燃料補(bǔ)充

1.原油:指開采的天然原油不包括以油母頁巖等煉制的原油。

2.奧里乳化油:一種產(chǎn)于南美委內(nèi)瑞拉奧里諾科河油田的瀝青狀高粘稠油經(jīng)乳化自理形成的含水30%的液體。在這種乳化油中，水為連續(xù)相，呈"水包油"狀，其中的瀝青油顆粒一般在10μm左右。乳化油其流動(dòng)性好于原油;比原油難于著火，閃點(diǎn)>120℃;低位發(fā)熱量為27~29MJ/kg;在5~70℃之外其穩(wěn)定性急劇下降，直至破乳，即油水分離，形成瀝青塊不宜燃用。

3.油母頁巖又稱為油頁巖，是由粉沙、淤泥和低等生物殘?bào)w腐解的有機(jī)質(zhì)沉積形成的。有機(jī)質(zhì)在厭氧細(xì)菌的活動(dòng)下，經(jīng)過瀝青化作用并與摻入的粉沙、淤泥等形成含礦物雜質(zhì)較多的腐泥物質(zhì)，沉積在地下深處，經(jīng)成巖作用和揮發(fā)物質(zhì)散失等物理化學(xué)作用，成為油頁巖層。油頁巖呈淡褐色到暗褐色，暗淡無光澤，經(jīng)干餾可獲得頁巖油。頁巖油經(jīng)煉制可獲汽油、煤油、柴油、潤滑油和石蠟等。含油率和發(fā)熱量是油頁巖工業(yè)用途的重要工藝指標(biāo)，工業(yè)要求最低含油率在4%以上，發(fā)熱量一般在8.4兆焦/千克左右，是煤的25%~50%。

4.油母頁油:將油頁巖打碎并加熱至500℃左右，就可以得到頁巖油。我國常稱頁巖油為人造石油。一般來說，1噸油頁巖可提煉出38至378公升(相當(dāng)于0.3至3.2桶)頁巖油。頁巖油加氫裂解精制后，可獲得汽油、煤油、柴油、石蠟、石焦油等多種化工產(chǎn)品。

主要是含碳物質(zhì)或碳?xì)浠衔?。按形態(tài)可以分成固體燃料(如煤、炭、木材);

液體燃料(如汽油、煤油、石油);

氣體燃料(如天然氣、煤氣、沼氣);

2.按類型可以分成化石燃料(如石油、煤、油頁巖、甲烷、油砂等);

生物燃料(如乙醇【酒精】、生物柴油等);

核燃料(如鈾235、鈾233、鈾238、钚239、釷232等)

3.指能產(chǎn)生核能的物質(zhì)，如鈾、钚等。

一些氣體燃料可壓縮為液體，如液化石油氣

撰文 馬修·L·沃爾德(Matthew L. Wald)

翻譯 趙學(xué)慶

如果你有機(jī)會(huì)來到美國南達(dá)科他州蘇福爾斯機(jī)場的候機(jī)大樓，不妨趁著行李運(yùn)到前的空閑四處參觀一下。一輛綠白相間的印地賽車(Indy)穿梭在幾條行李傳送帶之間，車身上的貼花圖案標(biāo)明它以乙醇(ethanol)作為燃料;在租車公司的攤位前，有一個(gè)醒目的標(biāo)志，提醒客戶不要給出租車加注E85--當(dāng)?shù)爻鍪鄣某?jí)乙醇混合燃油，這種混合燃油會(huì)損壞出租車引擎，因?yàn)楫?dāng)?shù)氐某鲎廛嚥⒉皇菫檫@種混合燃油而設(shè)計(jì)的。

乙醇之鄉(xiāng)蘇福爾斯，是美國將碳水化合物(carbohydrate)轉(zhuǎn)變?yōu)樘細(xì)浠衔?hydrocarbon)的推廣中心。

在美國，乙醇熱潮持續(xù)高漲，甚至開啟了一個(gè)燃油轉(zhuǎn)換過渡期，規(guī)模之大，恐怕只有40年前電力行業(yè)建造的數(shù)百座核電廠方可媲美。2005年8月，美國國會(huì)通過了一項(xiàng)重要能源法案，要求到2012年，將乙醇年產(chǎn)量從2005年時(shí)的40億加侖左右增加到75億加侖(1加侖約等于3.8升)，以便取代進(jìn)口燃油。業(yè)界人士認(rèn)為，在美國政府的稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼政策扶持下，特別是如果油價(jià)仍然居高不下，那么這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有望大大提前，因?yàn)閷⑥r(nóng)作物轉(zhuǎn)化為乙醇的成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2006年秋天的汽油零售價(jià)--每加侖2.50美元。

實(shí)際上，據(jù)美國可再生燃料協(xié)會(huì)(Renewable Fuels Association)介紹，2006年美國的乙醇產(chǎn)量超過50億加侖。與每年約1,400億加侖汽油和柴油消耗量相比，雖然這一數(shù)量還顯得微不足道，但是乙醇產(chǎn)量在一年內(nèi)卻增長了50%。美國能源部(DOE)負(fù)責(zé)能效和可再生能源的副部長安迪·卡斯納(Andy Karsner)稱，由于高油價(jià)增加了乙醇的市場吸引力，開發(fā)商紛紛修建乙醇工廠。他斷言美國將出現(xiàn)一個(gè)乙醇繁榮期，"類似于19世紀(jì)50年代賓夕法尼亞州的石油熱"。

這股熱潮真能給人們帶來好處嗎?實(shí)際上，我們生產(chǎn)乙醇的方式并沒有多大優(yōu)勢。美國所有的商業(yè)乙醇燃料都用玉米粒制造，采用能量密集型的生產(chǎn)方式。一些研究表明，煉制一加侖乙醇所耗用的能量，甚至高于它燃燒時(shí)所提供的能量。即使一些支持玉米乙醇的研究，也只能證明它的能源凈收益微乎其微;另一種持反對意見的研究則表明，同原油-汽油循環(huán)比起來，玉米-乙醇循環(huán)在減少溫室氣體方面的作用，幾乎可以忽略不計(jì)。

在乙醇生產(chǎn)廠商完善纖維素(cellulose)乙醇生產(chǎn)方法之前，玉米乙醇毫無經(jīng)濟(jì)或環(huán)保意義。纖維素是組成玉米稈、樹木及其他草本植物草莖的木質(zhì)成分，對它的管理和收割只需要耗費(fèi)較少的能源。但是，雖然科學(xué)家知道某些基于生物學(xué)的加工方法，可以轉(zhuǎn)化纖維素中的糖分，但是一些試圖生產(chǎn)纖維素乙醇的公司，迄今也未能形成商業(yè)規(guī)模的批量生產(chǎn)。甘蔗是最佳植物能源，它所擁有的可用于制造乙醇的糖分含量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米稈和草本植物中的含量，但是美國缺乏巴西那樣的氣候條件和廉價(jià)勞動(dòng)力，無法對甘蔗進(jìn)行開發(fā)利用。

要實(shí)現(xiàn)用纖維素生產(chǎn)乙醇，就需要對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)工藝進(jìn)行重大改進(jìn)。否則，乙醇仍將是幾乎沒有任何凈收益的、難于利用的產(chǎn)品，美國也將繼續(xù)依賴進(jìn)口石油。

玉米乙醇:可再生能源?

不少人一直把用玉米生產(chǎn)的乙醇視為"可再生能源"。據(jù)最新調(diào)查統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)一加侖玉米乙醇可謂"入不敷出"，所耗用的其他能量(如天然氣、柴油)幾乎接近或甚至高于它所產(chǎn)生的能量。況且，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中排放的二氧化碳，也有悖于"清潔能源"的初衷。

美國生產(chǎn)的大部分乙醇，都被用作汽油的一類添加劑，它可以按1∶9的比例與汽油混合使用，這是普通引擎能夠使用這種混合燃油而不遭致?lián)p壞的最高比例。在有些地區(qū)，主要是在農(nóng)業(yè)區(qū)，駕駛員能夠購買到E85混合燃油，這種混合燃油含有85%的乙醇和15%的普通無鉛汽油(unleaded regular gasoline)，主要供專門設(shè)計(jì)的"柔性燃料"(flexible fuel)引擎使用。對于普通引擎而言，乙醇與蒸餾酒中所含的酒精一樣，會(huì)腐蝕掉引擎和燃油系統(tǒng)中的密封件。數(shù)百萬輛汽車都裝備了這種引擎(不過許多車主都并不知情)，然而E85銷售點(diǎn)卻只有幾百個(gè)，而且目前這一燃油供應(yīng)鏈的擴(kuò)展速度極為緩慢。

盡管如此，玉米乙醇仍然發(fā)展迅猛，部分原因在于，在美國華盛頓哥倫比亞特區(qū)，它擁有一支由農(nóng)業(yè)州參議員和眾議員組成的強(qiáng)有力的兩黨支持者隊(duì)伍。此外，它還得到了一些非農(nóng)業(yè)州地區(qū)人士的支持，這些人認(rèn)為美國應(yīng)減少對進(jìn)口石油的依賴。由于玉米能年復(fù)一年栽種和收獲，鼓吹者便認(rèn)為乙醇是一種可再生燃料。美國可再生燃料協(xié)會(huì)還印發(fā)了一本裝幀精美的宣傳小冊子，暗示每年消耗75億加侖乙醇，就意味著少進(jìn)口1.79億桶外國石油。這一水平大約相當(dāng)于美國15天的石油進(jìn)口量--雖然不能"藥到病除"，但至少開了一個(gè)好頭。

然而，這只是玉米乙醇的表面風(fēng)光而已，實(shí)際上它仍有不少問題。第一個(gè)問題在于，一標(biāo)準(zhǔn)桶(42加侖)乙醇只相當(dāng)于大約28加侖汽油，因?yàn)橐粯?biāo)準(zhǔn)桶普通無鉛汽油含有約11.9萬英熱單位(Btu，1英熱單位約為1,055焦耳)能量，相比之下，一標(biāo)準(zhǔn)桶乙醇只含有8萬英熱單位能量。因此你給油箱加滿E85混合燃油時(shí)，其實(shí)只相當(dāng)于加了2/3油箱的汽油。即使一加侖乙醇的售價(jià)更為便宜，但要行駛一加侖汽油所能行駛的里程，你必須購買更多的乙醇。

第二個(gè)問題則在于，美國缺少生產(chǎn)乙醇所需要的某些資源。美國的玉米資源確實(shí)豐富，玉米地從蘇福爾斯機(jī)場四周一直連綿延伸到遠(yuǎn)方。但制造乙醇需要耗費(fèi)大量的天然氣。燃油用乙醇的生產(chǎn)方法與酒用乙醇的制造方法基本相同。酵母(yeast)消耗掉糖分而釋放出酒精和二氧化碳，所獲得的產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾，讓酒精蒸發(fā)，然后將酒精收集起來加以冷凝。各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用天然氣來加熱。目前，生產(chǎn)一加侖乙醇(含有8萬英熱單位能量)，需要大約3.6萬英熱單位的天然氣。

20世紀(jì)90年代，美國國會(huì)力圖通過一些法案，鼓勵(lì)乙醇制造廠商生產(chǎn)更多乙醇，支持一些農(nóng)業(yè)州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)時(shí)天然氣較為便宜，每百萬英熱單位的天然氣平均價(jià)格約為3美元，而到2005年冬天，天然氣價(jià)格已飚升至14美元。此外，高需求量必然會(huì)刺激天然氣價(jià)格向上攀升。雖然乙醇支持者認(rèn)為乙醇燃料是未來可持續(xù)能源的一個(gè)組成部分，但是耗費(fèi)的大量天然氣，卻是不可再生的，甚至難以支持現(xiàn)在的需求。美國乙醇產(chǎn)量正在下降，加拿大乙醇產(chǎn)量也滿足不了人們的消費(fèi)需求。具有諷刺意味的是，為了制造"本土"乙醇，美國將不得不從北美洲以外的地區(qū)進(jìn)口更多的天然氣。

一些乙醇生產(chǎn)廠商正在用煤替代天然氣，但這又有悖于人們對于清潔能源和可再生能源的定義。燒煤會(huì)釋放大量的二氧化碳，這樣一來，使用乙醇燃料的汽車對氣候變化造成的影響，反而要比原來使用普通汽油的汽車嚴(yán)重得多。理論上講，一家乙醇生產(chǎn)廠為了生產(chǎn)乙醇，可從電力公司購買電力來提供生產(chǎn)所需熱量，但是對于許多美國電力公司來說，那樣就可能意味著，要燃燒更多的煤和天然氣來滿足這一用電需求。

生產(chǎn)乙醇還需要一些其他形式的能源。乙醇不像汽油或柴油那樣可以用管道來輸送，因?yàn)檫@類輸送管道很容易進(jìn)水，雖然水不會(huì)與汽油或柴油混合，但是卻能與乙醇混合，一旦混合就會(huì)破壞乙醇的燃料熱值。因此，為了將乙醇運(yùn)往市場，就需要?jiǎng)佑每ㄜ嚕袝r(shí)還需要長途運(yùn)輸，這就必須消耗柴油。此外，聯(lián)合收割機(jī)收割玉米作物也要耗用柴油，而種植玉米所用的化肥，其生產(chǎn)過程也離不開天然氣。

上述一些問題成了計(jì)算乙醇"凈能量平衡"的關(guān)鍵因素。這一話題引起了人們激烈爭論。2005年，美國康奈爾大學(xué)的農(nóng)學(xué)教授戴維·皮門特爾(David Pimentel)宣稱，制造一加侖乙醇所耗費(fèi)的能量，超過了它燃燒時(shí)產(chǎn)生的能量。一些持相反意見的人則反駁說，皮門特爾幾乎沒有考慮乙醇副產(chǎn)品的價(jià)值，其中一些能夠用作家畜飼料(可取代栽種部分用作飼料的玉米)，而且他將一些與乙醇無關(guān)的能源成本也統(tǒng)統(tǒng)算到了乙醇頭上，甚至包括了乙醇工廠工人的用餐成本。但是，這些分析家都一致認(rèn)為，即使乙醇的凈能量值為正，增益也十分微小。同一年，美國生物科學(xué)學(xué)會(huì)(American Institute of Biological Sciences，縮寫為AIBS)的一份重要研究報(bào)告斷定，用玉米生產(chǎn)的乙醇所能產(chǎn)生的能量，僅比生產(chǎn)玉米乙醇所需的能量多出10%左右。與巴西用甘蔗生產(chǎn)乙醇高達(dá)370%的能量產(chǎn)出相比，這一數(shù)據(jù)顯然微不足道。

據(jù)美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)輸研究中心的環(huán)境科學(xué)家王全錄(Michael Wang)估算，考慮到所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)--玉米地施肥、玉米收割、將玉米淀粉漿蒸餾為酒精等等，每生產(chǎn)100萬英熱單位的乙醇，需要耗用74萬英熱單位的化石燃料。雖然乙醇一直被當(dāng)作為農(nóng)產(chǎn)品推廣，但它基本上還是化石燃料的產(chǎn)物。

在減少溫室氣體方面，乙醇帶來的好處更是微乎其微。在2006年1月出版的《科學(xué)》雜志上，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的能源與資源助理教授亞歷山大·E·法雷爾(Alexander E. Farrell)撰文宣稱，乙醇在減少溫室氣體方面的作用"難以確定"。在考察了各種研究報(bào)告之后，法雷爾及其合作撰稿人斷定，在排放大氣污染物方面，用天然氣生產(chǎn)的乙醇比汽油產(chǎn)品要稍好一些，但是用煤生產(chǎn)乙醇卻更糟糕。燃燒一加侖汽油釋放大約20磅二氧化碳(1磅約為450克)，其中包括了來自汽車引擎和煉油廠的排放量。盡管乙醇的這一可比數(shù)據(jù)尚存爭論，但到底是稍好一點(diǎn)還是更糟一些，主要取決于乙醇的生產(chǎn)過程。以限制二氧化碳排放量為理由，鼓吹乙醇燃料的說法是靠不住的。

因其無需電池或其他形式的能量，磁力發(fā)電機(jī)是一個(gè)小巧并可靠的自持點(diǎn)火系統(tǒng)，所以它現(xiàn)今依然被用于許多通用航空應(yīng)用。

磁力發(fā)電裝置的飛機(jī)引擎是典型的雙塞，就是每個(gè)氣缸有兩個(gè)火花塞，每個(gè)塞有有它單獨(dú)的磁力發(fā)電系統(tǒng)。這樣的安排為其中任一磁力發(fā)電機(jī)的損壞提供了替補(bǔ)。雙火花在氣缸中提供了雙火焰前點(diǎn)。這兩個(gè)火焰前點(diǎn)減少了完成燃料補(bǔ)充并點(diǎn)燃的所需時(shí)間，所以大多數(shù)的燃料在一個(gè)相對低的溫度和壓力下已經(jīng)在燃燒中。隨著一個(gè)單獨(dú)的氣缸中的燃燒壓力升高，較低比例辛烷的混合燃料在遠(yuǎn)離初始火焰前點(diǎn)就可以在不可時(shí)刻引爆點(diǎn)燃?xì)飧琢硪粋?cè)的另一個(gè)火焰前點(diǎn)。這樣會(huì)引起引擎的振蕩。因此，雙火焰前點(diǎn)有助于減少任何給出的引擎和情況下，對辛烷的需求。這對于在約第二次世界大戰(zhàn)期間研制的大多數(shù)的大口徑飛機(jī)引擎非常重要。

一些飛機(jī)引擎以及一些老式高級(jí)轎車都曾使用雙塞系統(tǒng)和一套由磁力發(fā)電點(diǎn)火的火花塞，并且另一套連接到線圈，發(fā)電機(jī)，和電池電路。這有效的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，并未降低可信性。磁力發(fā)電機(jī)曾一度被認(rèn)為較可靠的點(diǎn)火源，但存在固定的時(shí)間選擇的缺陷。這意味著該時(shí)間選擇必須是一個(gè)折衷的設(shè)定，而非對最低和最高RPM(每分鐘的轉(zhuǎn)速)的最佳時(shí)刻。另一方面，電池點(diǎn)火系統(tǒng)擁有一個(gè)先進(jìn)的時(shí)間選擇體統(tǒng)，可以根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速設(shè)定最佳的時(shí)間選擇，提高輸出動(dòng)力和燃油利用率。隨著電池點(diǎn)火系統(tǒng)的可靠性被提高，磁力發(fā)電裝置退出了汽車應(yīng)用的領(lǐng)域。

現(xiàn)代引擎有較小的燃燒室和較少振蕩發(fā)生機(jī)率，因?yàn)楝F(xiàn)代引擎的設(shè)計(jì)致力于消除氣缸中的熱區(qū)域。這樣的燃燒室由于其設(shè)計(jì)的形狀和渦流輸入，減少了對辛烷的需求。因此，它們不再需要雙塞來減少對辛烷的需求。哈雷摩托車的引擎其單叉，冷卻空氣，并有個(gè)碩大的"古老的"燃燒室的設(shè)計(jì)，仍得益于雙火花塞。對于大多數(shù)容量和燃油型的拉力賽車引擎也是同樣，其引擎設(shè)計(jì)(大部分基于1960年代的克萊斯勒 Hemi引擎)需要額外的火焰中心以使用大多數(shù)的在注入期射入的燃料。

許多早期手動(dòng)的電話都有一個(gè)手曲柄"磁發(fā)電"裝置來產(chǎn)生(相對)高壓裝換信號(hào)來使其他話機(jī)相同(部分)話線的鈴 響并呼叫接線員。這些曾通常被用于由人工操作的遠(yuǎn)程鄉(xiāng)村線，由于其缺少"共用的電池"。電話設(shè)備曾是"本地的電池"，包含兩個(gè)大的"六號(hào)" 碳-鋅 干電池。