张义俊，刘文福

(河南农业职业学院，河南 郑州 451450)

0 引言

地沟油通常指用餐厨废弃物、肉类加工废弃物和检验检疫不合格畜禽产品等非食品原料生产、加工的油脂。地沟油最大来源为城市大型饭店下水道的垃圾泔水油，新闻多次报道，泔水油经不法厂商进行粗略加工重返餐桌成为餐饮廉价用油，形成黑色利润链。粗略加工后的地沟油主要成分是甘油三脂和各种致病、致癌物质，给人民生活带来极大的危害，造成严重的食品安全问题。

按照《国务院办公厅关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》(国办发〔2010〕36号)要求，各地不断加大打击力度、强化源头治理，以餐厨废弃物为原料制售劣质食用油的违法犯罪活动得到遏制。要想彻底截断地沟油重返餐桌的途径，必须建立长效机制的治理措施和方法，以推动废油的无害化处理和资源化利用，引导资源转化企业适度规模经营并给予税收优惠政策。本文把生物质油-甲醇(BM)，生物质油-柴油(BD)两种混合油分别以不同的比例应用于气、油两用蒸汽式取暖锅炉上，对每种混合燃料的燃烧特性和废气排放物组成进行测定，结合经济效益和环境效益得出最佳混合比，实践验证地沟油可以作为锅炉燃料原材料进行推广和应用，为可再生能源的应用开辟新的应用途径提供理论依据。

1 材料和方法

试验用锅炉为合作企业加热供暖油气两用蒸汽锅炉，借助于比例阀调节试验用混合燃料的比例。实验用锅炉自动控制系统保证燃料燃烧所提供的热量满足对锅炉输出蒸汽负荷的需求，相关运行参数包括燃料消耗量、雾化送风量和引风量，通过调节鼓风机的送风量和进气量的比例，确保锅炉的最佳燃烧状态。图1为燃料混合燃烧示意图。

图1 燃料混合燃烧示意图

试验用0号柴油、地沟油(生物质油)和甲醇主要燃烧参数见表1。根据腐蚀指标酸值的大小可知，燃料对锅炉腐蚀性可以忽略不计。根据生物质油和甲醇、柴油两种燃料的互溶性，目标试验用油设定为：BM10(生物质油10%，甲醇90%)，BM40，BM60，BM80；BD10(生物质油10%，柴油90%)，BD30，BD50，BD70。记录燃料消耗率、加热效果及燃烧尾气排放，加热效果以相同工况条件下、相等加热时间内不同燃料加热下输出蒸汽温度来衡量。

表1 三种燃料主要燃烧指标

混合燃料的配比通过比例调节阀控制，加热数据通过控制面板读取，时间的设置通过控制模块输入。锅炉自带燃烧尾气检测仪，数据反馈至控制单元，可直接进行读取。

2 结果与分析

2.1 混合燃料理化参数的变化

由于甲醇、柴油、生物质油三种燃料的制取冶炼的特殊性，其燃烧特征参数不同。生物质油含碳量介于甲醇和柴油之间，热值介于两组分的热值之间，由于其主要成分为脂肪酸酯相对比较稳定，故其具有较好的稳定性，闪点较高，安全便于储运。甲醇易挥发，热值低，具有低的黏度、闪点、十六烷值。因此，甲醇混合生物质油有利于降低生物质油的黏度，增强了燃料流动性，利于燃料雾化，减低了生物质油原有的闪点，利于燃料点火燃烧。燃料在通过燃烧器燃烧过程中，BM燃料在燃烧器启动打火开始，随着甲醇含量增多，燃料越容易着火，火焰长度越大，主要原因在于，甲醇能够降低生物质油的运动黏度；燃烧器喷嘴附近随着甲醇含量由多变少，金属出现腐蚀痕迹。相对BM燃料，BD燃料燃烧火焰更大，但随着生物质油含量增多，燃烧点火越来越困难，BD70燃料需要对进气增压促进雾化并外加火焰引燃才能燃烧。混合燃料理化参数测定值如表2所示。

表2 混合燃料理化参数测定值

2.2 排放特性分析

柴油和生物质油的混合燃料燃烧排放特性结果基本和其在柴油机上的燃烧接近。甲醇和生物质油的混合燃料燃烧排放测量值见表3。随着甲醇含量变化，燃烧废气中颗粒物PM含量变化不大，主要原因如下：甲醇含量多，燃料黏度小易雾化，燃烧充分；甲醇含量减少，由于生物质油含氧量增多，燃烧充分；甲醇和生物质油均属于绿色可再生燃料，对燃烧器腐蚀很小，几乎不含固体杂质颗粒。

由表3中数据可以看出：燃烧废气中SO2含量随着生物质油增多降低，说明生物质油中硫化物含量少于甲醇中的硫化物含量，主要原因在于实验用甲醇为粗炼，其含有的硫化物较多；柴油本质上是矿物油，含有较多的硫，燃烧尾气中SO2较多；随着生物质油增多氮氧化物增多，这说明燃料中含氧量增多，燃烧多余的氧和空气中的氮结合是燃烧废气中NOx含量增多的主要原因。

表3 混合燃料燃烧排放测量值 ×10-6

2.3 锅炉供暖参数分析

调节燃烧器喷油嘴控制燃料消耗率，在相同燃料消耗率的条件下，对于BM燃料，随着甲醇含量的增多，锅炉输出水温稍有降低，BM80时的最高温度92 ℃，BM10时的最低温度88 ℃；对BD燃料，随着柴油含量的增加，锅炉输出水温逐渐升高，BD10时的最高温度96 ℃，BD70时最低温度92 ℃。从而说明柴油、生物质油、甲醇三种燃料，随着含碳量减少燃烧热值依次降低。

3 结论

生物质油作为可再生燃料，与柴油、甲醇混合既可以用于汽车燃料也可以用于工业锅炉燃烧取暖。由于三种燃料不同的物化参数，甲醇和柴油可以作为稀释剂和生物质油混合，混合后的物化参数稍有变化，改变了甲醇低闪点的缺陷，甲醇和柴油低黏度和高的流动性改善了生物质油高黏度和低流动性的弊端，生物质油高的含氧量促进了柴油的完全燃烧。

当生物质油含量大于50%后，燃烧器原有点火系统不易动作，辅助空气雾化和手动点火后，混合燃料仍可以正常燃烧。相同燃料消耗率的条件下，混合燃料都能满足基本供暖要求，输出水温可达到95 ℃。鉴于此，本项目在后续研究中针对燃烧器结构给予改进创新，设计出适用于生物质油高黏度燃料的专用燃烧器。