甲醇燃料:新型清潔燃料,緩解能源緊張局勢(shì)的有效捷徑
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甲醇燃料是將工業(yè)甲醇或燃料甲醇與變性醇類添加劑和現(xiàn)行國(guó)標(biāo)汽柴油(或組分油)按一定的體積(或重量比)混合,經(jīng)過嚴(yán)格的科學(xué)工藝制成的新型清潔燃料,可替代各種機(jī)動(dòng)車和爐具的汽油、柴油。生產(chǎn)甲醇的原料主要有煤、天然氣、煤層氣、焦?fàn)t煤氣等,特別是利用高硫劣質(zhì)煤和焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇,不但可以提高資源綜合利用率,而且可以減少環(huán)境污染。發(fā)展煤制甲醇燃料,補(bǔ)充和部分替代石油燃料,是緩解我國(guó)能源緊張、提高資源綜合利用率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效捷徑。
甲醇燃料一般分為甲醇汽油和甲醇柴油。
甲醇汽油是車用燃料替代品,是新能源的重要組成部分。原油是世界最重要的一次能源,當(dāng)前能源短缺的本質(zhì)就是原油短缺。車用燃料是原油最重要的應(yīng)用領(lǐng)域,占世界原油總消費(fèi)量的70%以上。甲醇汽油是一條“煤改油”的路子,甲醇汽油是由汽油、甲醇及甲醇汽油添加劑組成的新能源燃料,可作為汽油替代品,部分替代原油。
甲醇柴油:由柴油、甲醇和添加劑按一定的體積或質(zhì)量比,經(jīng)過嚴(yán)格的工藝混合而成的新型環(huán)保清潔燃料。清潔甲醇柴油是在國(guó)標(biāo)輕柴油中按體積或重量比添加一定比例(15%、50%、90%)變性燃料甲醇制成的環(huán)保節(jié)能燃料。甲醇柴油外觀為接近柴油的清澈透明液體,黏度、熱值等指標(biāo)接近柴油,可替代柴油用于內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)車、工業(yè)鍋爐、爐灶等領(lǐng)域,但不適用于車用。
功能報(bào)告
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由于甲醇具有沸點(diǎn)低、辛烷值高的特點(diǎn),作為燃料具有含氧量高、熱值比汽油弱的特點(diǎn),其汽化潛熱是汽油的3倍以上。同時(shí),由于甲醇燃料的物理化學(xué)性質(zhì)與汽油接近,在汽油機(jī)上使用甲醇燃料不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大的改動(dòng)。甲醇與汽油相容性好,可以按多種比例混合使用。而且?guī)资f噸/年的裝置就能達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模(合成油至少要達(dá)到幾百萬噸/年),甲醇生產(chǎn)不需要過度集中,便于企業(yè)投資建設(shè)和產(chǎn)品運(yùn)輸,即使長(zhǎng)距離運(yùn)輸也比煤、氣運(yùn)輸方便。加之它是一種含氧化合物,燃燒完全,在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的能量利用效率比汽油高,經(jīng)濟(jì)性很有競(jìng)爭(zhēng)力。
應(yīng)用報(bào)告
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甲醇燃料在汽油機(jī)上的使用,從上世紀(jì)80年代末的低比例摻混(M15甲醇占15%)逐漸發(fā)展到高比例摻混(M85-M100),也經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)艱難的過程。美國(guó)從1987年開始發(fā)展靈活燃料汽車(FFV:Fuel),可以使用甲醇、汽油,也可以使用汽油和甲醇的混合燃料。日本搞的是甲醇專用車,沒有搞靈活燃料汽車(FFV)。經(jīng)過幾十年的研發(fā),技術(shù)難題基本得到解決。
甲醇在燃燒時(shí)有兩大特點(diǎn):一是冷卻效果極佳,可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)溫度,防止過熱;二是抗爆震能力極強(qiáng),可以比優(yōu)質(zhì)汽油允許的壓力更高地燃燒,而不會(huì)發(fā)生爆震。這適用于高壓縮比、高性能的發(fā)動(dòng)機(jī),可以充分發(fā)揮其高辛烷值,輸出更大的動(dòng)力。當(dāng)然甲醇也有弱點(diǎn),它的能量較低,行駛同樣的距離,消耗的能量幾乎是汽油的兩倍,因此需要較大的油箱。
甲醇的優(yōu)點(diǎn)是燃燒徹底,揮發(fā)性低,排放的碳?xì)浠衔、氮氧化物和一氧化碳等有害氣體較少。
優(yōu)勢(shì)報(bào)告
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甲醇燃料是一種新型替代能源,人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)發(fā)展過程,與普通汽油、柴油相比甲醇,它具有很多特點(diǎn),其優(yōu)勢(shì)十分明顯。
節(jié)省石油
在成品汽、柴油中添加15%燃料甲醇(也可添加更高比例),與助溶劑復(fù)配后,熱效率基本與成品油相當(dāng),可替代成品汽、柴油,節(jié)省寶貴的石油資源,節(jié)省大量外匯。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,甲醇能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可帶動(dòng)諸多行業(yè)的發(fā)展,特別是在石油資源枯竭的情況下,替代石油燃料成為主導(dǎo)能源,對(duì)維護(hù)國(guó)家能源安全具有重大的戰(zhàn)略意義。
安全便捷
甲醇的蒸氣壓比汽油低,比重較大,其蒸氣比汽油不易揮發(fā)、漂浮,火災(zāi)危險(xiǎn)性也比汽油低。甲醇的導(dǎo)電性優(yōu)良,可降低靜電危險(xiǎn)性和發(fā)生意外火災(zāi)的可能性,其生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、使用均比石油燃?*踩?strong>甲醇汽、柴油可與成品油混合,隨時(shí)切換,使用靈活方便。供油系統(tǒng)可利用加油站的設(shè)備設(shè)施,無須建設(shè)專門的加油系統(tǒng)。
力量好
甲醇中含有氧氣,能促進(jìn)充分燃燒,蒸發(fā)潛熱大,能提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。在成品油中添加15%的甲醇,可顯著提高其辛烷值,使90#汽油升級(jí)為95#清潔汽油,0#柴油升級(jí)為-10#柴油。M15混合燃料的缸內(nèi)熱值為41.23MJ/kg,凈熱值為38MJ/kg,完全可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性要求。而且實(shí)驗(yàn)證明,甲醇燃料的動(dòng)力性優(yōu)于成品油。
減排
甲醇燃料是國(guó)際上公認(rèn)的清潔燃料,甲醇是含氧化合物,燃燒排放量明顯低于石油燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)。試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,桑塔納轎車使用M15甲醇汽油,與使用93#汽油相比,一氧化碳和碳?xì)浠衔锱欧帕糠謩e降低23.2%和28.5%;玉柴使用M15甲醇柴油,CO減少79.4%,NO減少31.3%,尾氣煙度減少85.9%。
缺點(diǎn)報(bào)告
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甲醇的汽化潛熱較大,容易導(dǎo)致甲醇燃料的低溫啟動(dòng)性能差,冬季需采取相應(yīng)措施;
甲醇與汽油混合形成共沸物,當(dāng)甲醇比例在15%左右時(shí),甲醇汽油的蒸氣壓會(huì)大幅升高,當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),甲醇汽油容易在油路中形成氣堵,造成汽車供油不暢。
甲醇燃燒不完全,易形成非常規(guī)污染物排放,其中甲醛排放量高于傳統(tǒng)汽油車,易造成汽車三元催化器中毒;
由于甲醇的熱值不到汽油的一半,使用中比例或大比例甲醇汽油的車輛的動(dòng)力性會(huì)受到影響。
甲醇有腐蝕性,對(duì)橡膠有溶脹作用,因此甲醇汽油中常加入防腐、防溶脹的添加劑;
甲醇是良好的溶劑,一旦進(jìn)入氣缸,就會(huì)破壞氣缸壁上的油膜,極易造成氣缸壁與活塞環(huán)之間摩擦副的異常磨損。
甲醇的不完全燃燒產(chǎn)物中含有酸性物質(zhì),容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油過早酸化。[1]








