仇中柱 鄭柯 紀偉

目前，我國每年生產(chǎn)地溝油量巨大，約400萬噸，基本流向為餐飲行業(yè)，對人體及社會都是巨大危害。同時，目前對于地溝油分析、提純等化學(xué)方面研究比較集中，但對于地溝油燃燒器直接改造以替代燃油燃料等方面的內(nèi)容相比較而言很少涉獵。為了做到地溝油的無害利用，發(fā)明一種以地溝油燃料替代燃煤及輕、重油燃燒器，以實現(xiàn)地溝油燃燒器的清潔燃燒、節(jié)能利用，達到降低排放的目的。

一、研制背景和意義

隨著石油儲量的減少和環(huán)境污染的加劇，內(nèi)燃機替代燃料的研究越來越受到人們的普遍重視。我國石油儲量世界排名12位，年開采量卻是第5位。據(jù)推算，我國石油儲量最多開采15年。因此，對于可再生能源的研究不僅是緩解能源危機，更是控制大氣污染的有效手段。目前，我國每年生產(chǎn)地溝油量巨大，約400萬噸，為了做到地溝油的無害利用，本組發(fā)明一種以地溝油燃料替代燃煤及重油燃燒器，以降低排放。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：目前，國外方面市面上地溝油流通相對較少，國內(nèi)目前而言生產(chǎn)量巨大，同時對于地溝油分析、提純等化學(xué)方面研究比較集中，但對于地溝油燃燒器直接改造以替代燃油燃料等方面的研究相比較而言很少涉獵。

二、設(shè)計方案及工作原理

1.化學(xué)成分分析

柴油主要成分：由烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴、多環(huán)芳烴與少量硫（2～60g/kg）、氮（<1g/kg）及添加劑組成的混合物。

地溝油化學(xué)成分：二甲胺（C2H7N）、甘油酸（C3H6O4）、乙苯（C8H10）、對二甲苯（C8H10）間二甲苯（C8H10）、甲基乙本（C9H12）、二甲基十一烷（C12H28）。

2.能源熱值等效替換

從上表可計算出1噸的地溝油產(chǎn)生的熱值相當(dāng)于0.98噸的柴油或者1.42噸的煤。

3.技術(shù)指標(biāo)

（1）燃燒效率：≥輕油的燃燒效率；

（2）污染物排放：達到相關(guān)國家標(biāo)準，CO、NOx排放低于柴油；

（3）燃燒穩(wěn)定性：總不溶物不大于2.5mg/100ml。

4.燃燒器工作原理

首先霧化噴嘴將油霧化成油霧，經(jīng)過受熱蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)燃料。當(dāng)氣態(tài)燃油和空氣混合并達到點火條件時便開始著火?；诘販嫌驮胤治?、發(fā)熱量、粘度、油壓等測試數(shù)據(jù)，對柴油燃燒器進行改造，通過串聯(lián)連接壓力為12Bar的泵、改造為燃燒能力35kg/ h噴嘴、調(diào)節(jié)最佳進風(fēng)量、適當(dāng)?shù)拇呋瘎┑却胧?，由風(fēng)機、油泵、霧化噴嘴、程序控制器等組成的一體化燃燒器，以實現(xiàn)地溝油燃燒器的清潔燃燒、節(jié)能利用。

改進后的燃燒器仍然具有五大系統(tǒng)：送風(fēng)系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。送風(fēng)系統(tǒng)往燃燒室送入一定風(fēng)速和風(fēng)量的空氣，本燃燒器改進了布風(fēng)裝置使之達到最佳進風(fēng)量；點火系統(tǒng)用于點燃空氣與燃料的混合物；監(jiān)測系統(tǒng)的功能在于保證燃燒器安全運行；燃料系統(tǒng)用于保證燃燒器燃燒所需要的燃料。

三、燃燒器設(shè)計的創(chuàng)新點

科學(xué)性：地溝油的成分較復(fù)雜，其主要化學(xué)成分為飽和脂肪酸甘油酯，與燃油一樣具有可燃性。地溝油的CO、NOx排放量遠低于輕、重油，燃燒安全穩(wěn)定，具有一定的技術(shù)可靠性，硫含量遠低于規(guī)定柴油標(biāo)準的0.2%，粘度較柴油運動粘度3.0～8.0mm2/s范圍相差不多。同時，進一步提高燃燒器的霧化質(zhì)量，使地溝油的高效燃燒得以實現(xiàn)。

先進性：燃燒器涉及到熱能工程的方方面面，其工作效率、排放、燃料等問題上具有較高的可挖掘性。目前，市面上燃燒器以燃油、燃氣燃燒器為主，地溝油燃燒器與燃煤、重油燃燒器相比較而言，在二氧化硫、雜質(zhì)等排放上遠低于后者，減少大氣污染；而與輕油燃燒器相比較，地溝油價格方面較低，同時密度、燃點、穩(wěn)定性等方面的數(shù)據(jù)分析相差不大。同時，通過對地溝油燃燒器的霧化、噴嘴、布風(fēng)等技術(shù)的改進，實現(xiàn)地溝油的清潔、可靠燃燒，并且具備高熱值。

四、經(jīng)濟性及節(jié)能減排分析

目前地溝油可分為三類：一是狹義的地溝油，即將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館酒樓的剩飯剩菜（通稱泔水）經(jīng)過簡單的加工、提煉出的油。二是劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、豬皮加工及提煉后產(chǎn)出的油。三是用于油炸食品的油使用次數(shù)超過一定次數(shù)后，再被重復(fù)利用或往其中添加一定新油后重新使用的油。

現(xiàn)在我國每年要消耗差不多3000萬噸食用油，一半以上依賴進口。另外，大概有400萬噸地溝油流入餐桌，將近10%。地溝油回流餐桌是一件令人傷透腦筋的事，最好的解決辦法就是進行循環(huán)利用，變廢為寶。

每年地溝油產(chǎn)生的熱值相當(dāng)于4臺60萬kw鍋爐的年產(chǎn)熱量，同時與輕油燃燒相比計較LCA碳排放量（基準是石化燃油是87.5gCO2，eq/MJ），我們可以看到一代食用油原料比如大豆油棕櫚油，及菜籽油的排放都在40以上，非糧能源作物是22，而廢棄油脂只有12.5CO2，eq/MJ，這相當(dāng)于85.7%溫室氣體減排，減少排放CO、CO2約1148.4萬噸，SO2約720噸，粉塵約400噸，是目前比較環(huán)保的進料。除此之外，燃燒熱值相當(dāng)于4臺60萬kw鍋爐的年產(chǎn)熱量，地溝油含較少導(dǎo)致環(huán)境污染的芳香族烷烴，廢氣對人體的損害低于柴油。