替代燃料的尷尬生存

　　內(nèi)燃機(jī)替代燃料正在多種壓力的夾縫中尷尬生存并緩慢前行。
　　
　　尷尬之處在于，面對(duì)社會(huì)各界對(duì)于內(nèi)燃機(jī)這個(gè)耗能大戶實(shí)現(xiàn)減排的迫切渴望，內(nèi)燃機(jī)替代燃料的多種技術(shù)路線共同存在并均處于科研及示范階段。截至目前，尚沒有任何一種燃料可以完全替代石油以驅(qū)動(dòng)每天都在飛速增加的內(nèi)燃機(jī)。
　　
　　也正因如此，導(dǎo)致目前沒有一種替代燃料可以得到市場(chǎng)和政府的廣泛認(rèn)同與鼎力支持。這在一定程度上也延緩了該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展與突破。
　　
　　在4月2日中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)“傳統(tǒng)能源動(dòng)力裝置（內(nèi)燃機(jī)）高效利用替代燃料技術(shù)交流研討會(huì)”上，各種替代燃料的研究者都表示出上述相似的無奈。
　　
　　雖然在“醇迷”部長何光遠(yuǎn)以及相關(guān)部門、學(xué)者以及產(chǎn)業(yè)界的推動(dòng)下，甲醇似乎已經(jīng)看到了成為中國內(nèi)燃機(jī)替代燃料主力的曙光，但其在生產(chǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域尚存在進(jìn)一步提升的空間，而且得到市場(chǎng)及用戶的認(rèn)可也需時(shí)日。
　　
　　與此同時(shí)，我國對(duì)其他清潔、高效的可替代燃料也在進(jìn)行各種積極地探索。
　　
　　二甲醚尚存難點(diǎn)
　　
　　目前，代用燃料的研究非常廣泛。所謂代用燃料，是指能夠取代或部分取代當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)傳統(tǒng)燃料(汽油、柴油、煤油)的燃料。就代用燃料種類來說可以分為兩類：一是液體燃料，主要有醇類(甲醇、乙醇)、生物柴油等。二是氣體燃料，主要有天然氣、液化石油氣、二甲醚等。就代用燃料的實(shí)際使用來說，首先要求內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)本身不做大的改動(dòng)即可使用，其次應(yīng)有足夠的資源，生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用和保管比較安全、方便。此外，不會(huì)因?yàn)槭褂么萌剂隙拱l(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性、耐久性有所降低。

　　其中，二甲醚是重要的技術(shù)路線之一。
　　
　　4月2日的研討會(huì)上，來自西安交通大學(xué)教授劉圣華介紹說，二甲醚(DME)是一種無色無味的氣體，具有優(yōu)良的燃燒性能，清潔、十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少，稍加壓即變?yōu)橐后w，非常適合作為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的代用能源，使用該燃料的車輛可達(dá)到美國加州的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　有報(bào)道稱，日本NKK公司成功地開發(fā)出用劣質(zhì)煤生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備，并且和住友金屬工業(yè)公司于1998年完成了用二甲醚作為汽車燃料的試驗(yàn)，二甲醚汽車不會(huì)排放黑色氣體污染環(huán)境，產(chǎn)生的氮氧化物比柴油少20%。
　　
　　由于二甲醚的一些優(yōu)良特性，也被認(rèn)為是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)理想的替代燃料之一。據(jù)介紹，上海交通大學(xué)、上海汽車工業(yè)（集團(tuán)）總公司、上海柴油機(jī)股份有限公司和上海焦化廠正在聯(lián)合開發(fā)二甲醚燃料城市公共汽車，目標(biāo)是計(jì)劃建立示范車隊(duì)，推廣二甲醚燃料汽車。太原理工大學(xué)內(nèi)燃機(jī)研究所試驗(yàn)表明，二甲醚作為車用燃料比天然氣和液化氣都要清潔。
　　
　　劉圣華認(rèn)為，二甲醚的生產(chǎn)和應(yīng)用，是我國未來能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展比較有前途的領(lǐng)域之一。最近5年內(nèi)我國二甲醚市場(chǎng)需求量將達(dá)500～1000萬噸，其作為車用燃料有利于緩解我國柴油供應(yīng)緊張的局面，市場(chǎng)前景十分廣闊。
　　
　　縱觀國內(nèi)外二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀，劉圣華指出，在二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過程中還存在諸多問題。
　　
　　首先，二甲醚燃料在常溫、常壓下為氣態(tài)，其理化特性與柴油有很大不同，需要研制并優(yōu)化適合二甲醚燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)。另外，二甲醚熱值僅為柴油熱值的64.7%，二甲醚液體密度只有柴油密度的78.5%，為了達(dá)到原柴油機(jī)的動(dòng)力性，以體積計(jì)二甲醚供給量約是柴油的1.9倍。
　　
　　同時(shí)，由于二甲醚理化特性引起的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射和燃燒系統(tǒng)與常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的差異，包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣與燃燒系統(tǒng)匹配、增壓與性能匹配等的研究將很大程度影響二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。
　　
　　其次，二甲醚的粘度低(為柴油的1/20)，容易使高壓供油系統(tǒng)中二甲醚泄漏，也容易使配件發(fā)生早期磨損。且二甲醚雖然對(duì)金屬無腐蝕，但對(duì)普通橡膠、塑料有腐蝕作用。針對(duì)二甲醚燃料引起的發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損、泄漏及與可靠性相關(guān)的問題，發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)系統(tǒng)密封、潤滑和材料相容性及有關(guān)部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)與定型是本研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
　　
　　另有與會(huì)專家指出，從現(xiàn)實(shí)的角度講，二甲醚替代柴油的可行性并不完全取決技術(shù)方面，其經(jīng)濟(jì)性即價(jià)格也是一個(gè)關(guān)鍵因素。這種經(jīng)濟(jì)性受多種因素影響，如原油價(jià)格、煤或天然氣價(jià)格、財(cái)稅政策、配套設(shè)施等。
　　
　　生物柴油呼吁“新能源”待遇
　　
　　那么，生物柴油是否會(huì)異軍突起呢？
　　
　　清華大學(xué)教授王建昕4月2日在研討會(huì)上表示，生物柴油是繼天然氣和乙醇之后的最有可能大規(guī)模應(yīng)用的車用替代燃料之一。若要實(shí)現(xiàn)我國2020年替代能源的目標(biāo)，必須盡早考慮生物柴油的應(yīng)用。
　　
　　據(jù)他介紹，生物柴油同樣具有十六烷值高、硫含量低、不含芳烴、閃點(diǎn)高、潤滑性好等特性，是較為理想的內(nèi)燃機(jī)替代燃料。
　　
　　王建昕表示，我國近年來對(duì)生物柴油的發(fā)展做了積極地推動(dòng)。他介紹說，國家“十一五”863計(jì)劃中，《生物柴油汽車適應(yīng)性研究》等課題（2007～2008）已經(jīng)完成。國家發(fā)改委計(jì)劃，2010年生物柴油年產(chǎn)達(dá)到20萬噸，2020年達(dá)200萬噸。同時(shí)，生物柴油國家標(biāo)準(zhǔn)（B100）已于2008年5月頒布實(shí)施，混合燃料（BD5）的國家標(biāo)準(zhǔn)將于近期頒布。
　　
　　近幾年，生物柴油曾經(jīng)經(jīng)歷過一次快速膨脹的發(fā)展階段。統(tǒng)計(jì)顯示，我國2009年生物柴油的產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到150萬噸（比2008年略有增長），產(chǎn)量為30萬噸（與2008年持平）。但自2007年開始，我國確定了“不與民爭糧、油”的基本方針，叫停了用食用油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)路線。
　　
　　王建昕指出，與美國和歐洲以優(yōu)質(zhì)食油（大豆油、菜籽油）為原料不同，我國目前以劣質(zhì)廢油（榨油油角、廢餐飲油）為主要原料，今后將考慮主要采用用小桐子油（麻風(fēng)樹果）等野生籽油生產(chǎn)生物柴油。
　　
　　同時(shí)，他介紹說，中海油與清華大學(xué)合作研究的“車用生物柴油生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性”項(xiàng)目已于2009年11月完成。同時(shí)，中海油2010年初已開始在海南省全面推廣使用BD5柴油混合燃料。
　　
　　王建昕坦言，一些研究者認(rèn)為，生物柴油在燃燒中有可能產(chǎn)生甲醛、苯并芘等幾十種非常規(guī)排放物。其中甲醛，苯并芘等許多物質(zhì)為致癌和致畸形物質(zhì)，可引起各種慢性疾病和基因突變。但是到目前為止，由于測(cè)試?yán)щy，生物柴油的非常規(guī)排放還缺乏數(shù)據(jù)，有必要詳細(xì)研究。
　　
　　他最后指出，目前生物柴油的瓶頸問題是資源不足，價(jià)格太高。但他表示，不能因此“畏縮不前”，應(yīng)積極采取“開源”（充分利用地溝油、廢油脂，種植野生植物、轉(zhuǎn)基因作物），和“鼓勵(lì)”（生物柴油免稅或優(yōu)惠）措施，給予生物柴油“新能源”待遇。
　　
　　對(duì)生物柴油非常規(guī)排放的初步測(cè)試表明，絕大多數(shù)非常規(guī)排放物的濃度很低，不會(huì)構(gòu)成危害；其中甲醛、乙醛、甲苯等均低于柴油的排放水平。
　　
　　王建昕呼吁在目前資源不足的情況下，也應(yīng)積極進(jìn)行局部地區(qū)的“示范運(yùn)行”，積累經(jīng)驗(yàn)；一旦資源和國際市場(chǎng)出現(xiàn)機(jī)遇時(shí)，可立即大規(guī)模推廣應(yīng)用。