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内燃机替代燃料在多种压力的夹缝中尴尬生存

2020/05/22 来源:杭州信息港

导读

内燃机替代燃料正在多种压力的夹缝中尴尬生存并缓慢前行。尴尬之处在于,面对社会各界对于内燃机这个耗能大户实现减排的迫切渴望,内燃机替代燃料

内燃机替代燃料正在多种压力的夹缝中尴尬生存并缓慢前行。

尴尬之处在于,面对社会各界对于内燃机这个耗能大户实现减排的迫切渴望,内燃机替代燃料的多种技术路线共同存在并均处于科研及示范阶段。截至目前,尚没有任何一种燃料可以完全替代石油以驱动每天都在飞速增加的内燃机。

也正因如此,导致目前没有一种替代燃料可以得到市场和政府的广泛认同与鼎力支持。这在一定程度上也延缓了该领域技术的发展与突破。

在4月2日中国内燃机工业协会“传统能源动力装置(内燃机)高效利用替代燃料技术交流研讨会”上,各种替代燃料的研究者都表示出上述相似的无奈。

虽然在“醇迷”部长何光远以及相关部门、学者以及产业界的推动下,甲醇似乎已经看到了成为中国内燃机替代燃料主力的曙光,但其在生产以及应用领域尚存在进一步提升的空间,而且得到市场及用户的认可也需时日。

与此同时,我国对其他清洁、高效的可替代燃料也在进行各种积极地探索。

二甲醚尚存难点

目前,代用燃料的研究非常广泛。所谓代用燃料,是指能够取代或部分取代当前内燃机传统燃料(汽油、柴油、煤油)的燃料。就代用燃料种类来说可以分为两类:一是液体燃料,主要有醇类(甲醇、乙醇)、生物柴油等。二是气体燃料,主要有天然气、液化石油气、二甲醚等。就代用燃料的实际使用来说,首先要求内燃机的发动机本身不做大的改动即可使用,其次应有足够的资源,生产、运输、使用和保管比较安全、方便。此外,不会因为使用代用燃料而使发动机的动力性、经济性、排放性、耐久性有所降低。

其中,二甲醚是重要的技术路线之一。

4月2日的研讨会上,来自西安交通大学教授刘圣华介绍说,二甲醚(DME)是一种无色无味的气体,具有优良的燃烧性能,清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少,稍加压即变为液体,非常适合作为压燃式发动机的代用能源,使用该燃料的车辆可达到美国加州的超低排放标准。

有报道称,日本NKK公司成功地开发出用劣质煤生产二甲醚的设备,并且和住友金属工业公司于1998年完成了用二甲醚作为汽车燃料的试验,二甲醚汽车不会排放黑色气体污染环境,产生的氮氧化物比柴油少20%。柴油机股份有限公司和上海焦化厂正在联合开发二甲醚燃料城市公共汽车,目标是计划建立示范车队,推广二甲醚燃料汽车。太原理工大学内燃机研究所试验表明,二甲醚作为车用燃料比天然气和液化气都要清洁。

刘圣华认为,二甲醚的生产和应用,是我国未来能源技术实现跨越式发展比较有前途的领域之一。最近5年内我国二甲醚市场需求量将达500~1000万吨,其作为车用燃料有利于缓解我国柴油供应紧张的局面,市场前景十分广阔。

纵观国内外二甲醚燃料发动机研发现状,刘圣华指出,在二甲醚发动机实现产业化的过程中还存在诸多问题。

首先,二甲醚燃料在常温、常压下为气态,其理化特性与柴油有很大不同,需要研制并优化适合二甲醚燃料的发动机燃料供给系统。另外,二甲醚热值仅为柴油热值的64.7%,二甲醚液体密度只有柴油密度的78.5%,为了达到原柴油机的动力性,以体积计二甲醚供给量约是柴油的1.9倍。

同时,由于二甲醚理化特性引起的发动机燃料喷射和燃烧系统与常规柴油发动机的差异,包括发动机进气与燃烧系统匹配、增压与性能匹配等的研究将很大程度影响二甲醚发动机的整机性能。

其次,二甲醚的粘度低(为柴油的1/20),容易使高压供油系统中二甲醚泄漏,也容易使配件发生早期磨损。且二甲醚虽然对金属无腐蚀,但对普通橡胶、塑料有腐蚀作用。针对二甲醚燃料引起的发动机部件磨损、泄漏及与可靠性相关的问题,发动机有关系统密封、润滑和材料相容性及有关部件的优化设计与定型是本研究的重点与难点。

另有与会专家指出,从现实的角度讲,二甲醚替代柴油的可行性并不完全取决技术方面,其经济性即价格也是一个关键因素。这种经济性受多种因素影响,如原油价格、煤或天然气价格、财税政策、配套设施等。

生物柴油呼吁“新能源”待遇

那么,生物柴油是否会异军突起呢?

清华大学教授王建昕4月2日在研讨会上表示,生物柴油是继天然气和乙醇之后的最有可能大规模应用的车用替代燃料之一。若要实现我国2020年替代能源的目标,必须尽早考虑生物柴油的应用。

据他介绍,生物柴油同样具有十六烷值高、硫含量低、不含芳烃、闪点高、润滑性好等特性,是较为理想的内燃机替代燃料
同时,他介绍说,中海油与清华大学合作研究的“车用生物柴油生产标准和发动机适应性”项目已于2009年11月完成。同时,中海油2010年初已开始在海南省全面推广使用BD5柴油混合燃料。

王建昕坦言,一些研究者认为,生物柴油在燃烧中有可能产生甲醛、苯并芘等几十种非常规排放物。其中甲醛,苯并芘等许多物质为致癌和致畸形物质,可引起各种慢性疾病和基因突变。但是到目前为止,由于测试困难,生物柴油的非常规排放还缺乏数据,有必要详细研究。

他最后指出,目前生物柴油的瓶颈问题是资源不足,价格太高。但他表示,不能因此“畏缩不前”,应积极采取“开源”(充分利用地沟油、废油脂,种植野生植物、转基因作物),和“鼓励”(生物柴油免税或优惠)措施,给予生物柴油“新能源”待遇。

对生物柴油非常规排放的初步测试表明,绝大多数非常规排放物的浓度很低,不会构成危害;其中甲醛、乙醛、甲苯等均低于柴油的排放水平。

王建昕呼吁在目前资源不足的情况下,也应积极进行局部地区的“示范运行”,积累经验;一旦资源和国际市场出现机遇时,可立即大规模推广应用。

(来源:中国工业报)随州治疗白斑病费用
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