我国高效利用燃料乙醇的建议

专家建议 Expert Suggestion我国高效利用燃料乙醇的建议姚春德(天津大学,天津300072)摘要:对比国外的发展情况,结合国情建议在柴油机上使用乙醇并提出具体的技术方法。在柴油机上使用乙醇,可以大幅度提高燃料效率,减少二氧化碳排放,其他排放也能随之改善。关键词:燃料乙醇;汽油机;柴油机中图分类号:TK6文献标识码:A文章编号:1003-2355(2009)04002402Abstract: Regarding production and usage of ethanol domestically produced and comparing with thoseproduced in the regions of the world, it proposes a technical method to apply ethanol to compression ignitionengines rather than to spark ignition ones. By estimating, 4% of carbon dioxide could be reduced, and improng fuel economy and decreasing other hazardous emissions, if all ethanol domestically produced would beapplied to C I. enginesKey words: Ethanol; CI engine; SI engine我国自21世纪初开始生产燃料乙醇,经过这|醇的乙醇汽油意味着热值是普通汽油的96.2%左些年的发展,取得很大的成绩。燃料乙醇掺入到汽右。目前乙醇汽油的价格与普通汽油相比并无很油中形成乙醇汽油(即E10)每年超过1000万t。大优势,因此,对于用户来说,乙醇汽油的燃料费由于生产燃料乙醇既可以改善汽油发动机的怠速与普通汽油相比就会增加。因此,采用乙醇汽油本排放品质,可以解决陈化粮问题,减少二氧化碳排|来是一个有利于实现可持续发展的好事,实际中放,又加上乙醇由生物质制得,可以再生,一时间却没有让人民从中真正受惠。因面,如何商效利用各地纷纷争上乙醇项目。由起初的产粮地区向其好我国宝费的燃料乙醇是内燃机的重要课题。他地区发展。由于目前生产燃料乙醇的原料均来乙醇在国外作为燃料使用的历史由来已久。自粮食,2006年12月国家发展和改革委员会发文|在汽油作为内燃机燃料大规模应用之前就曾大量表示,保留河南天冠、安徽丰原、吉林榆树等4个|应用过。甚至由德国人尼古拉斯·奥拓发明的世界地区,其他再上的新乙醇项目不得以粮食作为原上第一台点燃式内燃机,其申请专利用的内燃机料,体现发展能源“不与民争粮,不与粮争地”的「燃料即为酒精。在中东大油田被发现前,乙醇作为基本原则。乙醇作为可再生燃料能源深入人心,有「燃料是很普遍的。目前将乙醇作为车用标准燃料秦件地区正积极利用当地资源发展乙醇燃料,如广的地方在世果上还是较多的,突出的是南美的巴西、海南等地发展木薯以及甘蔗等资源。到了2008西和北美的美国。年我国全年乙醇燃料产量已经超过130万t。这些由于国情的特殊性,巴西在发现东海岸大油产量约占同年全国消耗汽油2%左右。但是,目前田之前,石油主要依赖进口。但是利用该国得天独掺在汽油中形成的乙醇汽油在应用中并没有真正「厚的气候和地广人稀的自然条件,大量种植甘蔗发挥其应有作用。根据试验,含有10%乙醇的汽并用其制取酒精。1930年巴西就有将燃料乙醇油与普通汽油相比,油耗量要增加3.5%以上。也5%-15%的比例掺到汽油中使用的历史。目前国就是说,乙醇汽油中至少3.5%的效能没有发挥。家燃油标准是E20从热值上说,乙醇仅为汽油的62%,加入10%乙国是一个汽车大国,汽油消耗量极大,每年中国煤化工收稿日期:200903-12作者简介:姚容德(1955-),天津大学教授,博士,长期从事内燃机石油替代燃HCNMHG約第3卷第4期200年4月Vol. 31 No 4 Apr 2009Expert Sugges专家建议数亿吨。乙醇的加入主要用于提高辛烷值。美国是|一样。噴醇后,乙醇以均质混合气进入气缸,由柴将燃料乙醇以10%的比例入汽油中使用。在20油引燃。由于乙醇汽化潜热值高,降低进气温度,世纪80年代美国用甲基叔丁醚(MTBE)替代四「减少NO3生成。由于柴油引燃乙醇混合气,燃烧速乙基铅以提商汽油辛烷值。1994年发觋甲基叔丁|度加快,增加了发动机的动力性,提高了燃料效醚易污染地下水,随之在加州停用。2004年全国辜。不用任何添加剂可以较大比例使用乙醇,平均改用含乙醇的新配方汽油,目前将乙醇加入汽油达到20%以上经国家检测机构测定,原机在装有形成的E10已成为国家标准燃料,称为“新配方机械式燃油喷射系统的基础上,智能控制喷醇,可汽油’。根据2002年美国联邦政府须布的《能源以使其排放品质由国Ⅱ提升到国皿,部分指标甚至自主及安全法》,要求到2022年,美国乙醇的年达到国Ⅳ标准。更重要的是,该系统具有的另一优产量要达到360亿gal(约合1.1亿t)的目标值。点是,发动机在有乙醇时性能得到改善和提高,没届时20%的乙醇用于形成乙醇汽油。有乙醇时便自动回到原机状态,十分灵活方便。巴西和美国是世界上2个最大的乙醇生产国,柴油机由于压缩比高,没有像汽油机那样的前者用甘蔗作原料,后者则用玉米。目前2国的产节气门泵吸损失,因而燃料效率要比汽油机高出量合起来超过400万t。我国的乙醇以粮食为原料,30%-40%。在柴油机上应用乙醇,减少了柴油消产量位于世界第3位。由此可见,尽管全世界乙醇耗,不仅可以替代部分柴油,而且根据乙醇和柴油的生产方式、生产原料有所不同,但最终的应用方的含碳量不同,还可以减少二氧化碳排放。以替代式完全一样,都是加入汽油中形成乙醇汽油。然而,20%柴油计,约减少二氧化碳排放4%.同时,其我们应看到国情的差别,一是2国的汽车保有量差他有害排放如微粒和NOx也大幅度减少距大。美国是一个汽车王国,俗称轮子上的国家。而由此可见,应积极支持和鼓励在压燃式发动我国是一个发展中国家,虽然我国汽车近年来发展机,即柴油机上应用乙醇。如果现有的130余万t很快,但是总量上与美国相差甚远。截止到2006年乙醇能够全部用到柴油机上,则一方面绶解国内底,我国汽车保有量才600辆,加上摩托车1.6的柴油紧张局面,让乙醇得以高效率利用。另一方亿辆。而美国汽车总量就是近3.0亿辆。二是在燃面,乙醇在柴油机上应用,由于效率高,也同时会料消耗结构不同。美国每年消耗汽油达数亿吨,柴减少燃料费用,让用户得到在新能源应用中的实油消耗量与其相近。而我国每年消耗汽油为柴油的「惠。真正让乙醇这一可再生能源为国家的可持续」半还不到。以2008年为例,全国全年消耗汽油发展做出应有贡献6100万t,而柴油消耗近14亿t,为汽油2.0倍以|参考文献:上。由于柴油机在交通运输、工程机械、农业、农「[l张艳,防止各地“一哄而上”发改委为乙醇燃料紧急降机、水运、国防等各领域的广泛应用,使柴油成为温[N]京华时报2006-12-19国民经济发展的基石。三是乙醇加入汽油的用途不[2】高海洋牟连嵩戴春蓓乙醇汽油车辆性能研究(A]中国同。美国在汽油中加入乙醇用于提高辛烷值,而我汽车工程学会燃料与润滑油分会第12届年会C】成都国提高辛烷值用甲基叔丁醚(MTBE),加入乙醇纯2006.(10):216-219粹是替代汽油。我国的乙醇来自粮食,得之不易,我B3]美]乔治A奥拉阿兰·戈佩特GK.苏耶·普拉卡西国燃料从结构上说缺少的是柴油。因此,着力于用跨越油气时代:甲醇经济[M]北京:化学工业出版社,2007乙醇燃料减少柴油消耗是我国的国情需要。乙醇用于柴油机存在较大的难度。原因是其十|4王启现李志强世界燃料乙醇产业发展的若干技术问题探烷值低,不易压燃。另外,乙醇与柴油不溶。在讨[世界农业,2007,(10)(总342)柴油机上应用需要添加很多像着火改进剂和乳化剂「全球乙醇汽油业分析EBOU典市场研究报告网加p:∥之类的成分。国内外也在这方面做了很多研究和探www.hdcmr.com/,2008-11-25讨,但尚未见到有商业化的应用实例。近年来,天间61姚春德李云强王银山等,进气预混乙醉对柴油机碳烟与津大学内燃机燃烧学国家重点实验室在此方面取得排放的影响参数研究[燃烧科学与技术2004,(6)很大突破,在进气管上安装乙醇喷嘴,喷醇量和喷中国煤化工醇时刻均由电控装置自动控制,采用柴油乙醇组合|CNMHG排放R]襄樊国家汽燃烧的独特控制理论,使发动机的启动性能与原机车质量监督检验中心(编号:QC08051cD0941)第1含第4期209年4月系