生物柴油普通调合燃料地方标准编制说明(doc 29页).doc

附件1：生物柴油普通调合燃料（B10）云南省地方标准送审稿及编制说明昆明理工大学云南省产品质量监督检验研究院云南盈鼎生物能源股份有限公司2011年12月生物柴油普通调合燃料（B10）云南省地方标准送审稿编制说明（一）任务来源，起草单位，协作单位，主要起草人1.1 任务来源本项目名称为B10和B20生物柴油地方标准的制定，是云南省发展和改革委员会批准的2010年第三批省预算内投资计划项目。1.2 起草单位起草单位为昆明理工大学、云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司。1.3 主要起草人表1 主要起草人情况项目或者课题负责人包桂蓉性别女年龄42专 业热能与动力工程职务和职称教授主要起草人分工姓名年龄职称专业包桂蓉42教授热能与动力工程起草人王 华46教授热能与动力工程起草人张学忠52教授级高工分析化工起草人林 海43高工食品工程起草人 理化试验苏有勇42副教授有机化工起草人沈颖刚45教授汽车工程起草人 台架试验王 宁47工程师轻化工起草人 理化试验吕 勃56高工化工机械起草人范少朋40工程师化学工程起草人 理化试验（二）制（修）订标准的必要性和意义制定B10生物柴油地方标准可以促进云南省生物柴油产业的发展，缓解石化柴油的供需矛盾。云南属无油地区，所使用的石油基燃料全部从外省调运，成本高，能源供给受到国内外各种因素的制约。由于云南特殊的地理环境，山高坡大，地形复杂，我省交通运输主要以公路为主，柴油的需求量远大于汽油的需求量，柴油/汽油比接近3:1，柴油供给量的需求和短缺矛盾对我省的工农业生产和经济发展具有重大影响。基于柴油供给量的需求和短缺矛盾突出的难题，云南省政府相关部门已启动生物柴油的产业发展规划及应用技术基础研究等工作，以充分利用我省地域与自然资源优势，是近年来决定发展的最大的农业新兴产业。我国一直未能形成生物柴油的规模产业化的一个关键原因之一就是没有制定生物柴油统一加入量的强制标准。目前世界上使用生物柴油的方式主要是将生物柴油与石化柴油按照一定的比例调配而成的，其中生物柴油占调配后混合总体积的2%20%不等。因此最终能够使生物柴油走进加油站还需要B5(5生物柴油：95石油基柴油) 、B10(10生物柴油：90石油基柴油)或B20(20生物柴油：80石油基柴油)标准的颁布实施。美国、欧盟、日本、韩国等国家和地区都颁布了含一定生物柴油的调和燃料的标准，大大促进了生物柴油的发展。我国2011年2月正式实施了首部生物柴油调合燃料产品标准生物柴油调合燃料（B5）（GB/T 25199-2010），就是由2%5%的生物柴油与98%95%的石油柴油配制而成的柴油机调合燃料，是将生物柴油真正引入能源市场的一次有益尝试。云南作为国家重点发展生物柴油的三个省份之一，却没有相应的地方标准，产品无法进入加油站，生物柴油企业生产严重受阻，有些企业甚至到了破产的边缘。因此，通过本项目的实施，制定出适合云南省的生物柴油强制性地方标准，生物柴油加入量适当增加，考虑在10%和20%，以云南省目前的柴油使用量，将为生物柴油提供一个广阔的出路，促进我省生物柴油产业的发展，同时也能在一定程度上缓解柴油的供需矛盾。制定生物柴油地方标准可以促进云南省生物柴油技术和销售市场有序发展。由于云南省没有生物柴油的地方标准，一方面在很大程度上限制了生物柴油的推广应用，另一方面也使得生物柴油产业鱼龙混杂，生产和使用混乱无序。不同的企业由于采用的原料和工艺不同，产品性能指标差异很大，对云南省生物柴油生产技术和市场的发展极为不利。因此，为促进我省生物柴油技术开发和应用的健康有序发展，制定生物柴油地方标准是非常重要和紧迫的。制定生物柴油地方标准有助于增加农民的收入。欧盟的成功经验表明，发展生物柴油是农产品一加工一工业品的发展模式。地方标准的制定在促进了云南省生物柴油产业发展的同时，还可以创造大量就业机会，促进农业劳动力向第二和第三产业转移，带动农村及周边地区的经济发展。同时通过制定B10调合生物柴油的强制性地方标准，扩大了以小桐子油、橡胶籽油等植物油为原料生产的生物柴油的应用比例，增加了对生物柴油油料作物的需求，促进农民种植油料作物的积极性，增加农民收入。制定生物柴油地方标准有利于我省生态环境的保护，解决地沟油返回餐桌的问题。生产生物柴油的能耗为柴油的1/4，可显著减少燃烧污染排放；生物柴油无毒，生物降解率高达98%，降解速率是石油柴油的两倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；生物柴油和石油柴油相比，可减少燃烧时的所有主要污染物排放，尾气排放指标满足严格的欧洲3号标准；生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中，可以减少温室气体排放。利用废食用油生产生物柴油，可以减少肮脏的、含有毒物质的废油排入环境或重新流入食用油系统；在适宜的地区种植油料作物，可保护生态，减少水土流失。因此通过本项目的进行，制定B10调合生物柴油的强制性地方标准，适当增加生物柴油的掺混比例，可在一定程度上减少燃用石化柴油对环境带来的污染问题，有利于保护我省的生态环境。综上所述，为链接我省生物柴油的产业发展规划及应用推广，制定B10调合生物柴油地方标准，对推动云南经济建设和节能减排的可持续发展、生物柴油能源的有效利用、能源结构的调整、减少内燃机有害排放物具有实际意义和战略意义。（三）主要起草过程为促进我省生物柴油技术开发和应用的健康有序发展，2010年11月云南省发展和改革委员会云南省发改委批准由昆明理工大学作为承担单位，云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司作为参加单位，共同制定“B10和B20生物柴油调合燃料云南省地方标准”。从项目批准下来，课题组就开始准备相关的试验研究工作，调查国内外有关文献和标准方法，收集省内以地沟油、小桐子油和橡胶籽油为原料的生物柴油工业样品和0号普通柴油样品。云南盈鼎生物能源股份有限公司负责生物柴油样品制备和调合燃料的车辆实际使用试验，云南省产品质量监督检验研究院负责生物柴油样品部分理化指标的分析，部分指标委托国家石油石化产品质量监督检验中心进行分析，昆明理工大学负责调合燃料的发动机台架及汽车整车道路性能试验。经过一年的研究工作，于2011年12月初，由昆明理工大学、云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司共同起草完成了生物柴油普通调合燃料（B10）的云南省地方标准标准的征求意见稿以及编制说明。对标准的征求意见稿向省内11位相关领域的专家征求了意见，对意见的处理情况见征求意见稿意见汇总处理表。根据意见和建议的情况，对标准征求意见稿进行了修改，完成了标准的送审稿以及编制说明。（四）制（修）订标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系4.1 制订标准的原则根据云南省发改委下达的任务，考虑到云南省制备生物柴油的主要原料，以及为地沟油找到一个合理的出路，收集了云南省已经实现工业生产的以小桐子油、橡胶籽油及地沟油为原料生产的生物柴油样品和在云南省内销售的0号石油柴油产品，对样品以及调合后的样品的各项性能进行分析，同时对调合燃料进行了发动机台架试验和机场道路试验。依据以上数据，再参考了国内外的生物柴油标准和我国现行的石油柴油国家标准而综合确定了云南省调合生物柴油强制性地方标准。标准的制定符合现行有关法律、法规的规定，符合云南省地方标准管理办法对制定地方标准的有关要求，能与现行有关国家标准、行业标准有机衔接。结合即将公布的云南省人民政府关于做好地沟油制生物柴油工作的指导意见，考虑到能源标准的基础性、普遍性、社会敏感性，建议将该标准设定为部分强制性地方标准。4.2 制订标准的法规政策依据制定本标准依据的法规政策有可再生能源发展“十一五”规划（发改能源2008610号）、云南省能源产业发展规划纲要（20092015）、云南省生物柴油产业发展规划(20112020年)和云南省“十二五”地沟油生产生物柴油发展规划。（五）主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述本标准制定过程中收集了省内各种不同的生物柴油和石油柴油样品，样品的情况见表2。表2 生物柴油和石油柴油样品情况生物柴油编号样品情况石油柴油编号样品情况1小桐子油生物柴油a0号普通柴油12地沟油生物柴油b0号普通柴油23橡胶籽油生物柴油用10体积的BD100生物柴油与90体积的石油柴油调合为B10生物柴油调合燃料，样品情况见表3。表3 生物柴油调合燃料B10样品情况B10编号样品情况B10-1b10%小桐子油生物柴油1，90% 0号普通柴油bB10-2a10%地沟油生物柴油2，90% 0号普通柴油aB10-3a10%橡胶籽油生物柴油3，90% 0号普通柴油a5.1 类别和牌号的划分硫是增加柴油发动机排放物中CH、CO，特别是可吸入颗粒物（PM）的最有害元素，所以降低柴油中硫含量已经成为绝对的趋势。我国普通柴油标准GB 252-2011中规定2013年7月1日以后硫含量不超过0.035%，而车用柴油标准GB 19147-2009已降低到不超过0.035%。燃料硫含量降低在我国也是很明显的趋势。生物柴油特点之一就是硫含量低，GB/T20828-2007按照硫含量不同将生物柴油（BD100）分为两类以方便分别调合不同硫含量的柴油机燃料。而生物柴油调合燃料（B5）GB/T25199-2010中根据硫含量分为B5轻柴油和B5车用柴油。鉴于多年来云南省只有0号普通柴油销售，因此，含10生物柴油的柴油机普通调合燃料只有一个类别，其硫质量分数的要求与普通柴油标准GB 252-2011一致。5.2 色度石油柴油中含有各种不饱和组分以及氮、硫的杂环化合物。这些物质在柴油的贮存过程中会发生氧化变质而产生沉渣，从而使柴油机过滤系统堵塞和喷嘴积炭。伴随着这一过程常常会有柴油颜色的变化。同时，生物柴油也因为原料和加工工艺的不同会使得产品的颜色不同，因此调合燃料的颜色也有可能变深。我国色度分析方法为GB/T 6540。我国普通柴油国家标准规定柴油的色度不大于3.5。考虑到颜色只是从表观上对油品质量，尤其是氧化安定性的一个粗略判断，而且目前还有大量的柴油以及生物柴油产品颜色比较深，但又不影响其正常使用，同时，国外同类型油品标准也没有色度要求，因此地方标准取消色度指标。5.3 氧化安定性氧化安定性是生物柴油质量的一个重要指标，氧化安定性差的生物柴油易生成一些老化产物不溶性聚合物（胶质和油泥）、可溶性聚合物、老化酸、过氧化物，这些都会对发动机元部件产生一定的损害。生物柴油的氧化安定性比石油柴油差，BD100的氧化安定性评价方法目前全球普遍认可的是欧盟方法EN 14112：2003脂肪酸甲酯氧化安定性测定法（加速氧化法），一般规定生物柴油在110下的诱导期不低于6h。对于石油柴油普遍认可的是馏分燃料氧化安定性的测定（加速氧化法），我国的方法号是SH/T 0175，美国的方法号为ASTM D2274，测定原理是试样在加速氧化条件下氧化16h，测定氧化生成的不溶性聚合物量，结果用总不溶物量评价样品的氧化安定性。采用EN 14112：2003方法对样本中BD100生物柴油氧化安定性进行检测，发现所有样本在没有添加抗氧化剂的前提下，都很难达到6小时的标准，如果添加万分之三的抗氧剂，则可使氧化安定性增至6小时以上，结果见表4。表4 生物柴油和调合燃料B10的氧化安定性样品氧化安定性(110)/ h样品氧化安定性(110)/ hBD100-11.05B10-1b29.95BD100-21.61B10-2a52.50BD100-30.81B10-3a12.26BD100-1（添加3TBHQ）49.9BD100-2（添加3TBHQ）41.67BD100-3（添加3TBHQ）9.97而对于生物柴油和石油柴油的调合燃料，由于柴油馏分一般在170370，而且柴油的电导率小，增加也佷缓慢，为了更好地测定调合燃料的氧化安定性，欧洲标准化委员会（CEN）推出了EN 15751:2009汽车燃料 脂肪酸甲酯(FAME)燃料和柴油调合燃料 利用加速氧化法测定氧化安定性标准方法，提高了样品加入量，延长反应管长度，测量池中蒸馏水的量也相应增加。美国B6B10标准方法的最新版本中也采用了EN 15751:2009来分析调合燃料的氧化安定性。我们对未添加或添加抗氧剂的B10调合生物柴油样本依据EN 15751:2009进行了相应实验，结果表明，混配和添加抗氧剂能有效提高和改善生物柴油氧化安定性。鉴于EN 15751:2009标准方法具有简便快捷、准确度和灵敏度高、再现性好以及可同时测量多个样品的特点，本标准采用该方法作为氧化安定性的分析方法。参照国际上对生物柴油调合燃料氧化安定性的规格要求以及我国柴油的现状，本标准规定B10调合燃料在添加适量抗氧化剂的情况下，氧化安定性不小于6小时。为了便于本标准的使用者，对EN 15751:2009的英文版进行了全文翻译，并作为规范性附录放在本标准中。5.4 硫含量硫含量对于发动机磨损以及尾气污染物的排放都有很大影响。清洁燃料的一个重要指标就是低硫要求。美国目前柴油标准中对硫质量分数的要求分别为不大于0.005%和不大于0.0015%，而欧洲要求不大于0.0010%。硫含量的限值是根据我国对石化柴油燃料的硫含量规定制定的，今年修订的普通柴油国家标准（GB 252-2011）中规定2013年6月30日以前硫含量不超过0.2%，2013年7月1日以后硫含量不超过0.035%。B10试验样品的硫含量结果如表5所示，由于生物柴油本身硫含量很低，调合燃料的硫含量主要取决于石油柴油组分的硫含量。样品调合时，石油柴油的硫含量高，则用该石油柴油调合的生物柴油B10的硫含量也高；反之石油柴油的硫含量低，则用该石油柴油调合的生物柴油B10的硫含量也低。因此B20普通调合燃料的硫质量分数取为与我国的普通柴油国家标准一致。硫含量的分析方法很多，如GB/T 380（燃灯法）、SH/T 0689（紫外荧光法）、GB/T 11140（X射线光谱法）、GB/T 12700(Wickbold燃烧法)等。虽然GB/T 380方法仪器价格低，国内比较普遍，过去一直被用作轻柴油标准硫含量的指定仲裁方法，但对于测定低硫含量的样品误差大。在国家最新普通柴油标准GB 252-2011中将硫含量测定的仲裁法修改为SH/T 0689（紫外荧光法），以适应今后国家对硫含量日益严格的要求，因此本标准亦采用SH/T 0689（紫外荧光法）。表5 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的硫含量样品硫含量(质量分数)/%样品硫含量(质量分数)/%生物柴油10.00080B10-1b0.15生物柴油20.0044B10-2a0.054生物柴油30.0024B10-3a0.0550号普通柴油a0.060号普通柴油b0.25.5 酸值生物柴油酸值是用来表示存在于生物柴油中的游离脂肪酸和处理酸的多少，表示为中和1g生物柴油所需的KOH质量，单位为mgKOH/g。高酸值的生物柴油能加剧燃料油系统的沉积并增加腐蚀的可能性，同时还会使喷油泵注塞副的磨损加剧，喷油器头部和燃烧室积炭增多，从而导致喷雾恶化以及柴油机功率降低和气缸活塞组件磨损增加。BD100国家标准GB/T 20828中要求生物柴油的酸值不大于0.8mgKOH/g。我国普通柴油国家标准规定酸度不大于7mgKOH/100mL，测定方法GB/T258，换算成酸值单位约为0.080.09mgKOH/g。本课题按照GB/T 264方法对所有B10样品测得的酸值都不大于0.16 mgKOH/g（表6）。根据我国生物柴油BD100和普通柴油标准中所规定的酸值最大值进行计算，B10调合燃料的酸值最大值应该为0.16mgKOH/g，因此本标准将B10的酸值范围规定为不大于0.16mgKOH/g，该值低于美国ASTM D7467标准中所规定的B6B20生物柴油调合燃料的酸值不大于0.3 mgKOH/g的限值。至于分析方法，从准确性上考虑，由于GB/T 264方法不如GB/T 7304，因此以GB/T 7304方法作为仲裁方法，而GB/T 264方法由于在国内比较普遍，测试成本低，也可作为酸值的测定方法。表6 调合燃料B10的酸值项目分析方法B20-1bB20-2aB20-3a酸值(以KOH计)/(mg/g)GB/T 2640.060.07490.1235.6 10蒸余物残炭残炭量用来评测燃料油中炭沉积的趋势。残炭值越大，在柴油发动机喷嘴气缸内生成积炭的倾向越大。该值是生物柴油最重要的性能指标之一，因为它与很多其它指标相关联。BD100国家标准GB/T 20828和B5国家标准GB/T 25199均要求10%蒸余物残炭不大于0.3%，这与我国普通柴油国家标准以及车用柴油国家标准相一致。本课题经测定一系列生物柴油调合燃料B10的10%残炭测定值都小于0.3%（见表7），因此本标准也将此指标定为与我国柴油标准相一致，检测方法采用GB/T 17144。出于增加B10调合燃料十六烷值的目的有可能会加入十六烷值改进剂，但由于硝酸酯型十六烷值改进剂加入后有可能使10%残炭指标超出标准要求值。因此，对于加入该型十六烷值改进剂的B10调合燃料，应测定其未加剂前的10%残炭，并按照GB 252附录B方法测定燃料是否加有该型添加剂。表7 生物柴油和调合燃料B10的10%蒸余物残炭样品10%蒸余物残炭(质量分数)/%样品10%蒸余物残炭(质量分数)/%生物柴油10.06B10-1b0.05生物柴油20.26B10-2a0.02生物柴油31.24B10-3a0.045.7 灰分灰分是指在规定条件下，油品被炭化后的残留物经煅烧后所得的无机物，以质量分数表示。油品的灰分随原油的种类、性质和加工方法不同而异。油品中的灰分是不能燃烧的矿物质，呈粒状，非常坚硬。柴油中的灰分能在摩擦副之间起着磨料的作用，并具有腐蚀金属的作用，是造成气缸壁与活塞环磨损的重要原因之一。产生灰分的物质在调合燃料中以固体磨料、可溶性金属皂、生物柴油中未除去的催化剂三种形式体现。固体磨料和未除去的催化剂能导致喷射器、燃油泵、活塞和活塞环磨损，以及发动机沉积。可溶性金属皂对磨损影响很小，但却能导致滤网堵塞和发动机沉积。B10的灰分检测以柴油的国标分析方法GB/T 508石油产品灰分测定法作为依据，按照此方法测得所有B10样品的灰分结果都小于0.004%（表8）。ASTM D7467中规定B6B20调合燃料的灰分含量不大于0.01%，因此本标准规定B10调合燃料的灰分含量不大于0.01%。表8 调合燃料B10的灰分项目分析方法B10-1bB10-2aB10-3a灰分（质量分数）/%GB/T 5080.0020.0010.0045.8 铜片腐蚀由于酸或含硫化合物的存在能使铜片褪色，此试验可用来评测燃料系统中燃料对紫铜、黄铜、青铜部件产生腐蚀的可能性。我国生物柴油标准和柴油标准都要求铜片腐蚀不大于1级，分析方法GB/T 5096。经采集的生物柴油样品、柴油样品以及B10调合燃料样品的铜片腐蚀皆为不大于1级，因此本标准也将生物柴油铜片腐蚀标准定为不大于1级。5.9 水含量水会导致生物柴油的氧化并与游离脂肪酸生成酸性水溶液从而对金属产生腐蚀；而且水会促进生物柴油中微生物如酵母菌、真菌和细菌的生长，这些有机体可形成淤泥并有可能堵塞滤网。在与石油柴油的调合燃料中，水的存在还会引起相分离现象。因此需在标准中对最大水含量进行限制。美国生物柴油标准将水分和沉积物含量合为一个标准，在纯生物柴油B100标准ASTM D6751和调合燃料B6-B20标准ASTM D7467中都规定水分和沉积物的体积分数不能超过0.05%。欧洲车用柴油标准EN 590:2004（含B5）要求水的质量分数不超过0.02%，生物柴油B100标准EN 14214要求1kg生物柴油中水的含量不超过500mg。我国国家标准中要求生物柴油BD100水质量分数不大于0.05%，B5调合燃料的水质量分数不大于0.035%，仲裁分析方法为SH/T 0246。用SH/T 0246方法分析了生物柴油和B10调合燃料的水含量，结果如表9所示。由表可见，生物柴油样品的水含量不大于0.05%，B10调合燃料的水含量不大于0.02%。根据我省气候特点，将水质量分数规定为不大于0.04%。表9 生物柴油、调合燃料B10的水含量样品水含量（质量分数）/%样品水含量（质量分数）/%生物柴油10.048B10-1b0.017生物柴油20.05B10-2a0.01生物柴油30.04B10-3a0.015.10 机械杂质机械杂质指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质。机械杂质对发动机零部件的磨损以及运转是否正常都有严重影响。生物柴油B10调合燃料中不允许有机械杂质。所采样品按方法GB/T 511分析有无机械杂质。5.11 运动黏度运动黏度为相同温度下油品的动力黏度与密度之比。对于一些发动机而言，为了防止喷射泵和喷射器泄露而造成功率损失，需设定一个黏度最小值；另一方面，由于对发动机的设计尺寸、喷油系统的特性的考虑，限定了允许黏度的最大值。我国用于测定柴油运动黏度分析方法为GB/T 265。生物柴油一般测定的是40的数值，而石油柴油我国习惯上测定20的数值。本课题对B10样品在20和40下的运动黏度进行了测定，结果如表10所示。美国生物柴油调合燃料B6-B20标准ASTM D7467中测定的是40时的运动黏度，规定范围为1.94.1 mm2/s。本标准参照美国标准对调合燃料B10的运动黏度也测定40下的数据，指标根据我国生物柴油标准设定为1.96.0 mm2/s。由表可见，经实验表明，虽然生物柴油在40运动黏度大于石油柴油，但含10生物柴油的调合燃料B10的运动黏度与石油柴油的相当。表10 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的运动黏度样品运动粘度（40）/(mm2/s)样品运动粘度（20）/(mm2/s)生物柴油14.3780号普通柴油a4.8生物柴油24.20号普通柴油b4.9生物柴油34.20号普通柴油a-0号普通柴油b3.057B10-1b3.152B10-1b5.018B10-2a3.1B10-2a4.9B10-3a3.1B10-3a4.95.12 闪点闪点对于调合燃料B10的贮存和运输安全有着重要意义。纯生物柴油（BD100）即脂肪酸甲酯，其闪点都很高，GB/T 20828-2007规定其闭口闪点为130以上，石油柴油的闪点远低于生物柴油。按照GB/T 261闪点的测定 宾斯基-马丁闭口杯法测得调合燃料B10样品的闭口闪点如表11所示，由表可见，调合燃料B10的闭口闪点仅稍高于相应0号普通柴油的闪点。因此将调合燃料B10的闪点规定为与0号普通柴油一样，即不低于55。表11 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的闪点样品闭口闪点/()样品闭口闪点/()生物柴油1188B10-1b67生物柴油2150B10-2a68生物柴油3161B10-3a690号普通柴油a650号普通柴油b645.13 冷滤点、凝点柴油在低温条件下的流动性能，不仅关系到柴油发动机燃料供给系统在低温下能否正常供油，而且与柴油在低温下的贮存、运输、装卸等作业能否进行都有密切关系。柴油的低温流动性能一般用冷滤点、浊点、凝点/倾点来衡量。美国使用浊点和倾点指标，其生物柴油标准也用浊点指标，但未规定具体值。冷滤点是规定条件下20mL试样开始不能通过过滤器时的最高温度，检测方法为SH/T 0248。0号普通柴油的冷滤点和凝点要求分别为不高于4和0。生物柴油的冷滤点和凝点差别较小，因此生物柴油BD100国家标准GB/T 20828-2007中对低温流动性以冷滤点来衡量。鉴于冷滤点与燃料实际使用温度有很好的对应关系，对调合燃料的使用有实际指导意义，对生物柴油和调合燃料B10样品测试了冷滤点和凝点，结果如表12所示。不同冷滤点和凝点的生物柴油与0号普通柴油调配B10调合燃料后冷滤点4，凝点0，因此冷滤点和凝点的要求与0号普通柴油相同。表12 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的冷滤点和凝点样品冷滤点/凝点/样品冷滤点/凝点/生物柴油13-B10-1b0-4生物柴油24-B10-2a-6-12生物柴油32-B10-3a-8-140号普通柴油a-5-150号普通柴油b0-65.14 十六烷值十六烷值可以评价燃料油的点火性能、白烟影响及燃烧强度。十六烷值规格要求取决于发动机的设计尺寸，转速、负载变化特性以及初始和大气条件。十六烷值高的燃料，自燃点低，整个燃烧过程发热均匀，可降低发动机机械负荷、防止工作粗暴的发生，同时也使油品起动性能好，发动机轴承负荷低。十六烷值的测试方法为GB/T 386，按照该方法测得生物柴油和调合燃料B10的十六烷值见表13。生物柴油的十六烷值一般都高于石油柴油。美国标准ASTM D975中规定其石油柴油十六烷值不低于40，在标准ASTM D6751中规定生物柴油B100的十六烷值不低于47,而在ASTM D7467中规定生物柴油调合燃料B6B20的十六烷值不低于40。我国普通柴油标准GB 252规定柴油的十六烷值不能低于45，调合燃料B10的十六烷值与石油柴油接近，故本标准规定的十六烷值与普通柴油一致，即不低于45。表13 生物柴油和调合燃料B10的十六烷值样品十六烷值样品十六烷值生物柴油157.7B10-1b54.1生物柴油253.9B10-2a45.2生物柴油349.0B10-3a45.45.15 馏程馏程是评定液体燃料蒸发性的最重要的质量指标，它既能说明液体燃料的沸点范围，又能判断油品组成中轻重组分的大体含量，对生产、使用、贮存等各方面都有着重要的意义。对燃料蒸发性的要求取决于发动机设计、尺寸、行驶速度和负荷变化的特性以及启动和大气条件等。对于像公共汽车和卡车这样负荷和速度波动很大的车辆来说，易于挥发的燃料可以使发动机性能更好，特别是在黑烟和气味方面。但是燃油的重组分可以提供更好的燃料经济性。50%回收温度表示柴油中轻馏分的含量，它影响柴油的密度和黏度，此温度低，则馏分轻，蒸发和燃烧速度快，发动机易起动。90%回收温度和95%回收温度表示重质馏分的含量，此温度高，重馏分多，喷射雾化不良，蒸发慢，燃烧不完全，高温下发生热分解而生成积炭，使排气带黑烟，增加耗油量，同时使机械磨损增加。柴油馏程尾部越重会造成排放恶化，多生成烟炱、黑烟和颗粒物。馏程的分析方法为GB/T 6536，用该方法分析了0号普通柴油以及调合燃料B10的馏程，如表14所示。由表18可见，调合燃料B10的馏程温度与石油柴油的类似。我国柴油标准和生物柴油调合燃料（B5）标准中对馏程的要求均是50%回收温度不高于300，90%回收温度不高于355，95%回收温度不高于365。经过检测调合燃料B10样品也满足此要求，因此将调合燃料B10的馏程要求定为与柴油标准相同。表14 普通柴油和调合燃料B10的馏程样品50%回收温度/90%回收温度/95%回收温度/0号普通柴油a2723403560号普通柴油b278340352B10-1b288341352B10-2a279337347B10-3a2783383485.16 密度我国柴油密度一般报告20时数据，而世界大多数标准的密度皆为15时的数据，其换算公式为，其中20T60。生物柴油的密度一般在860 900 kg/m3之间。石油柴油密度一般在800 860 kg/m3之间。本课题分析了部分生物柴油、石油柴油以及B10调合燃料的密度，生物柴油样品的密度在870 890 kg/m3之间，石油柴油样品密度在840 860 kg/m3之间，调合燃料B10的密度接近于相应的石油柴油，在840 860 kg/m3之间（见表15）。国家普通柴油和B5轻柴油标准中对密度的具体限值无要求，故本标准也只要求给出密度的报告值。密度的测定方法很多，用GB/T 1884、GB/T 1885、GB/T 2540等均可，本标准建议采用GB/T1884测定。表15 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的密度样品密度（20）/(kg/m3)样品密度（20）/(kg/m3)生物柴油1877.0B10-1b846.9生物柴油2882.2B10-2a852.0生物柴油3880.4B10-3a856.20号普通柴油a852.50号普通柴油b844.05.17 润滑性国标用来评价柴油润滑性的方法为SH/T 0765，测定的是校正平均磨痕直径WS1.4。目前全球普遍认可以60时WS1.4不超过460m作为柴油润滑性合格的标准。一般通过加入柴油润滑性添加剂的方法来改善低硫柴油的润滑性。但生物柴油具有改善柴油润滑性的作用，因此含有生物柴油的调合燃料的润滑性很好，无需再加改善其润滑性的添加剂。实验表明，加入5生物柴油到石油柴油中可大大改善其润滑性，一般都能达到低硫燃料对润滑性的要求，B10普通调合燃料由于硫含量比较高，柴油部分本身润滑性就比较好，因此对润滑性不作要求。5.18 生物柴油（脂肪酸甲酯，FAME）含量由于生物柴油的主要组分是脂肪酸甲酯（FAME），且用于调合满足本标准要求的纯生物柴油（BD100）必须满足标准GB/T 20828要求，同时，通过红外方法来定量测定的也主要是甲酯的含量，因此，本指标设定的名称为“生物柴油（脂肪酸甲酯）含量”。该指标的设定是为了规范生物柴油的调合以及调配的比例。生物柴油调合燃料中脂肪酸甲酯含量的测定方法目前全球普遍认可的是欧盟方法EN 14078:2003。我国根据国情对EN 14078:2003进行了适当修改，制定了GB/T 23801-2009中间馏分油中脂肪酸甲酯含量测定红外光谱法，该方法测定FAME体积含量的范围约为1.7%22.7%。按照此方法测定了调合燃料B10的脂肪酸甲酯含量，如表16所示。由表可见加入体积含量为10%的生物柴油后，调合燃料B10中脂肪酸甲酯的体积百分数测定值在9.90%10.16%之间，说明该方法能很好地分析脂肪酸甲酯含量，故本标准规定采用该方法进行生物柴油（脂肪酸甲酯）含量的测定。为了涵盖体积调配量为5%以上、10%以下的调合燃料，规定生物柴油（脂肪酸甲酯）的体积含量为610%。表16 调合燃料B10的生物柴油含量样品生物柴油（脂肪酸甲酯）含量（体积分数）/%B10-1b10.03B10-2a10.16B10-3a9.90（六）生物柴油调合燃料B10台架、整车道路试验和车辆长期运行情况为了考察我省生物柴油与0号普通柴油调配的调合燃料B10对发动机的影响情况，2011年10月至12月，昆明理工大学用调合燃料B10以昆明云内动力股份有限公司生产的D19TCI高压共轨电控增压柴油机（该机型为目前我国最先进的车用柴油机）为研究机型进行了柴油发动机台架试验，考察了调合燃料的动力性、经济性和排放特性。同时还以搭载D19TCI高压共轨电控增压柴油机的东风轻卡为研究车型在云南祥云机场按国家相关标准进行了整车道路性能试验。试验用生物柴油是由云南盈鼎生物能源股份有限公司以地沟油和橡胶籽油为原料生产的生物柴油，以及昆明熵诺斯科技有限公司生产的以小桐子油为原料的生物柴油，试验用柴油是0号柴油。以此调配的调合燃料B10满足本标准要求。此外云南盈鼎生物能源股份有限公司购置长城哈弗GW2.8TC和GW2.5TC各一辆用于进行生物柴油调合燃料B10的实际使用试验，并和昆明公交集团合作，在43辆公交车上进行了为期3个月的调合燃料B10使用试验。6.1 生物柴油调合燃料B10台架试验按照GB 17691-2005 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法以及GB/T18297-2001 汽车发动机性能试验方法，在D19TCI高压共轨电控增压柴油机上进行燃用生物柴油调合燃料B10的总功率试验和排气污染物试验。6.1.1 标定转速（4000r/min）时的试验结果D19TCI柴油机在标定转速（4000r/min）下燃用不同调合燃料B10与石油柴油的试验结果对比如表17所示。表17 标定转速（4000r/min）外特性点下燃用调合燃料B10与石油柴油的性能参数对比参数油品功率kW比油耗g/(kWh)烟度FSNNOxppm十三工况NOx总排放量g/(kWh)0号石油柴油74.88260.352.6224252.201B10-1a（小桐子油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值75.33+0.6%260.190.06%2.20715.83%4103.66%2.236+1.6%B10-2a（地沟油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值75.24+0.48%265.2+1.9%2.5193.9%38010.6%1.9411.9%B10-3a（橡胶籽油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值74.680.27%274.5+5.43%2.35810.07%4005.9%注：相对值指的是调合燃料B20参数相对于0号柴油参数增加或减少的百分数，以下同。从表17中可以看出：（1）与燃用0号柴油相比，D19TCI柴油机在标定转速（4000r/min）外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变；（2）与燃用0号柴油相比，D19TCI柴油机在标定转速（4000r/min）外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后经济性下降，比油耗上升了1.9%到5.43%不等，这是由于生物柴油热值相对较低所致；（3）与燃用0号柴油相比，D19TCI柴油机在标定转速（4000r/min）外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后烟度排放下降幅度较大，其中以小桐子油生物柴油调配的B10下降了15.83%；按国家排放法规（十三工况法）测试的NOx排放总量均有所增加，但幅度不大，这主要是由于生物柴油含氧所致；（4）按国家标准进行了噪声测试，对比结果基本没有变化；（5）进行了不同转速下的负荷特性及外特性对比试验，大量的试验数据表明，与燃用0号柴油相比，动力性基本没有影响、经济性略有下降、烟度排放下降幅度明显。6.1.2最大转矩转速（2200r/min）时的试验结果最大转矩转速（2200r/min）外特性点下燃用不同调合燃料B10的试验结果对比如表18所示。表18 最大转矩转速（2200r/min）外特性点下燃用调合燃料B10与石油柴油的性能参数对比参数油品功率kW比油耗g/(kWh)烟度FSNNOxppm0号石油柴油50.75235.32.125329B10-1a（小桐子油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值50.880.26%224.064.78%1.91110.07%368+11.85%B10-2a（地沟油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值50.450.59%232.711.1%1.46930.87%3047.6%B10-3a（橡胶籽油生物柴油/0号柴油）绝对值相对值50.77+0.04%226.73.65%0.75164.66%382+16.1%从表18中可以看出，与燃用0号柴油相比，D19TCI柴油机在最大转矩转速（2200r/min）外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后动力性、经济性变化同在标定转速外特性点下基本一致，但烟度排放大幅度下降。6.2 生物柴油调合燃料B10汽车整车道路性能对比试验在云南省祥云机场按国家相关标准对东风轻卡燃用不同生物柴油调合燃料B10进行了整车道路性能对比试验，动力性对比和等速百公里燃油消耗量对比试验结果分别见表19和表20。若定义直接档加速时间对比系数Kt为燃用生物柴油调合燃料B20加速时间与燃用0号柴油加速时间之比，则由表19所示的样车道路动力性对比试验可以看出：1、对于小桐子油生物柴油调合燃料B10，其Kt=0.96，表明样车使用小桐子油生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变，最高车速、直接档加速性能均有所改善，起步加速性能有所降低；2、对于地沟油生物柴油调合燃料B10，其Kt=1.00，表明样车使用地沟油生物柴油调合燃料B10后动力性有所降低，动力性最高车速均有所下降，直接档加速性能及起步加速性能有所波动；3、对于橡胶籽油生物柴油调合燃料B10，其Kt=0.93，表明样车使用橡胶籽油生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变，直接档加速性能明显改善。4、与燃用0号柴油相比，样车燃用生物柴油调合燃料后加速行驶车外噪声基本不变。表19 样车燃用调合燃料B10与石油柴油动力性对比试验结果试 验 项 目试 验 结 果动力性最高车速，km/h直接档全油门25-70km/h加速性能试验0-70km/h全油门起步加速性能试验加速时间，s加速距离, m加速时间，s加速距离, m0号石油柴油98.3122.63277.4624.00565.20B10-1a(小桐子油生物柴油/0号柴油)99.3621.69270.1824.58577.12B10-2a(地沟油生物柴油/0号柴油)97.7722.69283.1623.88562.08B10-3a(橡胶籽油生物柴油/0号柴油)97.8221.13261.9423.72561.46表20 样车燃用调合燃料B10与石油柴油经济性对比试验结果试 验 项 目试 验 结 果经济性（等速百公里油耗，kg/100km）30km/h40 km/h50 km/h60 km/h70 km/h0号石油柴油4.856.006.807.908.80B10-1a(小桐子油生物柴油/0号柴油)4.955.906.857.708.80B10-2a(地沟油生物柴油/0号柴油)6.85B10-3a(橡胶籽油生物柴油/0号柴油)6.80进行等速百公里油耗试验时，根据小桐子生物柴油调合燃料的情况，地沟油生物柴油、橡胶籽生物柴油调合燃料均按等速50 km/h进行百公里油耗试验对比。由表20的样车燃用调合燃料B10与石油柴油经济性对比试验结果可以看出：样车使用小桐子生物柴油、地沟油生物柴油调合燃料B10时，与燃用0号柴油相比其等速百公里燃油消耗量有所增加，但增加量很小；而燃用橡胶籽油生物柴油调合燃料B10时，与燃用0号柴油相比其等速百公里燃油消耗量一样。6.3 生物柴油调合燃料B10车辆长期运行试验为了检验生物柴油的使用性能，云南盈鼎生物能源股份有限公司于2008年购置长城哈弗GW2.8TC一辆用于进行生物柴油的实际使用试验，试验在高速、市内及等级公路上按车辆正常行驶进行。从2008年7月开始试验纯生物柴油（BD100），试验时间四个月，里程16000多公里，百公里油耗7.85升，略高于石化柴油（百公里油耗7.8升）。在爬坡时需要将转速提高；在气温10C以下时，点火较难；每800010000公里时会出现供油不足，需要更换油水分离器。在BD100试验结束后，利用长城哈弗GW2.8TC进行了B10调合燃料的路用试验，至2011年12月行驶10.34万公里，发动机没有出现问题。根据驾驶员的记录，使用调合燃料B10百公里油耗为7.5升（使用石油柴油为7.8升）。启动时加速平稳顺畅，动力充沛，推背感明显；低速1