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[1]车用甲醇燃料现状及前景分析


2005 年 12 月 第 6 卷第 4 期总第 24 期

太原大学学报
Journal Of T aiyuan U niversity Vol. 6No. 4 SumNo . 24

文章编号: 1671- 5977( 2005) 04- 0072- 03

车用 甲醇燃 料现 状及 前景 分析

巩利平
( 太原大学 机电系 , 山 西 太原 030009)

摘要 : 随着石油资源的日益匮乏 , 除了努力降低油耗 , 最主 要的还是发 展多种能 源 。 结合我 国 贫油少 气 相对富煤 的基本国情 , 甲醇燃料具有广阔的市场前景 。 关键词 : 汽车 ; 甲醇燃料 ; 现状 ; 前景 中图分类号 : U 473. 1+ 4 文献标识码 : B

1 前言 汽车作为一 种能源消耗大、 使用面 广、 增长 速度快和流动性强的交通工具, 随着燃油供需矛 盾的日趋突出, 今后石油基车用燃料的一统格局 将发生巨变 , 并步入多元燃料共存的时代。发展 稳定、 持久、 经济、 便 捷和清洁的车 用替代燃料 , 已经成为确保国民经济可持续 发展和国家能源 安全的重中之重。在我国整个石油消费市场中 , 交通燃料消耗约占 70% 以上 , 而这其中的 70% 由 汽车来消耗。 贫油少 气相对富煤 是我国的基 本国情 , 煤是我国乃至全世界化石能源中惟一可 开采百年以上的资源, 在百年内煤势必成为我国 乃至全世界基本的 能源。在煤的 转化上寻求新 的车用燃料是符合我国国情的必然选择 , 所以发 展以甲醇燃料为先导的煤基系 列代用燃料具有 十分重要的战略意义。 所谓甲醇燃料, 是指纯甲醇和按一定比例掺 烧的甲醇汽油, 从 l% ~ 100% 的比例都有。比如 M 15 指的是含 15% 的甲醇。甲醇燃料是醇醚燃 料中 的 一种 , 醇醚 燃 料包 括 甲醇、 乙 醇 和 二甲 醚等。 甲醇与汽油相比 , 优点是: ! 甲醇的辛烷值 高, 理论上可以提高发 动机的压缩比 ; ? 甲醇含 有 50% 的氧, 使甲醇的燃烧热值降低, 但同时也 使用甲醇完全燃烧时所需要的空气量减少 , 甲醇 和空气的理论混合气热值与汽油相当; # 甲醇的
收稿日期 : 2005 07 31

引火温度比 汽油高, 燃烧 过程比汽油更 安全; ? 甲醇燃料富 含氧, 燃烧过 程比汽油彻底 , 尾气中 HC 、 CO 及 NOx 含量可显著降低。缺点是: ! 甲 醇的汽化潜热大, 冷起动 较汽油困难 ; ? 甲醇的 饱和蒸汽压和沸点都较低 , 易形成气阻 ; # 甲醇 是极性有机溶剂 , 易使橡胶和塑料零部件发生溶 涨 , 提前老化, 也对某些有色金属具有腐蚀作用 ; ?甲醇对人体有较强的毒害作用。 2 甲醇燃料发展概况 甲醇燃料开发及应用在国外开始于 20 世纪 70 年代的第二次石油危机, 从替代能源的角度考 虑 , 德国、 美国、 日本等国 先后投入了人 力、 物力 进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发。 在上世纪 70~ 80 年代 期间, 德国就 推出了甲醇 汽车, 德国大众汽车公司还在中国推出 M100 甲 醇汽车示范车。美国重点开发 M85、 M100 专用 甲醇燃料汽车。美 国福特公司还开 发了可使用 甲醇与汽油以任意比例混合的燃料 的灵活燃料 汽车( F FV) , 这种车由燃料传感器识别成分 , 通过 电脑提供发动机最佳运行参数, 这样就不会受到 加油站限制。目前 FFV 汽车在美国已经能大规 模生产。日本对甲 醇燃料的研究始 于二十世纪 80 年代后期 , 进入 90 年代初期已有 300 多辆甲 醇燃料汽车投入运行, 他们将高比例的甲醇燃料 用于轻型货车。 世界上的甲醇汽油用于汽车燃料 , 到上世纪

作者简介 : 巩利平 ( 1969 ) , 男 , 山西寿阳人 , 太原大学机电系讲师 。

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90 年代后期日渐萎缩, 其原因主要是因为甲醇腐 蚀性比较大 , 目前的技术还不能很好解决甲醇汽 油金属腐蚀性问题, 汽车的耐久性 ( 16 万公里 ) 得 不到保障。此 外, 由于 甲醇有毒 , 使用不慎容易 对人体造成伤害。 我国对甲醇燃料的研究起步于 20 世纪 70 年 代初期 , 低比例的甲醇燃料在四川省等地加油站 出售。国家科委在 六% 五 期间, 组织 M 15 甲醇 掺烧汽油的研究、 示范。曾在山西省进行过 475 辆 M 15 汽车和 4 个加油站的 商品化运 行试验。 不过由于 M15 燃料中, 需添加防止燃料分层的助 溶剂 ( 丁醇、 杂醇等 ) , 在我国不易廉 价获得。因 而在 七% 五 期间 , 国家科委改为组织了十几个 单位进行高比例甲醇的试验研究。与此同时 , 与 德国大众汽车公司进行了历时 7 年的 M100 甲醇 汽车国际技术合作研究, 以及与美国福特汽车公 司进行灵活燃料甲醇汽车 ( FF V) 合作研究 , 从而 对国产发动机的优化改造、 与汽车的 匹配、 甲醇 燃料配方、 腐蚀抑 制剂、 专用 机油、 耐 醇材料、 排 气催化净化、 对环境和人体健康的影响等都进行 了系统的研究。 中国 第一家甲 醇发动机 生产企 业 & & & 晋中 新天地发动机厂研发的多点电喷发动机 , 列入了 国家高新技术创新项目, 在先后经历了由化油器 型、 单点电喷型到多点 电喷型, 由 定比例低甲醇 ( M15) 到定比例高甲醇 ( M 85) 递进式研制后 , 产 品技术日趋成熟 , 多点电喷发动机成为试验示范 的动力支撑, 该机已经具备批量生产能力。 山西是我国 甲醇燃料的示范 性试验较为系 统并且已成为推广应用最快、 规模最大的地区之 一, 醇醚燃料及清洁汽 车已完全突破 技术关, 特 别是以 15% 的比例将甲醇掺入汽油中燃烧, 无任 何技术和环保问题 , 也 不用改造发动 机, 加注燃 料也不受地域限制。并且对甲醇燃料的存储、 输 配、 防腐、 安全以及甲醇汽车的运营调度、 维护保 养、 试验检测和故障排 除等方面 , 均总结出了较 为系统的技术规程和管理办法, 为更大范围的甲 醇汽车产业化示范提供了宝贵 的技术和管理方 面的经验。 经过多年的研究开发 , 我国在甲醇燃料的开 发及应用方面已具有了一定基础, 在汽油中掺入 5% 、 15% 、25% 和 85% 的 甲 醇 及 用 纯 甲 醇 ( 100% ) 作为汽车燃料的试验研究方面已进行大 量实质性工作, 特别是 低比例掺烧甲 醇, 汽车无

需做任何改动, 可直接掺入汽油中使用。 3 甲醇燃料前景分析 甲醇燃料除了 具有良好的燃烧 性能和环保 效果外 , 更重要的是产品价格以及储运等费用方 面也具有竞争优势, 就目前的市场价格而言 , 1 吨 改性甲醇和汽油、 柴 油相比, 成本降 低 1500 元 / 吨左右 , 以 15% 掺烧又可替代 1600 万吨成品油 , 其直接经济效益为 360 多亿元人民币 , 可替代原 油 5400 万吨, 大约节约外汇 200 多亿美元。 立足于本国资源优势来发展补充替代燃料 , 这对国家 能源安 全、 减少 外汇 支出都 是很 现实 的。而对煤炭而言, 也找到了一个新的出口和增 长点。中国 煤炭 资源 丰富 , 在我 国的 能源 结构 中 , 燃煤占到 70% 左右, 用煤转化甲醇可以做到 几千万吨至上亿吨, 这对补充燃料的缺乏十分可 行。而且我国有 700 多家化肥厂分 布在全国各 地 , 都 可 以 生产 甲 醇, 这 就 相当 于 700 多个 炼 油厂。 1997 年原国家科委和经贸委批准了山西省 实施国家甲醇燃料示范工程, 国家经贸委和科技 部又将其列入了科技创新计划和 火炬推广 计 划。目 前, 甲醇 汽、 柴油项 目已 列入 国家 十一 五 中长期规划中。无 论是理论上还 是实践上 , 甲醇燃料的 应用技术都基本成 熟, 腐蚀 性、 冷起 动性能等技术障碍都 已得到解决。对于甲醇燃 料尾气排放中的甲醛等有害物质的治理 , 国内已 经开发出复合型多效催化剂, 可使尾气排放完全 达到国家规定标准, 目前正在着手产业化工作。 曾经在甲醇燃 料方面有过成果 后来放弃的 一些公司, 如今也发现了中国甲醇燃料的市场机 会。大众、 丰田、 福特等公司, 现都在积极与有关 部门洽谈这方面的合 作。奇瑞已经 开发出甲醇 燃料发动机 , 山西大同、 云岗、 榆次等地已有纯甲 醇发动机的中型和大型客车在使用。 随着我国甲醇 燃料示范规划的 成熟及推广 工作的进 行, 未来甲 醇燃 料的 消费量 将显 著增 加。根据我国 汽车工业 发展趋势 预测, 到 2008 年我国的汽车保有量将 突破 3000 万辆 , 对汽油 的消费需求也将有较大增长, 预计在今后 5 年内 汽油消费递增保持在 5% 左右, 到 2008 年我国汽 油消费量将超过 5000 万吨。如果全国 40% 范围 内推广 M 5 甲醇汽油, 其消费量将达到 100 万吨 左右。另外 , M85~ M100 甲 醇汽油发 动机及汽 车的开发工作也在推进 , 如果能在部分地区进行 % 73 %

示范应用成功, 5 年后将推广达 到 2% 左右的应 用范围, 其年消费量也将超过 100 万吨。 据今年刚刚出台的? 山西省发展醇醚燃料和 汽车的六年行动构想 ( 2005 年 ~ 2010 年) ( 分析 , 我国的能源现状( 可开采年限 ) 是 : 石油 20 年 , 天 然气 49 年 , 煤炭 116 年, 预计 2020 年后, 国内石 油将枯竭, 而那时的能 源需求超过现 在的 4 倍 , 70% ~ 80% 的能源靠进口 , 直接影响到国家的能 源安全。加之目前的能源结构对 可持续发展带 来巨大影响, 主要是环 境污染严重 , 温室气体排 放难以控制等。所以, 从中国国情出 发, 从煤基 能源上发展甲醇燃料, 是解决能源安全和可持续 发展问题的一条重要途径。 4 发展建议 甲醇燃料作为新型替代能源, 具有较好的发 展前景。但同样是醇类燃料 , 甲醇燃料却没有乙 醇燃料发展和推广得顺利 , 所以对于甲醇燃料的 发展 , 在此提出以下几点建议 : ! 加强甲醇燃料的宣传工作, 在强化使用操

作规程的同时, 克服甲醇 产品有毒的顾 虑, 加大 国家支持力度并同市场调节结合起来 , 大面积推 广甲醇燃料。 ? 把甲醇燃料列入国家能源发展计划 , 给予 政策和资金扶持 , 激励经营者和消费者使用甲醇 燃料。 ) 尽快制订国家标准、 发展规划、 产业发展 政策, 促进甲 醇燃料 作为 新型能 源体 系迅 速发 展。 ?研究部门与生产企业密切协作 , 在完善混 配甲醇燃料和发动机改造及供配系统的基础上, 尽快推进燃料甲醇产品的生产进程。 ? 结合我国富有 煤炭资源的国 情以及天然 气资源情况 , 因地制宜地选择适合甲醇生产的原 料 , 并且可以充分考虑各种原料适当配合的综合 利用方式, 以降低甲醇生 产成本, 提 高市场竞争 能力。 [ 责任编辑 : 姚晓黎]

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