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为了天更蓝,我们在努力

——楼狄明谈 “美丽中国” 的学者使命
来源:新闻中心  发表时间:12/07/2017 阅读次数:1656

       “十九大提出‘美丽中国’正当其时,符合全国人民的愿望。”近日,汽车学院楼狄明教授接受采访时说。十几年来,楼狄明带领团队孜孜不倦地开展地沟油(厨余油脂)变生物柴油的研究,成绩斐然。

为什么是生物柴油?
       “走上研究生物柴油这条路,一是因为上世纪末以来空气环境越来越差,再就是能源危机日益迫近,还有餐桌上的浪费十分惊人”,楼狄明介绍,能不能把餐桌上的废弃食用油变成车用柴油?

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       说干就干,2006年楼狄明带领团队开始研究生物柴油的理化性能并不断改进。菜籽油、大豆油、花椒籽油、棕榈油、麻疯树油、混合油脂,每一种的成分都不一样,得添加改进剂让其改变性状;有的油遇到低温就冻住,也得想办法。团队经过反复筛选、配比、试验,最后分别酌定不同比例的油品氧化安定剂分别将废弃油脂制生物柴油的氧化安定性能提高7.2倍、花椒籽生物柴油的氧化安定性提高8.2倍、棕榈油生物柴油的性能提高4.3倍,分别获得发明专利。
       与此同时,团队还针对含硫、凝点问题展开研究。生物柴油中的硫主要包括有机硫和无机硫,团队通过脱胶处理去除了原料油中的有机硫;在生物柴油油脂化反应过程中,采用其它酸性催化剂代替浓硫酸,减少无机硫;采用不饱和脂肪酸含量高的废弃油脂生产低凝点的生物柴油,并添加抗凝剂。
       楼狄明说,攻克了这些难题,车用柴油的原料路基本走通了,接下来就要想办法攻克发动机的适应性问题。“要让发动机的‘脾胃’适应生物柴油,就得针对市面上常见的车型”,楼狄明说。团队开展了各种油脂与石化柴油的配比试验,测试其可靠性、耐久性,结果表明发动机的动力性、经济性及一氧化氮等有害气体排放量都比较理想。

生物柴油逐步在公用车辆中推广使用
       最近十余年来,楼狄明团队先后申请到国家863计划项目、国家自然科学基金、上海市科技攻关计划等10余项课题的支持,深入探讨生物柴油的尾气排放是否环境友好,发动机如何做到清洁燃烧生物柴油等课题,他们孜孜不倦地探索基于不同原料来源的生物柴油理化性能、不同配比生物柴油对国V柴油机影响规律、满足国V排放标准的生物柴油发动机研发、公交车柴油机燃用复杂来源餐厨废弃油脂制生物柴油的适配性、低颗粒物数量排放生物柴油发动机关键后处理技术研发、船舶与货运车B10生物柴油试点效果评价等等。
       “我们在生物柴油的理化性能、生物柴油发动机台架、满足国Ⅴ排放标准的BD20生物柴油发动机开发、生物柴油整车示范与应用等方面取得一些成绩。”楼狄明介绍。采访获悉,团队历经10余年“产学研用”联合攻关,立足我国柴油硫含量高、不同柴油车实际运行工况复杂等特点,突破了氧化催化转化器结合催化型颗粒捕集器的催化剂、载体、涂覆工艺、集成及发动机匹配等关键技术,自主研发了高效基于氧化催化转化器(DOC)+催化型颗粒捕集器( CDPF)的后处理装置;成套后处理系统价格较同类进口产品降低40%以上,打破了国外企业垄断。

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      生物柴油应用得到上海市的大力支持。楼狄明说,为了更好地适应各种公用车辆,团队首先针对性研发一台生物柴油发动机。接着,生物柴油2013年开始在全市公交车、垃圾转运车上开展示范应用,截至2017年10月底,104辆使用B5/B10/B20生物柴油的公交车,历时3年11个月、累计运行1594.82万公里,消耗B5/B10/B20生物柴油混合燃料597.54万升,其中消耗BD100废弃油脂制生物柴油47万升(约388.21吨)。实验结果表明,与柴油比较,B5公交车油耗升高约1%,B10公交车油耗升高约2%。

研究工作在继续,政策配套在跟进
       随着应用的不断推广,研究工作也在深入。楼狄明介绍,课题组自主研发了以钛-硅-铝复合氧化物和分子筛为涂层,以Pt、Pd等铂族贵金属作为活性组分的高效低温活性和抗硫特性的DOC、CDPF催化剂;发明了柴油车Pt/Pd多涂层氧化性催化剂及其制备方法,解决了现有单一贵金属涂层的起燃温度较高、热耐久性较差问题,攻克了CDPF低温下颗粒连续再生和热稳定性等技术难题。
       团队成功研发了薄壁、低膨胀、抗热冲击性能好的堇青石蜂窝载体,成型难度降低且成品率高,兼具流场特性好、超细颗粒捕集效率高的特点;发明了制备工艺简易、过滤效率高、低成本的陶瓷催化剂载体封孔料以及气体流场和温度场分布均匀的非常规端面载体,攻克了载体催化剂的利用率低及使用寿命短的难题。团队还发明了高效率的全自动催化剂涂覆设备、载体外皮的制备方法和整体催化剂涂层探针,实现了涂层涂覆高度和位置的自动化检测。
       楼狄明说,团队发明了设计柴油机后处理系统的方法,攻克了DOC+CDPF颗粒后处理技术集成与匹配等薄弱环节的技术难题,研制了基于城市实际道路状况的巴士用DOC+CDPF柴油机尾气净化系统,突破了柴油车低温工况下颗粒后处理装置再生难题,实现微粒(PM)降低90%以上,微粒数量(PN)降低95%以上。率先在上海市开展了1.6万余辆柴油公交车和货运车安装颗粒后处理装置的规模化应用示范,国内首次创建了全产业链技术平台。
       成果得到了理想的应用。团队等对7辆B5和3辆B10,总计10辆生物柴油公交车,进行了总计20次的内窥镜检测,涵盖纯柴油-生物柴油积碳情况对比,以及长期使用生物柴油积碳情况劣化检测。在活塞顶面、燃烧室顶面(主要为气门底部表面)、气门与气门座间隙处未发现明显积碳产生,在个别喷油嘴孔处有少许积碳,属正常程度。生物柴油的使用没有机械性的损伤,不影响公交车的正常使用。
       团队申请发明专利24项、授权发明专利13项,授权实用新型专利12项。发表论文42篇,其中SCI收录4篇,EI收录22篇。主持或参与制定了2项柴油机排放控制行业标准,其中包括上海市团体标准《餐厨废弃油脂制车用柴油调和燃料(B10)》。团队针对收运、生产环节、处置环节、使用环节等制定了一系列激励政策。
       不仅如此,团队还进行了碳交易机制的研究,给出“收、运、处、调、用”闭环管理指导意见,比如建议中石化上海分公司建立生物柴油调和基地(专门公司),负责将本市产出的符合标准的BD100生物柴油,调和成B5生物柴油燃料,向环卫、港口等行业以及社会车辆供应;继续扩大B10生物柴油的使用范围,探索开展船用B10调和燃料的应用;鼓励相关企业研发、生产用餐厨废弃油脂制成高附加值的产品(例如α-烯烃、α-伯醇等)。

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       生物柴油研发项目的成果已在多家企业推广应用。今年11月8日,央视以“地沟油变身生物柴油上市”为题,报道:近日,地沟油制生物柴油正式向社会投放。上海2座中石化加油站开放供应B5生物柴油,每升价格5.72元,比柴油便宜0.3元。这是全国餐厨废弃油脂制生物柴油首次进入成品油终端销售市场。投放首日5吨生物柴油销售一空。(文中图片来自于央视新闻客户端

 
 

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