甲醇燃料技术的开发和应用

2007-08-05 中国能源投资网

　　国外对甲醇车用燃料的开发和使用情况

　上世纪70年代第二次石油危机后，世界各国纷纷开展甲醇或纯甲醇燃料代替车用汽油的研究工作。研究中发现，甲醇作为车用燃料具有辛烷值高、燃烧充分、尾气排放少、可降低常规排放物CO和CH30%~50%等优点。但会出现与汽油分层、冷起动困难、腐蚀金属、使橡胶部件溶胀、非常规排放高、具有毒性等问题。围绕解决这些问题，国内外从甲醇燃料、运输与加注、甲醇发动机、甲醇汽车、配套技术等多个方面进行了研究开发。

　由于低比例掺烧可以不改动或很少改动发动机，欧、美、日等国汽车燃用甲醇燃料的研究从M3、M5至M15（分别在汽油中掺烧3%至15%的甲醇）开始。低比例燃料甲醇汽油曾在美国、法国、意大利、奥地利、瑞典、新西兰等国家，商品化应用，其中德国和北欧的M15甲醇示范车辆曾多达上千辆，为此还配套建设了跨国界M15加注站。

　甲醇汽车推广示范后，为了解决甲醇燃料加注难的问题，欧、美、日等国又开始开发研制灵活燃料甲醇汽车。到上世纪80年代末至90年代初，福特、通用、戴姆勒?克莱斯勒、丰田、本田、日产、三菱、大众、奔驰、沃尔沃等公司相继开发出灵活燃料汽车，德国大众汽车公司还向1984年洛杉矶奥运会赠送了400辆甲醇灵活燃料轿车。

　美国加州能源局（简称CEC）在1978~1998年20年间开展加州甲醇汽车示范项目。初期燃用低比例甲醇汽油，中期开发轻型和重型专用甲醇汽车燃用高比例甲醇燃料（主要集中于公共汽车和卡车运输车队），后期开发应用灵活燃料汽车。自1987年第一辆商业运营M85汽车投产以后，到1997年达到高峰，运营的车辆达到2.1万辆，建设加油站100多个。

　上世纪90年代后期，国际上车用甲醇燃料日渐萎缩，其主要原因为：第一，随着国际天然气价格的上涨，用天然气制备甲醇生产成本过高，成为主要影响因素之一；第二，一些石油公司出于自身利益，抵制甲醇燃料的发展；第三，为了促进本国农业的发展，欧美国家支持乙醇燃料的应用，促使汽车制造厂转向对乙醇燃料更感兴趣；第四，国际上越来越关注温室气体排放，各国鼓励使用可再生的生物燃料；第五，甲醇燃料使用在技术上存在一些问题，如基础设施不完善、整车可靠性问题等；第六，围绕非常规排放对环境有影响、甲醛排放对人体造成影响等的争议，或多或少地影响了甲醇燃料的推广应用。

　我国亟待建立甲醇车用燃料标准体系

　国内开展煤基甲醇燃料及相关技术的研究始于上世纪70年代。“六五”期间，国家科委、交通部等开始支持山西省进行低比例甲醇燃料研发工作；“七五”、“八五”期间，国家科委先后组织甲醇燃料的应用攻关项目；“九五”期间，原经贸委“新能源专项计划”批准山西实施甲醇燃料示范工程，试验示范55辆装有M85电喷甲醇发动机的中巴车；“十五”期间，科学技术部国家攻关项目“甲醇燃料汽车（M85~M100）示范工程”支持在山西对55辆M85~M100甲醇车进行示范运营；“十五”国家攻关项目“M85点燃式甲醇燃料轻型汽车的研究开发”支持开发排放符合GB14762-2002标准的多点电喷M85甲醇发动机及整车。

　在国家、行业及地方项目的共同支持下，先后有中科院工程热物理所、西安交通大学、天津大学、吉林大学、上海交通大学、太原理工大学等高校与科研院所，以及山西、陕西、山东、云南、四川等地的一些地方机构开展了甲醇燃料的试验研究。

　　山西省20多年来一直走在全国前列，已在低比例、高比例甲醇燃料发动机的研发，甲醇燃料的储存、输配、防腐、安全及甲醇汽车的维护保养、试验检验等方面做了大量工作。通过项目研究和大量运行实践，已形成多项实用技术，在示范车辆上解决了一些甲醇燃料技术问题：如甲醇汽油的安全性问题、分层问题、腐蚀性问题、溶胀性问题、冷起动问题等，开发出符合GB14762-2002《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》国家标准（相当于欧洲Ⅱ标准）的多点电喷M85甲醇发动机及整车，并总结出一套在用汽车改装甲醇汽车的经验，为甲醇燃料的扩大示范奠定了较好基础。目前M15低比例甲醇汽油已在太原、阳泉等8个城市推广应用，自行改装的上百辆M85高比例甲醇燃料汽车正在运行之中。

　为了加强对甲醇燃料的规范管理，山西、陕西等地方政府和企业初步制订了地方和企业车用甲醇燃料标准。如山西省的“车用燃料甲醇”和“M5、M15车用甲醇汽油”地方标准。但标准的整体工作一直没有跟上，已影响到市场规范和扩大示范，如示范车队反映，由于没有标准，在实际工作中难以得到交通、工商、安检等部门的配合，甲醇燃料市场难以规范。

　为更好地推动替代燃料的发展，针对甲醇燃料的争议，2006年国家替代能源研究工作小组进行了调研和论证，通过近30家企业的调查、研究和山西、河南等地实地考察，认为：低比例甲醇汽油（M15）和高比例甲醇燃料（M85~M100）作为车用替代燃料是可行的。在研究和实践中，山西等省确实已解决多项实际技术问题，需要在扩大示范的同时，有国内技术实力强的大型研究机构和大企业参与工作，提高技术档次。

　环境卫生组认为：第一，在甲醇生产过程中，废水、废气、废渣的排放会对环境产生一定的影响，通过采用先进技术和有效监管与治理，可以减少污染，保证满足环保法规要求。但生产甲醇排放的温室气体大约是生产传统汽油的两倍，需要给予足够重视。第二，在使用过程，甲醇相比汽油更加安全，不会造成对水体和土壤的严重污染和累积污染。第三，在国家攻关项目研究中，北京医学院公共卫生院曾对甲醇毒性机制和其解救药进行研究；北医三院眼科和内科，曾对项目中接触甲醇燃料人员进行了长达3年的跟踪定期眼科和内科检查，并与正常不接触甲醇人员对照组进行了对比，没有发现甲醇燃料对正常人体的健康发生影响。但提供研究样本量偏小，需要继续进行研究。第四，国家扩大甲醇燃料示范应用时，需要对环境和人体健康进行长期跟踪监测，加强对高暴露人群以及高危人群健康进行研究和危险度评价分析，制订重大环境卫生突发事故的应急预案。

　专家论证结果认为：煤炭资源丰富省份大都希望通过发展甲醇燃料，带动地方经济；地甲醇燃料的良好经济性在示范应用中得到消费者欢迎；国家应该加快研究制定、建立健全甲醇燃料标准体系，在此基础上，扩大并加强甲醇燃料的示范。