《生物柴油普通调合燃料B10》地方标准编制说明Word文档格式.docx
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职称
专业
起草人
王华
46
张学忠
52
教授级高工
分析化工
林海
43
高工
食品工程
起草人理化试验
苏有勇
副教授
有机化工
沈颖刚
45
汽车工程
起草人台架试验
王宁
47
工程师
轻化工
吕勃
56
化工机械
范少朋
40
化学工程
（二）制（修）订标准的必要性和意义
⑴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/T25199-2010），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。
⑵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。
⑶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。
⑷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[2008]610号）、《云南省能源产业发展规划纲要》（2009～2015）、《云南省生物柴油产业发展规划》（2011～2020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
1
小桐子油生物柴油
a
0号普通柴油1
2
地沟油生物柴油
b
0号普通柴油2
3
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
B10-1b
10%小桐子油生物柴油1，90%0号普通柴油b
B10-2a
10%地沟油生物柴油2，90%0号普通柴油a
B10-3a
10%橡胶籽油生物柴油3，90%0号普通柴油a
5.1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GB252-2011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GB19147-2009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GB252-2011一致。
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/T6540。
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EN14112：
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/T0175，美国的方法号为ASTMD2274，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EN14112：
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
氧化安定性
（110℃）/h
BD100-1
1.05
29.95
BD100-2
1.61
52.50
BD100-3
0.81
12.26
BD100-1（添加3‰TBHQ）
49.9
BD100-2（添加3‰TBHQ）
41.67
BD100-3（添加3‰TBHQ）
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EN15751:
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EN15751:
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EN15751:
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EN15751:
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EN15751:
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（GB252-2011）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/T380（燃灯法）、SH/T0689（紫外荧光法）、GB/T11140（X射线光谱法）、GB/T12700（Wickbold燃烧法）等。
虽然GB/T380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GB252-2011中将硫含量测定的仲裁法修改为SH/T0689（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/T0689（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
硫含量（质量分数）/%
生物柴油1
0.00080
0.15
生物柴油2
0.0044
0.054
生物柴油3
0.0024
0.055
0号普通柴油a
0.06
0号普通柴油b
0.2
5.5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/T20828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0.08～0.09mgKOH/g。
本课题按照GB/T264方法对所有B10样品测得的酸值都不大于0.16mgKOH/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ASTMD7467标准中所规定的B6B20生物柴油调合燃料的酸值不大于0.3mgKOH/g的限值。
至于分析方法，从准确性上考虑，由于GB/T264方法不如GB/T7304，因此以GB/T7304方法作为仲裁方法，而GB/T264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
B20-1b
B20-2a
B20-3a
酸值（以KOH计）/（mg/g）
GB/T264
0.0749
0.123
5.610％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/T20828和B5国家标准GB/T25199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/T17144。
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GB252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
10%蒸余物残炭
（质量分数）/%
0.05
0.26
0.02
1.24
0.04
5.7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/T508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）。
ASTMD7467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
灰分（质量分数）/%
GB/T508
0.002
0.001
0.004
5.8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/T5096。
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ASTMD6751和调合燃料B6-B20标准ASTMD7467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EN590:
2004（含B5）要求水的质量分数不超过0.02%，生物柴油B100标准EN14214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/T0246。
用SH/T0246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
水含量（质量分数）/%
0.048
0.017
0.01
5.10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/T511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/T265。
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ASTMD7467中测定的是40℃时的运动黏度，规定范围为1.94.1mm2/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1.96.0mm2/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
运动粘度（40℃）/（mm2/s）
运动粘度（20℃）/（mm2/s）
4.378
4.8
4.2
4.9
-
3.057
3.152
5.018
3.1
5.12闪点
闪点对于调合燃料B10的贮存和
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