甲醇在柴油機上應用的技術(shù)進(jìn)展

中外能源●38SINO-GLOBAL ENERGY2009年第14卷甲醇在柴油機上應用的技術(shù)進(jìn)展姚春德(天津大學(xué)內燃機燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室,天津300072)摘要在我國石油供應缺口較大的情況下,需求結構也不盡合理,柴油消耗量大.榮柴汽比過(guò)高。 因此,發(fā)展石油替代燃料應以替代柴油為重點(diǎn)目標。天津大學(xué)提出了一種甲醇/柴油組合燃燒方式,在柴油機上的試驗結果表明.可以實(shí)現不到1.5kg甲醇昝換1.0kg柴油.甲酵對柴油的替代率平均達到20%以上,同時(shí)可以減少微粒和NO,排放,將原發(fā)動(dòng)機的排放品質(zhì)提高1個(gè)等級。以甲醇替代柴油,在能灝多元化、節能減排、燃料能源結構調整等方面是有利的,同時(shí)還可以提高發(fā)動(dòng)機高原動(dòng)力,發(fā)揮我國現有甲醇產(chǎn)能。我國對甲醇作為燃料在認識上存在較大誤區,但長(cháng)期的實(shí)踐和研究結果表明,與汽油.柴油相比,甲醇的毒性與之相當;其排放物是清潔的;甲醇對生態(tài)環(huán)境更友好;使用更安全;甲醇對材料的腐蝕性完全可以得到根本解決;甲醉在燃燒時(shí)排出的溫室氣體少于汽油、榮油,與柴油或汽油一起燃燒更有利于減少溫室氣體排放。建議國家對甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機上應用給予一定支持,開(kāi)展相關(guān)的基礎研究。關(guān)鍵詞柴油機甲醇/柴油組合燃繞替代燃料環(huán)境友好節能減排1替代柴油應成為替代燃料發(fā)展的重點(diǎn)置幾乎都是用柴油?？梢哉f(shuō),柴油是經(jīng)濟穩定和國根據中國社會(huì )科學(xué)院公布的2009年《能源藍家安全的基石。國內煉油企業(yè)通過(guò)各種技術(shù)手段不皮書(shū)》,目前中國東部油田在減產(chǎn),西部發(fā)展比預期斷調高生產(chǎn)柴汽比。1998 年生產(chǎn)柴汽比為1.42:1,慢,海洋油田產(chǎn)量仍較低,因此中國石油產(chǎn)量不可2002年便達到1.912:1 ,2006年更是增大到2.08:1,能大幅增長(cháng)。同時(shí)預測,2010年和2015年中國原油.甚至高過(guò)了柴油轎車(chē)高度普及的歐洲?，F在,我國產(chǎn)量將分別達到1.7x10*-1.98x10和1.82x10*~生產(chǎn)柴汽比普遍在2:1以上。由于柴汽比的結構性2.0x10+,呈緩慢上升趨勢。2020年,中國原油產(chǎn)量不平衡,造成國內一方面柴油供不應求,另一方面預計為1.81x10- 2.01x104,然后將呈逐年下降的汽油則必須出口的尷尬局面"。趨勢。藍皮書(shū)預測到2020年,我國的石油對外依存近年來(lái),國家為了減少石油消耗,大力推行替度將由目前的50%左右上升至64.5%,在已經(jīng)超過(guò)代能源,天然氣、液化石油氣(LPG),乙醇、甲醇、電能源安全線(xiàn)的情況下還要進(jìn)一步增加。石油能源安動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力燃料電池都取得了很大的成績(jì)和全已經(jīng)構成經(jīng)濟發(fā)展的重要瓶頸。技術(shù)進(jìn)展。然而,由于這些替代能源或新能源是以另一方面,在我國石油能源總體供應缺口大的替代或堿少汽油消耗為目標，因而對減少柴油消情況下,需求的結構也不盡合理。在我國石油消耗耗,降低柴汽比沒(méi)有帶來(lái)明顯的改觀(guān),甚至給柴油中,內燃機占一半以上,特別是柴油的需求量極大。生產(chǎn)帶來(lái)更大的壓力。因此,針對我國內燃動(dòng)力燃近年來(lái)雖然汽車(chē)工業(yè)發(fā)展很快,每年增長(cháng)率超過(guò)2料總體不足,結構上存在不合理的局面,發(fā)展石油位數,但是汽油的消耗不論是總量還是增長(cháng)速度都遠不及柴油,全國的汽油消耗量?jì)H為柴油的--半都基金項目:本文受到國家自然科學(xué)基金項目(編號:50876075)和教不到。2007年汽油消耗5600x104,而柴油卻達到育部博士點(diǎn)基金項目(編號:2000560040)的資助。1.24x10+，是汽油的2.21倍。2008 年則達到2.15作者簡(jiǎn)介:姚毒德，教授,博士生導師,1991年畢業(yè)于合肥工業(yè).倍。自2006年以來(lái),國內屢屢出現的加油難問(wèn)題全大學(xué)內燃機專(zhuān)業(yè),1984年獲得天津大學(xué)內燃機專(zhuān)業(yè)項士學(xué)位，部來(lái)自于柴油。究其原因,公路運輸、農業(yè)、漁業(yè)、發(fā).1988年獲得天津大學(xué)內燃機專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位,現任天津大學(xué)內燃機燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任，研究方向為內燃機工作過(guò)電、鐵路運輸、工程機械及國防所用的內燃動(dòng)力裝程、內燃機石油替代燃料。E-mail :ardyao@ju.cdu.cn第11期姚春德。甲醇在柴油機上應用的技術(shù)進(jìn)展●39.替代燃料應以替代柴油為重點(diǎn)目標。兩種不同燃料的特性,利用前者含氧、氣化潛熱高,2甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機中應用的技術(shù)進(jìn)展一 甲后者容易壓燃的特點(diǎn),使燃料在燃燒時(shí)可以同時(shí)減醇/柴油組合燃料方式少微粒和NO,排放。在應用中替代柴油的比例超過(guò)與其他替代能源在資源、產(chǎn)能、產(chǎn)量、輸運性等20%,并可將原發(fā)動(dòng)機的排放品質(zhì)提高1個(gè)等級。方面相比,甲醇是合適的替代燃料之一四。美國諾甲醇/柴油組合燃燒方式已經(jīng)在上海煤焦化公貝爾化學(xué)獎獲得者喬治.A.奧拉經(jīng)過(guò)長(cháng)期研究得司、山東久泰能源和山西佳新能源公司裝車(chē)進(jìn)行了出結論:“甲醇經(jīng)濟”使人類(lèi)不再依賴(lài)于日益減少的道路試驗。一臺改裝的20t柴油載重車(chē)2.5x10km石油和天然氣。特別是生產(chǎn)甲醇的資源廣泛性,更道路試驗結果表明,在發(fā)動(dòng)機上采用這種壓燃方式是其他燃料所無(wú)法比擬的。單就煤炭而言,我國已可實(shí)現不到1.5kg甲醇替換1.0kg 柴油，最好狀況探明資源量可用百年當無(wú)任何擔心之虞。2008 年時(shí)1.0L甲醇等作用于1.0L柴油。甲醇對柴油的替我國柴油表觀(guān)消費量為1.3885x104,如果假設以甲代率平均達到20%以上,最高替代率達到40%。發(fā)醇替代2008年柴油消耗量的10%，以目前生產(chǎn)1t動(dòng)機工作時(shí)尾氣中無(wú)煙。用戶(hù)普遍感到,甲醇/柴油甲醇平均用煤1.4~2.0t 來(lái)計,則生產(chǎn)替代1400x10*組合燃燒的發(fā)動(dòng)機動(dòng)力強勁,加速性好。另外,由于柴油所需的等熱值甲醇，僅需用煤5000x104左右甲醇的價(jià)格僅為柴油的1/3左右,運輸費用也大幅(以等熱值計,僅為國家年用煤量的2.0%左右)。但度減少,用戶(hù)的積極性很高。.是, 10%的柴油就是1400x10+，相當于-一個(gè)中型油甲醇以氣態(tài)方式進(jìn)入氣缸后由柴油引燃的方田的規模。替代下如此規模的柴油,對于緩解柴油法，可以追溯到上世紀50年代末國外提出的甲醇緊張,調整燃油結構將具有重要意義。熏蒸法。自此之后,不斷有研究者開(kāi)展類(lèi)似的工作。然而,甲醇的十六烷值極低,約為柴油的1/16,迄今為止的研究一致認為,這是比較可行的甲醇壓過(guò)高的著(zhù)火溫度限制了甲醇燃料在壓燃式發(fā)動(dòng)機燃方式,而且也是可以同時(shí)降低柴油機NO,和微粒上的應用,這也是目前甲醇都是用在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機排放的途徑。然而,由于甲醇的氣化潛熱大,氣化時(shí)上的重要原因。盡管?chē)鴥韧鈬@甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)需要耗費大量電力,導致蓄電池無(wú)法滿(mǎn)足要求。另機上的應用開(kāi)展了大量工作，但由于難度較大,直外,進(jìn)入氣缸的甲醇量難以適時(shí)控制,過(guò)量甲醇進(jìn)至目前商品化應用的以甲醇燃料替代柴油的重型氣缸會(huì )造成爆發(fā)壓力迅速增加,過(guò)大的機械負荷令發(fā)動(dòng)機尚未見(jiàn)報道。發(fā)動(dòng)機無(wú)法承受,嚴重時(shí)會(huì )發(fā)生爆震。發(fā)動(dòng)機冷啟最近，甲醇在柴油機上的應用取得了重要突動(dòng)和爆震控制- -直是無(wú)法逾越的障礙。因此,甲醇破。天津大學(xué)提出一種甲醇/柴油組合燃燒方式,經(jīng)的壓燃一-直限于在實(shí)驗室里研究。過(guò)多年的理論研究、實(shí)驗室臺架試驗以及發(fā)動(dòng)機數天津大學(xué)提出的組合燃燒方式,對甲醇的噴射萬(wàn)公里的道路試驗,已經(jīng)可以在柴油機上可靠地使時(shí)刻和噴射量實(shí)施全面管理,從而使上述問(wèn)題得以用甲醇燃料,為甲醇大比例替代柴油提供了一種新解決,使其走上應用之路。甲醇以均質(zhì)混合氣與柴的途徑4.51。該方法的特點(diǎn)是,根據發(fā)動(dòng)機工況特性油共燃,具有以下特點(diǎn):分段使用甲醇。即啟動(dòng)時(shí)用柴油,待發(fā)動(dòng)機自身溫①進(jìn)氣吸熱氣化,回收了冷卻水的熱量;度上升到一定水平(65C左右)再?lài)娺M(jìn)甲醇,以保證②甲醇在壓縮過(guò)程中裂解吸熱,減少熱耗散，發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)可靠性。中高負荷時(shí)采用壓力方式向也提升了自身的熱值;進(jìn)氣道噴進(jìn)甲醇,吸熱氣化后進(jìn)人氣缸,在氣缸內③甲醇混合氣遲滯柴油著(zhù)火，增加預混合氣由柴油引燃。運行中甲醇和柴油量完全由專(zhuān)用的電體,形成均質(zhì)混合氣壓燃,提高了定容燃燒程度;控系統完成，駕駛員可以靈活自如地在甲醇/柴油④降低排溫,減少廢氣帶走的熱量?；虿裼烷g進(jìn)行切換,不受甲醇供應的限制。該方法因此,甲醇與柴油共燃,不僅替代了柴油,而且的突出優(yōu)點(diǎn)是既可以用于新車(chē),也可以方便地用于實(shí)現了高效、清潔燃燒。經(jīng)檢測,柴油機采用此種方改裝在用車(chē),增加的費用僅約數千元人民幣。電控法排放品質(zhì)可以提高1個(gè)等級。在道路試驗中,平系統由天津大學(xué)自主開(kāi)發(fā)。由于兼顧了甲醇、柴油均使燃料效率提高10%以上?？梢韵嘈?甲醇/柴油中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2009年第14卷組合燃燒方式如能得到進(jìn)一步完善并加以推廣應因甲醇自身的含氧性,使其功率得到充分發(fā)揮。既用,對采用甲醇替代柴油將具有重要的意義。節約了燃料,也增加了發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性,這一點(diǎn)對3甲醇替代柴油的優(yōu)勢于國防建設尤為有利。在現有替代能源中,與柴油相比,同時(shí)具有資3.5有利于發(fā)揮現有甲醇產(chǎn)能源廣泛性、易獲得性、方便輸運性、費用可接受性的目前我國甲醇產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)2000x101,-批新唯有甲醇。當前全球處于經(jīng)濟危機之中,我國則在的甲醇項目正在建設。但是市場(chǎng)能夠消化的甲醇僅政府引導下,以基本建設和民生建設為牽引,經(jīng)濟1000x10t左右，加上國際上甲醇生產(chǎn)大國的甲醇發(fā)展幾乎沒(méi)受多大影響。但是,當我們看到基本建產(chǎn)品主要是供出口,因此給我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)設蓬勃發(fā)展的同時(shí),各類(lèi)內燃動(dòng)力對柴油的需求也極大壓力。造成甲醇的產(chǎn)能得不到發(fā)揮,對生產(chǎn)企隨之增加。目前由于甲醇價(jià)格很低,為推行替代柴業(yè)的積極性造成很大影響。油提供了大好時(shí)機,突出表現在以下幾方面。4有關(guān)甲醇燃料認識上的誤區3.1有利于能源多元化甲醇又稱(chēng)甲基醇或木醇,是一種無(wú)色、路帶酒我國煤炭資源豐富,而且以煤生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)能精味、水溶性液體。凝固點(diǎn)-97.6C,沸點(diǎn)64.6C,相大,具有大規模替代柴油的基礎和條件,是目前任對密度(20C)0.791。甲醇中只含有1個(gè)碳分子,而何其他替代能源都無(wú)法比擬的?，F有甲醇產(chǎn)能稍加氧分子含量高達50%，在燃燒過(guò)程中需要的空氣擴大即可實(shí)現替代10%的年柴油消耗(1400x10%)的少,燃燒充分,燃燒后主要形成水和二氧化碳,污染目標。石油和甲醇組合起來(lái)形成交通輸運裝置動(dòng)力極低。的二元燃料體系,對國家能源安全極為重要。一是甲醇作為燃料始于19世紀30年代,曾被用作減少石油依賴(lài);二是立足我國自有資源;三是甲醇照明烹飪和加熱,后來(lái)被更便宜的燃料(如煤油)所生產(chǎn)企業(yè)遍布全國,供應有保障。替代。用作車(chē)用燃料則主要始于上世紀70年代第3.2有利于節能減排一次石油危機之后。1973年美國麻省理工學(xué)院的與同排量的汽油機相比，柴油機因具有高壓縮Toms.Reed教授在《科學(xué)》上發(fā)表論文稱(chēng),往汽油中比、無(wú)截流損失以及稀燃等特點(diǎn),其熱效率要高出加入適量甲醇(15%)不僅可以替代汽油,更可以改前者30%~40%。甲醇應用于柴油機,則可以充分利善當時(shí)的化油器式發(fā)動(dòng)機的排放。- -時(shí)間,甲醇在用高壓縮比的特點(diǎn),在高燃料效率下工作。如以平全球的許多國家得到廣泛應用凹?？梢?jiàn),甲醇作為均1.5kg甲醇替代1.0kg柴油，甲醇對柴油的替代燃料應用是由來(lái)已久的。但是,由于我國曾發(fā)生過(guò)率為30%來(lái)計,則實(shí)施甲醇/柴油組合燃燒方式后,誤飲甲醇中毒的假酒事件,長(cháng)期以來(lái)對甲醇作為燃發(fā)動(dòng)機的熱效率提高10%左右。此外,由于熱效率料應用的認識一直存在較大誤區,主要表現在以下提高,每單位質(zhì)量柴油的二氧化碳排放減少10%以幾個(gè)方面。上。如柴油年消耗量的10%用甲醇替代,則可以減4.1甲醇的毒性排二氧化碳10%。以1000x104柴油用甲醇替代來(lái)作為燃料,甲醇實(shí)際上和汽油-樣,在化學(xué)上計算,每年減少二氧化碳排放量將達到1090x104,都屬中等毒性物質(zhì)，不僅甲醇不能飲用和濺入眼這對實(shí)施低碳經(jīng)濟和減少溫室氣體排放將起到很中,其他燃料也是如此例。從國際通用的《化學(xué)品安大的作用。全技術(shù)說(shuō)明書(shū)》(MSDS)中查到的甲醇LD50數據可3.3有利于燃料能源結構調整以更好地說(shuō)明問(wèn)題,見(jiàn)表1。用甲醇替代柴油,可降低柴汽比,不僅緩解了表1甲醇、乙醇、汽油急性中毒指標柴油供應緊張的局面,也減輕了煉油企業(yè)的壓力。項目甲醇乙酶(酒精)汽油3.4有利于提高發(fā)動(dòng)機高原動(dòng)力LDS02/ I 5628(大鼠經(jīng)口) 7060(兔 經(jīng)口)57000(mg-kg")_ 15800(免經(jīng)皮)| 7430(兔經(jīng) 皮)(小鼠經(jīng)口)甲醇是含氧燃料，含氧量以質(zhì)量計高達50%。LC50/8377637620103000我國西部地區地處高原，高海拔帶來(lái)空氣中缺氧,(mg.m)| 4b(大鼠吸人)10h(大鼠吸人) 2h(小 鼠吸入)如果讓柴油機運行甲醇/柴油組合燃燒方式，則會(huì )注:①指動(dòng)物經(jīng)口服進(jìn)或皮膚吸人有毒物質(zhì)后50%的生存率。姚春德。甲醇在柴油機上應用的技術(shù)進(jìn)展導致半數實(shí)驗動(dòng)物致死的攝人量數值越大,說(shuō)漏、添加濺灑.甲醇蒸發(fā)等是甲醇排放的主要途徑。明毒性越低。由表1可見(jiàn),甲醇.乙醇的毒性都比汽甲醇易溶于水，水或土壤中的甲醇會(huì )很快稀釋,然油大,但屬于同一量級,都在“輕度危害”范圍?？紤]后發(fā)生生物降解。而汽油則難溶于水,不易擴散,在到已有急性中毒的病例,國標在毒性分級行業(yè)舉例自然環(huán)境中難以降解,產(chǎn)生累積污染。另外,廢水中中明確將甲醇放在“中度危害”級。從表1數據看,含有少量甲醇有利于生物降解脫出其中的含氮物甲醇和乙醇相比，如果取“經(jīng)口”途徑,甲醇毒性高質(zhì)。因此,甲醇燃料有一定毒性,但易于在環(huán)境中降于乙醇,取“經(jīng)皮"途徑,甲醇毒性低于乙醇|”。解,不會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染。早在“七五”期間,在原國家科委的主導下,中在水中,甲醇及乙醇的生物降解過(guò)程要比原油德兩國合作對“甲醇中毒機理、中毒解藥、對人體健或者汽油迅速得多。醇燃料在水中的滯留時(shí)間以幾康的影響”進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)長(cháng)達10年的研究,結論小時(shí)計算,而原油、汽油、柴油的滯留時(shí)間則以幾年是:只要遵守操作規程,沒(méi)有發(fā)現人體健康的異常。計算。據估算,把1x10t甲醇泄漏到海中,在泄露后我國從事甲醇汽車(chē)研究和試驗20多年的人員,以1h,申醉的濃度僅僅達到0.36%,接下來(lái)濃度會(huì )更及現在仍在駕駛甲醇汽車(chē)的司機,也未發(fā)現健康有低。然后,在幾天內,微生物通過(guò)生物降解會(huì )處理掉異常。我國生產(chǎn)甲醇已有數十年歷史,大小企業(yè)上稀釋的甲醇。類(lèi)似的汽油泄漏事故,由于汽油與水.百家,未發(fā)現甲醇廠(chǎng)工人有甲醇職業(yè)病。不溶,將會(huì )大面積覆蓋在水的表面而不容易被驅散山西省在甲醇車(chē)試運行中,連續數年委托有關(guān).到環(huán)境中去，很有可能導致生態(tài)災難[9。從這一點(diǎn)分醫院對甲醇燃料車(chē)司乘人員及加注、儲運甲醇的工析，用船舶運輸醇燃料或者船用柴油機使用醇燃作人員進(jìn)行定期體檢,未發(fā)現因甲醇引起的健康異料,泄漏出的醇對生態(tài)環(huán)境的危害要比石油及其成常和職業(yè)病間。當然,為了避免在應用中出現誤飲等品油輕得多。應該指出的是,環(huán)境中甲醇的性質(zhì)與問(wèn)題,除了加強科普教育之外,可以采取一些給燃甲基叔丁基醚(MTBE)有很大的不同,MTBE不容易料著(zhù)色的方法以作警示。2000年之前我國使用的含降解,因此在美國禁止將MTBE作為運輸燃料中氧鉛汽油,其中的四乙基鉛屬于辛烷值增強劑,但是化處理的添加劑。有劇毒,為了避免誤飲中毒,就曾采取加紅色素的當陸地土壤中溢流著(zhù)甲醇時(shí),真菌及細菌表現方法。因而,甲醇作為燃料使用,只要遵守操作規出較大的容忍性。有資料表明,當土壤表面甲醇達程,對使用者是安全的。與汽油相比,汽油包含多種到飽和狀態(tài),1個(gè)星期后，在10~30cm深度處50%有害化學(xué)物質(zhì),包括苯、甲苯、二甲苯,乙基苯、1,3-以上的真菌(蘑菇)能恢復活性,3個(gè)星期后90%能丁二烯和正已烷,其中一些物質(zhì)是國際衛生組織確恢復活性,細菌的活性也恢復得較快0。定的致癌物,而甲醇則不被認為是致癌物或誘導有瑞典曾在草地上進(jìn)行試驗,以1.35L/m2的量將機體突變的物質(zhì)。.汽油及M15和以2.7U/m2的量將甲醇及乙醇灑向4.2甲醇的排放草地,然后在深度10~30cm處取出土壤,對上述燃在甲醇的燃燒產(chǎn)物中，常規排放物CO.HC與料及主要成分如苯、甲苯及烷烴進(jìn)行分析。分析結汽油相當,NO,則較汽油低，原因是甲醇的空燃比果表明,甲醇及乙醇容易從表面蒸發(fā)掉,而且容易僅為汽油的1/2, 燃燒時(shí)需要的空氣量少。在實(shí)施與轉移到土壤中微生物活性使其濃度減小的地方,經(jīng)柴油雙燃料組合燃燒時(shí),NO2和微粒排放比柴油機過(guò)4個(gè)星期后,土壤中上述燃料及各成分的濃度只低,CO和HC高于柴油機。在燃用甲醇時(shí),會(huì )產(chǎn)生有3mL/m"。一定的甲醛排放,甲醛被認為是可能的致癌物。已為了評價(jià)灑向草地的醇燃料及汽油對土壤長(cháng)有研究證明，經(jīng)廢氣后處理催化轉化裝置作用后,時(shí)間的影響,以年測量分析了土壤的呼吸通氣能力.甲醛可以完全被消除周。(氧的消耗情況)，低的通氣氧消耗則表明土壤中微4.3甲醇對生態(tài)環(huán)境的影響生物受到損傷。汽油及M15噴灑的草地土壤就顯甲醇作為燃料使用時(shí),向周?chē)h(huán)境的排放主要.示了較低的氧消耗情況。國外還對醇燃料及汽油對是在儲存、運輸和添加過(guò)程中,運輸事故、儲存滲植物生長(cháng)的影響進(jìn)行了試驗,研究結果表明,在噴中外能源，42.SINO-CLOBAL ENERGY2009年第14卷灑了甲醇及乙醇的土壤中,植物生長(cháng)受到的影響比能夠腐蝕- -些金屬,包括鋁、鋅、鎂,但不腐蝕鋼和汽油及M15混合燃料低。1年以后,在受醇燃料污鑄鐵。此外,甲醇也能夠和- -些塑料、橡膠、墊圈發(fā)染的地方，生長(cháng)出的植物總量是正常土壤的65%,生反應,使它們變軟、膨脹和易碎,最終導致泄漏和而受了汽油及M15污染的土壤，生長(cháng)出的植物總系統故障。量只有未受污染土壤的50%及450%01。國內外對甲醇發(fā)動(dòng)機的長(cháng)期研究和應用實(shí)踐綜合試驗研究表明,甲醇對陸地生態(tài)環(huán)境的影.表明，造成磨損最嚴重的是燃燒室周?chē)臋C件,如.響,并沒(méi)有汽油和柴油的影響嚴重。進(jìn)排氣門(mén)座、進(jìn)排氣門(mén)、氣門(mén)導管、活塞環(huán)、缸套等,4.4甲醇的安全性對凸輪軸.曲軸、軸瓦等影響較小。防止曆損的主要甲醇燃料的添加、飛濺,無(wú)蓋容器和車(chē)輛尾氣措施是改變機件的材質(zhì)和熱處理工藝,如氣門(mén)將鐵排放均有甲醇蒸氣產(chǎn)生。呼吸系統吸人是甲醇進(jìn)入類(lèi)合金改為鎳類(lèi)合金、氣門(mén)座燒結材料中添加硬質(zhì)人體的主要途徑。低濃度的甲醇蒸氣要比汽油蒸氣微粒并做鉛溶滲處理、活塞環(huán)鍍鉻等I問(wèn),采取這些的毒性小,高濃度時(shí)二者相當,但出現高濃度甲醇措施后耐磨性可達到汽油機水平。采用甲醇發(fā)動(dòng)機蒸氣的幾率低于汽油，因為甲醇蒸氣壓低于汽油。專(zhuān)用潤滑油可抑制腐蝕和磨損凹。在柴油機上實(shí)施正常的工作場(chǎng)所中,允許的甲醇蒸氣最大濃度為萬(wàn)甲醇和柴油雙燃料共燃,經(jīng)過(guò)3x10%km行車(chē)道路試分之二,而汽油為萬(wàn)分之三,可見(jiàn)甲醇蒸氣的毒性驗,沒(méi)有發(fā)現對潤滑油的影響。略小于汽油蒸氣。對生命立即產(chǎn)生危險或嚴重損害因此,只要采用專(zhuān)用的耐醇材料,甲醇的腐蝕健康的甲醇蒸氣濃度為6%o,短期(15min)工作允許問(wèn)題是完全可以得到很好解決的。畢竟甲醇已經(jīng)生甲醇蒸氣濃度為0.25%12。產(chǎn)使用了百余年,人類(lèi)在甲醇應用過(guò)程中完全可以甲醇燃料發(fā)生火災爆炸的可能性遠低于汽油?？朔赡芤鸬母g和磨損問(wèn)題。同樣條件下,甲醇蒸氣密度較低,只略大于空氣密4.6甲醇與氣候變化的關(guān)系度,易于擴散流動(dòng);而汽油蒸氣密度較大,在空氣中目前的甲醇幾乎都是產(chǎn)自天然氣、煤炭和重沿著(zhù)地面流動(dòng)分散,遇到明火極易爆炸。甲醇蒸氣油,而我國主要以煤炭為原料。根據煤的品質(zhì),現有點(diǎn)燃爆炸的濃度是汽油的4倍,不易爆炸起火。美技術(shù)生產(chǎn)1.0t 甲醇約消耗1.2~2.0t 煤。在生產(chǎn)中除國環(huán)境保護局(EPA)和美國西南研究所叫進(jìn)行了試了轉化為甲醇的1個(gè)碳分子之外,剩余的碳都主要驗,兩輛車(chē),一輛是甲醇燃料汽車(chē),一輛是汽油燃料轉為二氧化碳,因此二氧化碳的排放量較大。在目車(chē),在靠近火焰的地面上被允許漏油。汽油迅速被前尚無(wú)大量生物質(zhì)資源可用于生產(chǎn)甲醇之前,化石引燃,產(chǎn)生的火在幾分鐘內吞噬了整個(gè)車(chē)輛;而甲燃料的能量轉化形式會(huì )產(chǎn)生二氧化碳,這也是無(wú)法醇耗費了3倍的時(shí)間才被引燃,產(chǎn)生的火只是導致回避的現實(shí)。了車(chē)后部的損壞。EPA預測,把汽油車(chē)轉換成甲醇然而,用煤炭生產(chǎn)甲醇過(guò)程中排出的二氧化碳車(chē),能夠減少90%由汽油導致的火災,挽救全美每其濃度較高,容易富集回收,這也為集中處理二氧年700人的生命,阻止4000例重傷減少幾百萬(wàn)美化碳帶來(lái)了方便。其次,根據目前在車(chē)輛上的應用元的財產(chǎn)損失叫。與汽油相比,甲醇火災發(fā)生的可結果，約1.6L甲醇折合1.0L汽油,相對于其熱值能性和破壞性很小。從總的結果來(lái)看,甲醇燃料要比，燃料效率提高了30%。實(shí)施甲醇/柴油組合燃比汽油對人體健康危害小。燒，約1.2L甲醇折合1.0L 柴油，燃料效率提高由此可見(jiàn),作為燃料甲醇發(fā)生火災的可能性比45%以上?？梢?jiàn),使用甲醇作燃料,與原汽油機和柴汽油小，且火災后造成的危害也比汽油輕。低濃度油機相比,二氧化碳的排放實(shí)際上是減少了,這還時(shí),甲醇的毒性要小于汽油。未計人減少NO和微粒排放的效果。隨著(zhù)科技進(jìn)4.5甲醇的腐蝕性步,今后可以逐步增加生物質(zhì)原料生產(chǎn)甲醇,也可甲醇以及甲醇燃燒反應過(guò)程中產(chǎn)生的甲醛、甲以發(fā)展用生產(chǎn)甲醇過(guò)程中富集得到的二氧化碳與酸、大量蒸汽、未燃甲醇等均對金屬表面有腐蝕性。氫氣合成甲醇,以實(shí)現二氧化碳的封閉循環(huán),從而甲醇的腐蝕性是汽車(chē)制造商最為關(guān)心的問(wèn)題,甲醇用甲醇替代石油,逐步減少對石油的依賴(lài)。第11期姚春德.甲醇在柴油機上應用的技術(shù)進(jìn)展●43●4.7小結需的投人也較少。在起步階段,建議甲醇生產(chǎn)企業(yè)國外長(cháng)期以來(lái)對甲醇所做的研究和實(shí)踐以及改裝自用或附近的輸運車(chē)輛,以實(shí)現壓燃式發(fā)動(dòng)機.原國家科委自“七五”以來(lái)組織的多學(xué)科、多單位、應用甲醇作為燃料。.多人員、多種車(chē)輛的20余年的研究結果表明,與同6結語(yǔ)為燃料的汽油、柴油相比,甲醇的毒性與之相當;其進(jìn)入21世紀,石油能源經(jīng)過(guò)高強度使用,廉價(jià)排放物是清潔的,即使甲醛排放高于汽油、柴油,但獲得階段已經(jīng)不復存在,人類(lèi)正在進(jìn)人燃料能源多在催化轉化器的作用下是可以徹底消除的;甲醇對元化的時(shí)代,歐、美等國正在大力采取措施減少對生態(tài)環(huán)境比汽油、柴油更友好;使用更安全;甲醇對石油的依賴(lài)。甲醇作為燃料的應用在人類(lèi)歷史上經(jīng)材料的腐蝕性完全可以得到根本解決;甲醇在燃燒歷了3個(gè)時(shí)期,第一個(gè)是作為照明、加熱等燃料用;時(shí)排出的溫室氣體少于汽油、柴油,與柴油或汽油第二個(gè)是作為石油替代燃料;第三個(gè)是作為清潔燃一起燃燒更有利于減少溫室氣體排放。燒的添加劑。5甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機上的應用設想甲醇在我國的應用經(jīng)歷了發(fā)展-停止一又發(fā)目前的車(chē)用、農業(yè)機械、工程機械、漁業(yè)、中小展的循環(huán)。當前我國經(jīng)濟發(fā)展正處于高度增長(cháng)期，船舶、部分鐵路運輸以及國防車(chē)輛動(dòng)力裝置中,壓對能源的需求仍在不斷增加。但是,國際石油資源.燃式柴油發(fā)動(dòng)機占主導地位,是消耗燃料柴油的主在逐步減少,我國自身石油資源又十分有限,同時(shí).要方面。以2007年為例,車(chē)用和工程機械之和超過(guò)還存在柴汽比嚴重不合理的結構問(wèn)題。因此,減少了柴油需求量的50%間。對石油的依賴(lài)是國家經(jīng)濟發(fā)展的必然之路,能源多.柴油機在這些應用領(lǐng)域中有兩個(gè)特點(diǎn),一是集元化已經(jīng)成為客觀(guān)需要。隨著(zhù)在壓燃式發(fā)動(dòng)機上燃.中,二是定點(diǎn),這給推廣使用甲醇/柴油組合燃燒帶用甲醇燃料技術(shù)的突破,在新一輪的石油替代燃料來(lái)很大的方便。甲醇/柴油組合燃燒屬于靈活燃料發(fā)展中,在以減少柴油消耗、調整燃料結構為目標車(chē)輛的一種,既可以用于新車(chē),也可以方便地用于的發(fā)展戰略中,甲醇必將發(fā)揮重要作用。在用車(chē)改造。改裝時(shí),保持原發(fā)動(dòng)機主體結構不變,建議國家有關(guān)部門(mén)能對甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機僅需要在進(jìn)氣管上增加一套甲醇噴射裝置,并在高上應用給予-定支持,開(kāi)展相關(guān)的基礎研究,如柴壓油泵油門(mén)手柄處加裝-套油門(mén)位置傳感器,當然油在甲醇、乙醇氛圍中的燃燒特點(diǎn)、排放物生成機還需要增加甲醇存儲箱,然后配上甲醇噴射電控單理及其控制方法、大規模應用甲醇燃料對環(huán)境的作元進(jìn)行控制即可。沒(méi)有甲醇則關(guān)斷甲醇噴射裝置,用等等,以實(shí)現甲醇真正高效、清潔服務(wù)于人類(lèi),為可方便地進(jìn)行甲醇/柴油雙燃料或柴油單燃料運實(shí)現人類(lèi)向氫經(jīng)濟的順利過(guò)渡做出應有的貢獻。行。重要的是不論哪種模式,發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性依舊，并且可以獲得更好的加速性能、排放品質(zhì)以及低的參考文獻:燃料費用。在已有的道路試驗中就分別采用了兩種[1]唐宏青.部分在建和撒建的煤制烯烴項目[N].中國化工報，不同類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機在整車(chē)上進(jìn)行了改裝,試驗結果2009-03-09.相近,說(shuō)明了該燃燒技術(shù)的良好適應性。[2]吳域琦.馮向法.甲醇燃料-_-最具競爭 力的可替代能源[].我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)遍布全國，若以這些企業(yè)為中外能源,2007, 12():16-24.中心,在一定范圍內進(jìn)行定點(diǎn)甲醇配送,不需要建[3] OLAH G A.COEPPERT A,SURYA PRAKASH G K.跨越油設專(zhuān)門(mén)的甲醇加注站。從長(cháng)遠來(lái)說(shuō),在現有加油站氣時(shí)代:甲醇經(jīng)濟[M].胡金波,等譯北京:化學(xué)工業(yè)出版社,建設一個(gè)甲醇加注系統也十分簡(jiǎn)單,因為甲醇的密2007:143. 147. .度與汽油相近，僅需更換一些密封件和橡膠管路。[4]姚春德,李云強,王銀山用擴散及準均質(zhì)混合氣壓燃燃燒降低柴油機碳燜和NO,排放的研兗[].內燃機學(xué)報,2004,由于甲醇的揮發(fā)性遠低于汽油,甲醇加注站會(huì )相對22(4):310-316.安全些。因此,從技術(shù)層面說(shuō),推廣甲醇/柴油組合[5] 姚春德,陳緒平,楊建軍,等.柴油-甲醇組合燃燒電控系統燃燒技術(shù)比較容易。在現有階段,由于在用車(chē)可以控制策略的研兗[J].天津大學(xué)學(xué)報.2009 .42(6);554-559.改造,更便于實(shí)施。從經(jīng)濟上說(shuō),推廣應用該技術(shù)所[6]潘奎潤.調整汽車(chē)燃料結構，發(fā)展醇燃料汽車(chē)[J].化工催化劑中外能源SINO-GLOBAL ENERGY2009年第14卷及甲醇技術(shù),2003(3):11-21.www.nmhan/.orulel/s/ecia/promi.fm.[7]肖經(jīng)緯,李斌.甲醇燃料的毒性及應用研究進(jìn)展[J].國外醫學(xué):[12]錢(qián)伯章.發(fā)展媒基燃料是解央我國能源安全問(wèn)題的重要途衛生學(xué)分冊,2006 , 33(6): 334-337.徑[]煤炭加I與綜合利用,2004(5);35-38.[8]彭紅梅.摻醇燃料發(fā)動(dòng)機尾氣中甲醛檢測方法及其排放特[13] CHENG W H,KUNG H H.Methanol production and 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has anunreasonable demand mix -too large a diesel consumption and an excessively high diesel -gasoline ratio. Basedon these characteristics , China's efforts to develop alternative fuels to petroleum should be focused on alema-tives to diesel fuel.Tianjin University has proposed a diesel/methanol compound combustion(DMCC) process.Ex-periments in diesels show that less than 1.5kg of methanol can replace 1.0kg of diesel fuel.The average sub-stitution rate of methanol to diesel fuel exceeds 20% .This technology can also help reduce the emissions ofparticulates and NOz , raising the emission properties of the engine to a higher level.Substituting methanol fodiesel fuel is on the one hand instrumental to the efforts to diversify energy supplies , save energy and reduceemissions and adjust fuel and energy mix and on the other hand can enhance the power of an engine in aplateau environment and also make full advantage of China's methanol production capacity.The Chinese soci-ety has a big misunderstanding of the role of methanol as a fuel.Long-term practices and study results showhat methanol has a toxicity similar to that of gasoline and diesel fuel，effluents arising from methanol com:bustion are clean ，compared with the two fossil fuels methanol is more environmentally friendly and safer,asolution to the corrosion of methanol to materials is absolutely possible and that methanol when bumt emitsless greenhouse gases than gasoline and diesel fuel and buming with gasoline and diesel fuel is more instru-mental to the reduction of greenhouse gas emissions.The article calls for a support from the govemment tothe application of methanol in compression ignition engines a8 well as the slart of basic studies in this re-spect.[Keywords] methanol ; DMCC ; alternative fuel ; environmentally friendly ;energy saving and emission reduction