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姚春德:甲醇是内燃机最好的替代能源

2021-11-07 11:25    

“从目前的技术和试点应用情况来看,可以说甲醇是最适合内燃机汽车的替代能源。” 11月4日,“第二届甲醇汽车发展研讨会”在江苏昆山举行,天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德介绍说,从国家未来能源发展战略以及我国国内资源储备的客观情况来看,甲醇燃料具备作为替代能源的一切条件。

■为什么要选用甲醇?

“在我国原油相对短缺的背景下,开发甲醇替代石油技术,对于推进低碳燃料的应用、优化能源结构具有重要意义。”姚春德表示,根据2016年相关数据统计,在内燃机消耗的2.7亿吨燃油中,柴油占1.6亿吨左右,其中占商用车保有量约14%的重型车就消耗掉近50%的柴油。在我国石油进口依存度已超过国际公认警戒线的当下,寻找替代能源迫在眉睫。

据姚春德介绍,我国甲醇生产原料十分丰富,煤炭、天然气、焦炉气,甚至是二氧化碳和工业上难以利用的劣质煤炭,都可用于生产甲醇。因此,从原材料来说,甲醇有着无可比拟的优势;从生产技术来说,生产1吨甲醇仅需1.5吨煤炭, 2016年我国甲醇产能7450万吨,产量5400万吨,预计在2020年,我国甲醇的产能将达到1亿吨,可以说是完全能够替代传统用油的需求。

“此外,甲醇不仅生产原料非常丰富,生产工艺灵活成熟,而且生产成本较为低廉。”姚春德指出,首先,甲醇在常温、常压下为液体,非常易于储存和运输;其次,甲醇需要的基础设施比较容易建设,加注和运输方式与现有石油体系基本相同,可以按照加油站的模式建造,投入成本相比天然气少了很多;另外,甲醇汽车的排放完全可以达到国家标准,从环保的角度来讲,减少了二氧化碳的排放。

“此外,在经济性和动力性上,甲醇燃料也有不俗的市场表现。”姚春德举例说,一款柴油甲醇双燃料卡车和一辆国五卡车相比,每公里节约成本15%~20%。同时,柴油引燃甲醇混合气保证了发动机动力性,提高了发动机燃料经济性,如果用甲醇替代30%的柴油消耗量来计算的话,就意味着每年节省柴油4800万吨(以2016年柴油消耗量1.6亿吨计),按照甲醇对柴油的平均替换比1.5(也就是替换1吨柴油需要1.5吨甲醇)来计算,则每年消耗的甲醇量为7200万吨,这对于缓解我国石油能源紧缺、充分发挥甲醇的过剩产能具有重大意义。

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在姚春德看来,随着当下世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低,使用甲醇燃料已成为一种趋势,甲醇行业也将迎来很好的发展前景。

■已攻克多项技术难题

一直以来,甲醇汽车低温启动以及甲醇供给系统的可靠性等方面存在技术瓶颈,但目前这些难题已得到很好的解决。

“经过多年的攻坚克难,企业已经可以生产甲醇整套管理系统的关键部件、甲醇瞬间空间均匀分布的喷醇器等耐醇商用车零部件,并且甲醇商用车低温启动问题也得到很好的解决。”姚春德介绍说,目前采用“柴油甲醇组合燃烧技术”的重型车已在国内12省2市得到了很好应用,该技术通过柴油引燃甲醇的方式,实现柴油甲醇实时最优配比,解决了甲醇与柴油不相溶和甲醇蒸发性差的难题。同时,甲醇的快速燃烧,保证了发动机的加速性,解决了低热值甲醇在发动机应用中的动力性问题。

“在用户使用情况调查中,贵州瓮福磷矿使用的DMCC重型车,甲醇对柴油替代率已超过30%,用户反映动力增强、经济性明显;中车集团在新疆哈密地区的淖毛湖矿区,甲醇对柴油替代率在38%左右,提高了经济性和工作效率。”姚春德补充说。

值得一提的是,甲醇掺烧柴油技术满足了国五排放标准的无尿素辅助的柴油机清洁后处理技术,打破了NOx与PM此消彼长的魔咒,防止了传统柴油机在SCR使用中造假的问题,突破了甲醇难以压燃的应用障碍。据了解,目前,在柴油和甲醇混合燃烧方面,甲醇替代率已达到45%以上,同时该技术也荣获了2016年度中国机械工业科学技术奖一等奖。

(编辑:孙伟川)

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