乙醇燃料的发展应用现状和前景

研究与探讨摘要]能源结构调整和降低环境污染推动了乙醇燃用乙醇汽油》两个国家标料的发展。本文介绍了国内外乙醇燃料的发展现状,对乙醇燃准,并在河南、吉林、黑龙料和传统车用燃料的理化性质进行了比較,同时,就乙醇燃料江、安徽等省开展使用车用应用于汽油机和柴油机上所带来的使用特点和问题进行了总乙醇汽油试点,燃用在汽油结,并展望了未来乙礴燃料的发展前景。中添加10%无水乙醇的混[关键词]乙醇燃料混合燃料汽油机柴油机合燃料,生产乙醇使用的原料主要为玉米。截至20051.前宫年4月1日,我国的东三乙醇作为燃料早在20世纪初就出现了,后来随着价廉物省、河南和安徽已经实现了美的石化系燃油大量生产,使汽油和柴油成了发动机的主要封封闭推广乙醇汽油禁止销燃料,从而抑制了乙醇燃料的发展。直到20世纪70年代初全售普通汽油。山东7个地球性“石油危机”的爆发和不断严格的汽车排放法规才使得燃市、江苏5个地市、河北6料乙醇的研究应用迅速发展。个地市成为局部试点城市。2国内外乙醇燃料的发展现状综合国内外各国成功巴西是世界上最大的燃料乙醇生产和消费国,年产乙醇先例,我们发现,发展乙醇1000万吨以上,97%用于燃料,甘蔗是巴西生产乙醇的主要原燃料,一些外部的因素是必料。巴西目前约4%的汽车以纯乙醇做燃料其余的则以2%须具备的。(体积比)的燃料乙醇和78%的车用汽油的混合物做燃料。巴A.各国车用乙醇汽油西是全世界唯一不供应纯汽油的国家,因而使其有了“绿色能的推广,既有行政法规的保源之国”的美誉障,又有税收优惠、财政补广西大学机械工程料的发展应用美国的燃料乙醇的产量仅次于巴西,主要用玉米生产乙贴等经济政策的支持这是醇。目前,在汽油中掺加10%乙醇的 gasohol(汽油醇)在全美顺利推广车用乙醇汽油的已经普遍使用。1996年,美国国家地质综合考察部的一篇研根本保障。这主要是因为目究报告指出,作为汽油抗爆剂的MTBE(甲基叔丁基醚)对地前汽油醇燃料生产成本高现下水质有污染。所以,目前美国已经禁止使用MTBE。由于含在市场上缺乏竞争力需要10%乙醇的汽油不要求改动汽车发动机,在减少空气污染方政府的引导。工程学院刘海峰面与MTBE有相同的效果,因此各乙醇生产公司对其发展持B结合本国实际国情,乐观态度。选择合适的原料生产乙醇在亚洲,泰国是第一个由政府开展全国生物燃料的国家。无论选择什么原料生产乙泰国由于石油95%依赖进口,使得外贸长期赤字。所以,在皇醇,都该和本国国情相结室和政府的积极推动下,短短的两年时间,就成功的开展了燃合,合理布局,避免重复建料乙醇的项目,主要是使用木薯为原料发酵生产乙醇。泰国的设导致浪费。状和前景成功影响了亚太地区其他国家,使众多东盟国家韩国、澳洲C.从社会的综合效益等也开始积极实施乙醇燃料计划。上看,评价乙醇燃料的价我国是世界上第二大石油消费国,1993年,我国开始成值。首先,它为农产品的转为石油净进口国,2001年我国耗原油2亿吨,进口原油6500化和增值提供了渠道;其次增加农民收入(尤其是欠发达地万吨,进口油占国内耗油的325%,已超过国际安全警戒线区),改善农民生活酒精厂的建立为社会提供更多的就业机30%。预计到2010年进口原油占国内耗油比例将达到56%。会;以节省一笔可观的环境H中国煤化工我国目前各个大中城市大气污染严重,其中60%的污染物来治理响是深远的自于机动车所排放的尾气。我国政府已经充分认识到了发展CNMHG乙醇燃料的重要性,于2001年颁布了《变性燃料乙醇》和《车大量的试验研究和成功的实践都证明,乙醇作为汽车的的研究与探讨代用燃料是完全可行的。目前,乙醇作为燃料应用在汽油机上于乙醇的加入,扩大了混合气的着火界限、可燃用稀混合气的技术已经相当成熟了,但在柴油机上的应用受到与柴油不由于乙醇辛烷值高于汽油改善了燃料的抗爆性,可以进能互溶的限制,尚未产业化。提高汽油机的压缩比,从而提高发动机的动力性及燃油经济3.1乙醇燃料特性性。并因乙醇含氧348%(质量比),使得燃烧完全,可减少燃乙醇的分子组成是CHOH,无限溶于水,与烃类燃料相烧室表面的燃烧沉积物改善未燃HC和C0的排放。同时,由溶性差。乙醇的理化性质及与传统燃料的比较见表1。乙醇可于乙醇的汽化潜热大,使得燃烧温度降低,NOx排放减少。Ford以单独作为汽车燃料,也可和汽油或柴油混合形成混合燃料。汽车公司在发动机中使用Ed85(85%变性乙醇,15%汽油),试乙醇作为汽车燃料,有以下特点验结果证实可以达到加州超低排放(ULEV)标准。A.乙醇的低热值相当于汽油的60.9%,相当于柴油的目前对乙醇的研究多是集中在使用无水乙醇上,这主要62.8%,但从相对能耗的角度看,其热效率并不比汽油和柴油是因为,乙醇含水后与汽油的互溶性显著降低,会出现分层问题。但是,许沧粟等人在摩托车汽油机上分别燃用掺入15%的B.乙醇的辛烷值比较高,是良好的汽油机代用燃料,也是无水乙醇和15%的工业乙醇(纯度95%)的燃料时发现,无需提髙汽油辛烷值的良好添加剂,但其十六烷值很低,在压燃式对汽油机的燃油系统进行改造和调整,两种燃料对发动机功发动机上应用难度较大。率和扭矩的影响都很小,而且两种燃料都改善汽油机中的燃C.乙醇的沸点比汽油低,有助于燃油——空气混合气的烧,降低能耗率,改善排放。我国摩托车的保有量世界第一,推形成,但缺少高挥发性成分,对起动不利。乙醇的蒸气压比汽广使用乙醇燃料,无疑可以降低目前化油器发动机的排放和油低,会影响汽车的动力性和蒸发排放能耗,同时,对掺混含水乙醇燃料的进一步研究,可以节约乙D乙醇的汽化潜热大,有助于改善Nx排放,乙醇的着火醇脱水和运输过程的费用。界限宽,能够在较稀的混合气状态下燃烧,所以适合稀混合气就目前来看,推广使用E10燃料(汽油中掺混10%乙醇的燃烧模式的发动机。混合燃料)时,由于乙醇的一些特殊性质,我们在使用时需要32乙醇燃料应用于汽油机上的技术研究注意以下一些问乙醇性质接近汽油,辛烷值高,是提高汽油辛烷值优良的A对于含乙醇10%的车用汽油,室温时含水>04%则水分添加剂,世界各国都首先在汽油机上应用乙醇燃料。在汽油中层所以在整个生产、运输储存过程中,要严格控制乙醇的含掺混10%乙醇的混合燃料,无需对现有汽油机构造做任何改水量。动,就能保持其动力性和经济性不变,所以,首先得到了推广。B.乙醇具有轻微腐蚀性,会使部分橡胶产品溶胀及龟裂研究显示,车用发动机燃用汽油——乙醇混合燃料时,由所以,汽车零部件应更换为耐腐蚀耐溶涨材料,同时要求燃料表1乙醇和传统燃料的理化性质对比性质乙醇汽油柴油分子式CHsOH C42的烃类化合物C1s-x的烃类化合物密度g(ml)-10.790.70~0.780.82~0.88蒸气压(Red)/Pax1050.18夏季0.45-0.70冬季0.6~0.9沸点C℃78.5175~360动力粘度(20℃)/PaS×10低热值M.(kg)126.7742.50汽化潜热J(k)1310270辛烷值RON十六烷值0~1040-55着火极限(空气中容积比)%4.3~19.0中国煤化工82自然温度r℃CNMH闪点r℃CYH理论空燃比下的混合气热值2.93研究与探乙醇出厂时添加一定的腐蚀抑制剂。因此应该逐步引导国内质充量压燃(HCC)发动机成为研究的热点和未来内燃机发汽车生产厂在生产过程中注意使用可用于E0燃料的材料。展的方向,而乙醇作为燃料可以很好的满足这两种发动机运C.乙醇汽油清洗性极强,发动机供油系统包括管路油箱转要求。所以,乙醇燃料在未来将有更加广阔的发展前景。内所有内壁的原有胶质、铁锈等杂质都会被清洗入乙醇汽油5结论中,使过滤器、喷嘴等被杂质阻塞。因此,所有汽油贮槽、管路A.乙醇作为燃料,经过许多国家的推广使用,证明其在适阀体、油箱等在更换为乙醇汽油前应先彻底清洗,并充分除去当的政策扶植下,是可以发挥其对能源和环境的贡献作用的水分,才可保证发动机正常点火运行。同时,对整个国家的农业、工业和劳动就业会产生更深远的综3.3乙醇燃料应用于柴油机上的技术研究合效益乙醇燃料应用于柴油机上的研究目前还处于实验阶段,B.在大力发展燃料乙醇的同时,我们不能只顾眼前利益,尚未得到应用。这主要是因为乙醇的理化性质和柴油相比变应该从可持续发展角度出发,严格控制生产乙醇产生的污染化较大,所以,柴油中掺混乙醇就遇到了以下一些问题:排放,做到真正的清洁燃料,即从全生命周期角度出发来优化A.乙醇和柴油的互溶性差,混合物性质不稳定,掺入少量日前的产业结构。的水就可能引起分层。试验表明,当在柴油中掺混10%的乙C.乙醇的理化性质和汽油相近,互溶性也较好,所以目前醇,其含水量大于01%时,常温下就需要加入3%左右的助溶乙醇汽油混合燃料得到了广泛应用。而乙醇和柴油的理化性剂,以避免分层。质相差较大,互溶性不好,找到合适的助溶剂避免分层是发展B.乙醇的粘度很低,仅为柴油的1/3左右,因此乙醇柴油乙醇柴油混合燃料的关键混合燃料的粘度也有所降低,所以导致了润滑性变差C.乙醇的增加,使混合燃料的十六烷值降低,着火延迟期参考文献变长,预混合燃烧比例增加,易使发动机工作粗暴,引起敲缸。[1]黄治玲燃料乙醇产业全球发展状况化厂管理,2003其中,找到合适的,价廉物美的助溶剂来解决乙醇柴油分(2):34-35.层问题,是实现乙醇柴油产业化的关键。目前日本洋马公司经2]金福祥,张武高,周校平等.乙醇燃料的研究发展与应多次试验已基本解决了乙醇与柴油混合的分层问题,正着力用柴油机 Diesel Engine,2002,(5):4446进行柴油—乙醇混合燃料的发动机使用试验。美国ADM公[3]李正西车用乙醇汽油的经济分析南炼科技,2002司在乙醇柴油的研究试验中,用含乙醇15%、其它添加剂5%、(2):53柴油80%的乙醇柴油已在柴油车上进行了386km的行车试[4]孙济美,郭英男,洪伟等,代用燃料汽车技术(二)世界汽车技术发展跟踪研究(五)汽车工艺与材料,2002,(12):4尽管乙醇燃料并未在柴油机上实现应用,但试验表明,乙醇柴油混合燃料可以明显改善柴油机的排放。美国的科罗拉[5 ]LeeGD, KenS, JoeG, etal. Development of an Ethanol多矿业学院在200年进行了用助溶剂制成含氧柴油醇,加入 Fueled Ultra- Low Emissions Vehicle.SAE9813581%的助溶剂和10%以上的乙醇柴油燃料进行13工况试验「6]许沧粟,顾洁,杜德兴.乙醇在摩托车汽油机中的试验结果发现,柴油醇发动机微粒与一氧化碳排放显著降低,分别研究内燃机工程,2003,(5):60-62达到25%和3%左右,发动机500h耐久性试验的结果表明发[7]周祖鹏,秦连城汽车使用酒精汽油的几个问题分析动机的燃油系统、机械磨损都正常,主要配合间隙没有超差。的分析桂林电子工业学院学报,2003,(5):7475这些试验充分说明,柴油醇在发动机中具有很大的实际应用8]黄勇成,周龙保,刘圣华缸内直喷醇类发动机的燃烧潜力。与排放特性车用发动机,2004,(2):194.乙醇燃料的发展前景[9]吕兴才,李德钢,杨剑光等柴油机然用乙醇柴油燃方面,由于能源结构的调整和环境保护的需要,乙醇燃的燃烧与排放特性汽车工程,2004,(2):132料作为一种可再生的能源,将发挥越来越重要的作用;另一方知陡髙等些油—乙醇混合燃料直接面随着内燃机技术的不断更新缸内直喷(GD)发动机和均在柴中国煤化工04,(6):8CNMHG