讓地溝油由餐桌走向燃燒器實(shí)現(xiàn)無(wú)害化利用

仇中柱 鄭柯 紀(jì)偉

目前，我國(guó)每年生產(chǎn)地溝油量巨大，約400萬(wàn)噸，基本流向?yàn)椴惋嬓袠I(yè)，對(duì)人體及社會(huì)都是巨大危害。同時(shí)，目前對(duì)于地溝油分析、提純等化學(xué)方面研究比較集中，但對(duì)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(wú)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(shí)現(xiàn)地溝油燃燒器的清潔燃燒、節(jié)能利用，達(dá)到降低排放的目的。

一、研制背景和意義

隨著石油儲(chǔ)量的減少和環(huán)境污染的加劇，內(nèi)燃機(jī)替代燃料的研究越來(lái)越受到人們的普遍重視。我國(guó)石油儲(chǔ)量世界排名12位，年開(kāi)采量卻是第5位。據(jù)推算，我國(guó)石油儲(chǔ)量最多開(kāi)采15年。因此，對(duì)于可再生能源的研究不僅是緩解能源危機(jī)，更是控制大氣污染的有效手段。目前，我國(guó)每年生產(chǎn)地溝油量巨大，約400萬(wàn)噸，為了做到地溝油的無(wú)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：目前，國(guó)外方面市面上地溝油流通相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)目前而言生產(chǎn)量巨大，同時(shí)對(duì)于地溝油分析、提純等化學(xué)方面研究比較集中，但對(duì)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(jì)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(duì)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(jì)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(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(guò)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(dá)到點(diǎn)火條件時(shí)便開(kāi)始著火?；诘販嫌驮胤治觥l(fā)熱量、粘度、油壓等測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)柴油燃燒器進(jìn)行改造，通過(guò)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(jìn)風(fēng)量、適當(dāng)?shù)拇呋瘎┑却胧娠L(fēng)機(jī)、油泵、霧化噴嘴、程序控制器等組成的一體化燃燒器，以實(shí)現(xiàn)地溝油燃燒器的清潔燃燒、節(jié)能利用。

改進(jìn)后的燃燒器仍然具有五大系統(tǒng)：送風(fēng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)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(jìn)了布風(fēng)裝置使之達(dá)到最佳進(jìn)風(fēng)量；點(diǎn)火系統(tǒng)用于點(diǎn)燃空氣與燃料的混合物；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能在于保證燃燒器安全運(yùn)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(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

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(yuǎn)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(yuǎn)低于規(guī)定柴油標(biāo)準(zhǔn)的0.2%，粘度較柴油運(yùn)動(dòng)粘度3.0～8.0mm2/s范圍相差不多。同時(shí)，進(jìn)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(shí)現(xiàn)。

先進(jìn)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(wèn)題上具有較高的可挖掘性。目前，市面上燃燒器以燃油、燃?xì)馊紵鳛橹?，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(yuǎn)低于后者，減少大氣污染；而與輕油燃燒器相比較，地溝油價(jià)格方面較低，同時(shí)密度、燃點(diǎn)、穩(wěn)定性等方面的數(shù)據(jù)分析相差不大。同時(shí)，通過(guò)對(duì)地溝油燃燒器的霧化、噴嘴、布風(fēng)等技術(shù)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)地溝油的清潔、可靠燃燒，并且具備高熱值。

四、經(jīng)濟(jì)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(guò)簡(jiǎn)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(guò)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(guó)每年要消耗差不多3000萬(wàn)噸食用油，一半以上依賴進(jìn)口。另外，大概有400萬(wàn)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(jìn)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(tái)60萬(wàn)kw鍋爐的年產(chǎn)熱量，同時(shí)與輕油燃燒相比計(jì)較LCA碳排放量（基準(zhǔn)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(wàn)噸，SO2約720噸，粉塵約400噸，是目前比較環(huán)保的進(jìn)料。除此之外，燃燒熱值相當(dāng)于4臺(tái)60萬(wàn)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(duì)人體的損害低于柴油。