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甲醇汽車:最適合發(fā)展的方式

2011-01-10 13:55:24 能源   作者: 戴喆民  

甲醇燃料在各方面條件都具備的情況下,如果補上最后的“臨門一腳”,有沒有可能成為汽柴油的第一種主流清潔化替代方式呢?

使用醇(甲醇和乙醇)作為燃料的概念就同內(nèi)燃機一樣有歷史。19世紀末,由尼古拉斯•奧托(Nicholas Otto)等人開發(fā)的早期的內(nèi)燃機模型實際上就是設(shè)計成由醇進行驅(qū)動的,之后則因為石油更便宜易得而被取代。

在氣候和能源問題日趨嚴峻的今天,醇類燃料又重新受到人們青睞。而相對于甘蔗重要產(chǎn)地巴西和農(nóng)業(yè)發(fā)達的美國來說,燃料乙醇或許對農(nóng)業(yè)用地緊張的中國來說并不那么適合。但是,作為能通過煤化工制取的產(chǎn)品,甲醇燃料卻完全可以在煤炭資源豐富的中國脫穎而出。

甲醇是一種低碳高氧含量的燃料,燃燒時不需要太多空氣,有利于減少碳、氮氧化物的排放。同時,使用甲醇也不需要對現(xiàn)有汽車制造體系和燃料輸送、儲存體系做出過多改變,也就不需要太大的投入成本。因此,甲醇可以說是一種非常適合發(fā)展的替代燃料。諾貝爾化學獎得主喬治•奧拉(George Olah)甚至認為“甲醇經(jīng)濟”是跨越油氣時代最重要的一條解決途徑。

但是,甲醇燃料的推進卻并不順利——原來預計在2010年年底前出臺的低比例甲醇汽油國家標準(M15)發(fā)布時間將要延后,而對于純甲醇燃料(M100)的《車用甲醇燃料標準》雖已發(fā)布,但甲醇燃料、甲醇汽車進入市場也一直還差“臨門一腳”。那么,人們到底對這種替代燃料存在什么疑慮?如果這些疑慮能被消除,產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展又如何推進呢?

不是問題的問題

對傳統(tǒng)的汽車燃料進行更清潔化的替代,有很多種選擇——可以是甲醇、乙醇、生物燃料,或者是天然氣。那么,選擇甲醇有什么理由呢?

在內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會副秘書長魏安力看來,對替代燃料的選擇有幾項基本原則。第一,要保證原料自給自足。第二,在使用替代燃料后,技術(shù)要有所提升。第三,使用替代燃料盡量不能破壞已有的工業(yè)體系。魏安力認為,以甲醇作為燃料恰恰能很好地滿足這幾項原則。

甲醇是煤基燃料,可以通過煤化工方式進行生產(chǎn),這對于多煤少氣且農(nóng)業(yè)用地緊張的中國來說,不失為一種非常好的選擇。而且,用煤生產(chǎn)甲醇,也正符合中國煤炭資源的特點。中國有接近40%的煤炭資源屬于高硫煤,即硫含量超過1%。這些煤不能直接用于發(fā)電,但卻可以直接用于制取甲醇。據(jù)一汽集團原副總工程師榮惠康介紹,目前的一些煤制甲醇項目甚至可以將70%的二氧化碳排放進行回收,并制取尿素、醋酸等產(chǎn)品,實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)。

使用甲醇燃料對內(nèi)燃機制造體系只需要做很小的改變,對生產(chǎn)裝配的工藝改動也很簡單,與傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)體系通用度高。而如果只是將較少量甲醇摻入汽油中,調(diào)配成低比例甲醇汽油,甚至不需要對已有的汽車做任何改變就可以使用。

對于甲醇燃料最大的疑慮集中在毒性和排放這兩大問題。但在魏安力看來,其實人們對此是擔心過度。針對毒性問題,他指出,首都醫(yī)科大學早在20年前就做過對比實驗,在國際上也有相關(guān)機構(gòu)進行過評定,結(jié)果是甲醇的毒性級別和汽油是一樣的。甲醇雖然有毒,不能飲用,但汽油同樣如此。因此,有關(guān)甲醇毒性的質(zhì)疑只是大家的一個“習慣性談法”,在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)都不談這個問題了。“理由很簡單,我們沒必要將不是問題的問題拿來討論。”魏安力對《能源》雜志記者表示。

喬治•奧拉在其著作中也針對甲醇的毒性問題做過闡述。他指出,在服務站給汽車補給甲醇燃料時,人們只是暴露在低劑量的甲醇中,通過呼吸,只有2到3毫克的甲醇進入人體。但實際上,甲醇其實存在于人們生活中的各個方面。例如,在低熱食物和軟飲料中廣泛使用的人造甜味劑天冬氨酰苯丙氨酸甲酯在消化過程中就將部分轉(zhuǎn)化為甲醇。飲用350毫升的汽水,就可能通過消化系統(tǒng)產(chǎn)生20毫克甲醇,遠高于在進行甲醇加注時的人體攝入量。而根據(jù)美國食品藥品管理局(FDA)的資料,成人甚至在每天飲食中攝入500毫克的甲醇時依然能保持身體健康。

而在排放方面,甲醇作為替代燃料,本來可以使二氧化碳等的排放降低很多,但其也有一個問題,即含有劇毒的致癌物甲醛。甲醇是提煉甲醛的母原料,而且也可能通過不完全燃燒產(chǎn)生甲醛。那么,這是個棘手的難題嗎?魏安力曾作為相關(guān)問題調(diào)查組專家做過對比實驗,并提出了“零容忍度”的概念。“甲醛并沒有被國際組織定為排放指標,因為其排放量可以忽略不計。那么,對于甲醇燃料來說,只要做到低于汽油的甲醛排放就可以了。”他說。而根據(jù)美國甲醇研究院做的致癌度比較試驗,甲醇綜合排放的致癌物實際上只有汽柴油的20%。

M100還是M15

盡管甲醇燃料目前尚未被大范圍推廣,但人們對其使用的方式也有一些不同的思路。甲醇不僅可以單獨作為汽車燃料,也可以與汽柴油按一定體積比進行調(diào)配,形成新型清潔燃料。甲醇汽油產(chǎn)品按照甲醇在汽油中的加入量進行劃分。例如,在汽油中加入15%的甲醇而調(diào)配成的混合物被稱為“M15甲醇汽油”,而加入85%的甲醇則調(diào)配成“M85甲醇汽油”,至于純甲醇燃料則被稱為“M100甲醇燃料”。

目前,包括安徽奇瑞、上海華普和一汽集團等在內(nèi)的汽車廠商已經(jīng)成功研發(fā)純甲醇燃料汽車。而在山西長治,由長治第一汽車運輸有限公司承擔的針對M100甲醇燃料汽車的863項目也完成了對125輛甲醇城市客車總行駛里程1768萬公里的示范運行考核。結(jié)果表明,采用甲醇作為燃料,既減少排放,也降低運營成本。對于M15甲醇汽油,也有包括山西、陜西、貴州、河北等在內(nèi)的大量省份正在進行推廣應用。在山西,在中石化山西分公司等企業(yè)的推動下,已建成850個加油站,向社會供應M15甲醇汽油。陜西的延長石油也一直在通過其加油站推廣這種產(chǎn)品。

那么,究竟是應該先推廣M100甲醇燃料、汽車產(chǎn)品,或者M85等高比例甲醇汽油,還是先推進M15等低比例甲醇汽油的使用呢?魏安力傾向于第一種選擇。“除了M100,所有甲醇汽油都需要加入添加劑,以解決將甲醇和汽油混合使用后可能出現(xiàn)的各種問題。那么,如果在使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題,是追究燃料的問題,還是汽車及其零部件的問題?到時候就可能出現(xiàn)無頭官司,而這對產(chǎn)業(yè)來說是無法承受的。而M100相比則很簡單,沒有任何添加劑。”他說。

采用M100甲醇燃料以及M85等高比例甲醇汽油,需要對傳統(tǒng)汽車做出一些簡單的改造。使用甲醇燃料的汽車存在冷啟動性能較差的問題,也就是在低溫時不容易正常啟動。但如果能加裝一個汽油輔助點火裝置,并對電噴控制系統(tǒng)進行稍微的改進,就可以正常啟動,并在進入一般狀態(tài)后再不斷添加甲醇作為燃料。另外,原有橡膠件的作用是密封石油基產(chǎn)品,而甲醇屬于煤基產(chǎn)品,因此難免會引起橡膠老化和溶脹等問題。但魏安力介紹說,這其實也不難解決。甲醇的生產(chǎn)和使用量都很大,針對它已經(jīng)有很多的密封材料,因此所需要的只是將這些材料用在甲醇燃料汽車上。此外,還需要針對甲醇的腐蝕性和所需要的更高發(fā)動機壓縮比等問題進行適當?shù)母倪M。

正是因為M100甲醇燃料比較簡單,針對它的《車用甲醇燃料標準》也早已發(fā)布,但低比例的M15甲醇汽油標準就沒有這么幸運了。全國醇醚及醇醚清潔汽車專業(yè)委員會秘書長馬良介紹說,M15甲醇汽油標準難產(chǎn)的原因主要有兩個。“第一,美國有高比例甲醇汽油標準,但對于低比例甲醇汽油卻沒有制定出相關(guān)標準,因此目前國外沒有任何現(xiàn)成的標準可供借鑒。第二,因為M15甲醇汽油標準涉及添加劑等問題,比高比例甲醇汽油標準制定難度要大。”他對《能源》雜志記者表示。

因為M15甲醇汽油需要在不對現(xiàn)有汽車做任何改變的情況下直接使用,因此需要加入適當添加劑來解決甲醇汽油在使用中出現(xiàn)的分層、熱氣阻等問題。而現(xiàn)在添加劑的市場非?;靵y,每一個甲醇汽油燃料生產(chǎn)企業(yè)可能都有自己的配方,而這些其實是企業(yè)的核心技術(shù),不方便對外透露,因此給標準的制定帶來了極大的困難。

馬良稱,目前針對M15甲醇汽油的標準,可能還將開展包括添加劑、甲醇含量監(jiān)測方法等數(shù)個分標準的制定工作。他也表示,因為M15甲醇汽油可以用在任何汽車上,適應范圍很廣,也應該要積極推進應用。

只差“臨門一腳”

如果說M15低比例甲醇汽油推廣尚缺全國標準,那么,被F1等大賽許多賽車使用的純甲醇燃料,已經(jīng)在山西等地經(jīng)過示范運行監(jiān)測,并有相關(guān)標準出臺,卻還遲遲不能得到推廣應用,問題在什么地方呢?

安徽奇瑞、上海華普和一汽集團等廠商都已成功完成對甲醇燃料汽車的研發(fā),甚至開始產(chǎn)業(yè)化,并將產(chǎn)品遠銷中東。甲醇的生產(chǎn)成本每噸最多也只有一千余元,市場賣價每噸兩千余元,以1.6升甲醇和1升汽油相當來計算,甲醇的使用成本比汽油也要低不少。

而對于甲醇的社會加注體系,魏安力表示也可以利用現(xiàn)有的設(shè)施建立。他的建議是利用已有加油站閑置的地槽(如已廢棄的90#汽油)儲存甲醇燃料,并給甲醇汽車進行加注。

因此,在技術(shù)、市場化、配套體系等各方面都有解決方案的情況下,“僅僅只需要政府扶一把了。”魏安力稱。

在榮惠康看來,這個產(chǎn)業(yè)最大的問題在于甲醇燃料汽車的準生證,也就是說,需要將這些汽車列入產(chǎn)品公告,從而進入市場。“目前相關(guān)部門還沒有給甲醇燃料汽車上公告,因此市場形成還需要一個過程。”他對《能源》雜志記者說。但他表示,有關(guān)部門也正在考慮明年在一些地區(qū)進行甲醇燃料汽車的試點。

作為汽油的替代產(chǎn)品,以及與生物燃料、電動汽車等競爭的汽車清潔化路徑,甲醇燃料的推進一直并不順利。但是,在各方面條件都具備的情況下,如果補上最后的“臨門一腳”,這種適合于中國資源特點的燃料有沒有可能成為汽柴油的第一種主流清潔化替代方式呢?

 




責任編輯: 中國能源網(wǎng)

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