好，本身的质量热值比矿物柴油要小，但生物柴油的密度一般比矿物柴油要大，这样生物柴油的体积热值基本与矿物柴油相当，在与矿物柴油体积相同时，燃用生物柴油的发动机的动力性还是会有一定的下降，随着生物柴油混合燃料中生物柴油比例的上升，下降的趋势越明显。

2 生物柴油在山西省的发展形势

2.1 山西省生物柴油发展的现状

山西省作为成品油纯消费省份，主要依靠外调保证需求。为缓解我省油品全部依靠外援的被动局面，面对石油资源严峻形势，及配合新能源的开发，应当力求自给一部分，这才是上上策。当前能源紧张的是柴油，而且我省义是柴油消费大户。虽然我省通过煤炼油及二甲醚生产，可以解决部分柴油或其替代品，但仍满足不了省内需求，燃料多元化还要加强。生物柴油是继天然气和乙醇之后的最有可能大规模应用的车用替代燃料。

我国现有生物柴油生产企业中，产能在3万吨/年以上的有30余家，10万吨/年以上的有6家。 而在山西省目前仅有两个设计生产能力为年产5万吨/年的生物采用项目，分别由永济市宏远化工公司和山西恒宏再生能源有限责任公司建设和经营。两个项目投产以来出现了产量低、产能利用率低、销量少、亏损经营、停产等问题。

2.2 山西省生物柴油发展的前景分析

针对以上山西生物柴油的发展现状，我省生物柴油产业要进一步跨越发展，需注意以下几点问题：①加大政策支持。通过政府政令和法案，支持生物柴油的生产和消费，并采取补贴、免税等措施使生物柴油产业迅速的发展起来。②加大宣传力度，先在公共交通领域车辆推广生物柴油混合燃料。通过媒体等渠道，宣传生物柴油的基本知识，并在我省的公共交通领域车辆首先利用B5（含生物柴油5%的石化柴油）生物柴油混合燃料，逐步向全市柴油车辆推广。

3 结语

经实验论证，作为一种可部分或完全替代石化柴油的产品,生物柴油在环保、可再生、安全等方面所表现出来的优点毋容置疑，且在低比例生物柴油混合燃料的使用中，无需对车用发动机进行任何改动。山西省在转型跨越发展的大背景下，应尽快制定完善相应的生物柴油发展配套政策，整合全省的生物柴油资源，大力推广汽车对生物柴油的使用。必将对山西省的经济绿色循环发展，能源安全和环境保护产生较大的推动作用。

[1]S.Kent Hoekman．Biofuels in the U.S.Challenges and Opportuni ties[J]．Renewable Energy,2008,（4）．

[2]宋捷.生物柴油混合燃料混合比车载检测方法研究.吉林大学硕士论文，2009.

[3]赵校伟，韩秀坤等.生物柴油喷雾特性试验研究[J].内燃机工程，2008，(29).