替代燃料背景

多年來(lái)，甲醇作為燃料一直存在于客觀現(xiàn)實(shí)中，如早期的F1賽車燃料，我們小時(shí)候非常喜愛(ài)的航空、航海模型動(dòng)力燃料等。然而由于甲醇自然存在的酒香特點(diǎn)，一些不法分子追求極其不道德的利益，勾兌假酒致使不明真相者誤飲，嚴(yán)重?fù)p害了人們的健康和生命，也在社會(huì)大眾中形成了甲醇有毒因而不能作為車用燃料的較偏激的社會(huì)認(rèn)識(shí)。原上海焦化有限公司技術(shù)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)秘書長(zhǎng)謝振華，也是三部委甲醇汽車試點(diǎn)專家組專家，從科學(xué)易懂、依據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的視角，以甲醇作為車用燃料為題，從替代燃料、環(huán)保優(yōu)勢(shì)、節(jié)能優(yōu)勢(shì)、環(huán)境友好、資源稟賦五個(gè)方面，闡述科學(xué)觀點(diǎn)、介紹標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和燃料應(yīng)用知識(shí)。推薦給汽車和內(nèi)燃機(jī)界的工程技術(shù)人員和管理者一讀，希望能源領(lǐng)域的朋友也能看到，更希望國(guó)家能源決策領(lǐng)導(dǎo)者能看到。

參與試點(diǎn)工作的1024輛甲醇汽車?yán)塾?jì)運(yùn)行里程超過(guò)1.84億公里，消耗甲醇燃料超過(guò)2.4萬(wàn)噸，大批試點(diǎn)數(shù)據(jù)全面驗(yàn)證了甲醇汽車的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性。作為液體車用替代燃料 甲醇危害指數(shù)低于汽油,甲醇在我國(guó)主要通過(guò)煤炭生產(chǎn)，是一種非常基礎(chǔ)的大宗化工原料。甲醇分子式CH4O，常溫常壓條件下是液體。在化學(xué)上，甲醇和乙醇都屬醇類，化學(xué)性能十分相似，對(duì)生物體也有相似的毒性機(jī)理和相同的輕度危害等級(jí)。在甲醇汽車試點(diǎn)十個(gè)城市區(qū)域范圍，全體涉醇人員體檢中，均未出現(xiàn)影響人體健康的案例，涉醇場(chǎng)所環(huán)境監(jiān)測(cè)的空氣中的甲醇濃度均低于我國(guó)職業(yè)接觸規(guī)定的限值。甲醇與乙醇、汽油都屬于易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品，甲醇的熱值低于乙醇、汽油，揮發(fā)性低于汽油，容易溶解于水，在消防安全方面的危害性也低于汽油。

甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放優(yōu)于汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī),甲醇汽車在排放上優(yōu)于汽、柴油車。國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)使用甲醇燃料后排放能夠達(dá)標(biāo)國(guó)四，國(guó)四發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)標(biāo)國(guó)五。試點(diǎn)期間，按規(guī)定抽檢的運(yùn)行車輛排放指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)，為甲醇汽車試點(diǎn)工作專門設(shè)置的非常規(guī)排放物甲醛的檢測(cè)指標(biāo)同樣全部達(dá)標(biāo)。甲醇燃料辛烷值高達(dá)112，能使發(fā)動(dòng)機(jī)更加平穩(wěn)地工作。甲醇作為含氧燃料，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒反應(yīng)，提高了熱功轉(zhuǎn)換效率，實(shí)際運(yùn)行的等熱值替代比例相比理論值降低為1.7比1。因?yàn)榧状荚诎l(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的理論空燃比僅為6.45，比汽油的空燃比14.6低一半多；加上提高了發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，意味著發(fā)動(dòng)機(jī)配氣量將相應(yīng)有所下降；而發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣量減少的同時(shí)氮?dú)馕胪壤郎p少，產(chǎn)生氮氧化物的數(shù)量也應(yīng)當(dāng)有所減少。

同時(shí)，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放溫度低于汽柴油，工作溫度的降低同樣促使氮氧化物排放的減少。因此在甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)工況的精細(xì)標(biāo)定后，我們看到在甲醇汽車實(shí)際的尾氣排放中，除了一氧化碳、碳?xì)湮廴疚锎蠓陆抵?，氮氧化合物也有所降低，整體排放得到有效、平衡的控制。

甲醇汽車節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯,在五省市十個(gè)地市歷時(shí)5年的試點(diǎn)實(shí)踐中，1024輛不同類型的甲醇汽車，采取不同的運(yùn)行模式，總運(yùn)行里程達(dá)1.8億公里，乘用車百公里甲醇燃料消耗在15升左右，燃料消耗比照同樣類型汽油車，等熱值替代比例從理論值降為1.7比1，按汽油等熱值計(jì)算平均能量轉(zhuǎn)換效率可提高20%以上；使用柴油/甲醇雙燃料組合燃燒技術(shù)的商用車柴油燃料替代率超過(guò)30%，替代比例為1.2比1，比照柴油消耗，等熱值計(jì)算平均能量轉(zhuǎn)換效率提高平均節(jié)能12％以上。內(nèi)燃機(jī)使用甲醇燃料的熱效率同比汽柴油大幅提高，主要是甲醇燃料含有一半質(zhì)量的氧元素的原因，從而改變了氣缸中燃料的燃燒學(xué)行為，相對(duì)汽柴油的燃燒轉(zhuǎn)換效率得到大幅提升。

煤制甲醇的資源利用率遠(yuǎn)高于煤制油?在我國(guó)，甲醇生產(chǎn)主要以煤為原料。以煤為原料生產(chǎn)車用成品油有煤直接和間接液化制油的工藝途徑。其中，神華集團(tuán)年產(chǎn)100萬(wàn)噸煤直接催化加氫制油項(xiàng)目已成功投產(chǎn)，成為我國(guó)煤化工技術(shù)領(lǐng)先世界的標(biāo)志之一；采用煤先氣化，再由合成氣催化反應(yīng)間接生產(chǎn)油品的費(fèi)托合成工藝路線，在我國(guó)也有幾套大規(guī)模生產(chǎn)裝置相繼成功投產(chǎn)；煤制油還有另一個(gè)工藝途徑是通過(guò)中間產(chǎn)品甲醇脫水間接制油，這在我國(guó)同樣也有多個(gè)成功投產(chǎn)的大型項(xiàng)目。

國(guó)內(nèi)煤制甲醇最先進(jìn)的單耗指標(biāo)約為每噸甲醇用標(biāo)準(zhǔn)煤1.6噸。而神華100萬(wàn)噸煤直接制油產(chǎn)出的油品加上其他副產(chǎn)，每噸產(chǎn)品消耗原料煤需要4.35噸；通過(guò)甲醇間接制油的單耗約為每噸油需原料甲醇2.353噸，加上工藝過(guò)程的蒸汽、電耗，折合成原料煤總計(jì)達(dá)5.65噸。以甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的替代汽油比例1.7計(jì)算，吉利甲醇汽車百公里耗甲醇15升相當(dāng)于耗煤19.2公斤；如果用煤直接制油作為燃料，百公里油耗8.82升，可折算成耗煤28.4公斤；如果通過(guò)甲醇間接制油方式，則8.82升的油耗將相當(dāng)于耗煤36.8公斤。

由此可見，在煤制燃料中做比較，生產(chǎn)甲醇的資源利用率遠(yuǎn)高于煤制油技術(shù)途徑。正因如此，中國(guó)政府在解決煤制油技術(shù)儲(chǔ)備以后，及時(shí)做出了停止后續(xù)項(xiàng)目批準(zhǔn)的正確決策。另外，世界上除了南非以外，其它各國(guó)一直沒(méi)有推進(jìn)煤制油的產(chǎn)業(yè)化也事出有因。從等熱值能量轉(zhuǎn)換效率角度看，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直接使用甲醇作燃料，相比煤制油生產(chǎn)車用液體燃料等途徑，非但避免了生產(chǎn)工藝過(guò)程的資源、能量消耗，還能達(dá)到甲醇直接作為燃料可大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的節(jié)能效果。

煤制燃料生產(chǎn)能耗大幅減少 二氧化碳轉(zhuǎn)廢為寶,使用甲醇作為車用燃料，直接和間接導(dǎo)致的煤耗的降低，本質(zhì)上能夠大幅減少燃料生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)效燃燒的能耗，同時(shí)也大幅降低環(huán)境污染物與二氧化碳的排放。另外，甲醇生產(chǎn)中合成氣的脫硫脫碳凈化工藝，是集中排放二氧化碳的，并且排放濃度最高可達(dá)90%以上，現(xiàn)有工藝已經(jīng)可以進(jìn)一步將其精制成為食品級(jí)二氧化碳，以及用于消防、工業(yè)惰性氣體等的實(shí)際商品利用。如果今后需要地質(zhì)埋存治理，或者配合地?zé)帷⒐夥?、風(fēng)力、水力等綠色發(fā)電發(fā)展二氧化碳加氫制甲醇，這樣高濃度的二氧化碳也將更方便、更節(jié)能。

甲醇對(duì)環(huán)境更友好更綠色甲醇作為燃料使用時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境的污染排放主要在于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和添加過(guò)程中。運(yùn)輸事故、儲(chǔ)存滲漏、加注濺灑、甲醇蒸發(fā)揮發(fā)等是甲醇污染排放的主要途徑。汽油國(guó)標(biāo)規(guī)定在37.8℃下蒸氣壓為40～85kPa，甲醇在同樣溫度下蒸氣壓為31.9kPa，明顯低于汽油；甲醇的汽化潛熱為1167kj/kg，比汽油值293～841kj/kg高得多，正常使用和儲(chǔ)存情況下，甲醇揮發(fā)排放進(jìn)入大氣的數(shù)量遠(yuǎn)低于汽油。甲醇易溶于水，進(jìn)入水體或土壤中的甲醇會(huì)很快被稀釋，當(dāng)濃度低于微生物生存閾值后就能被自然界微生物降解自凈。而汽柴油則難溶于水，不易擴(kuò)散，在自然環(huán)境中難以降解，會(huì)產(chǎn)生累積污染。另外，廢水中含有少量甲醇反而有利于微生物降解脫出廢水中的含氮物質(zhì)。

因此，甲醇燃料雖有一些毒性，但易于在環(huán)境中降解，使用甲醇燃料不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在水中，甲醇及乙醇的生物降解過(guò)程要比原油或者汽油迅速得多。醇燃料在水中的滯留時(shí)間以幾小時(shí)計(jì)算，而原油、汽油、柴油的滯留時(shí)間尺度則以幾年計(jì)算。據(jù)估算，如有10000t甲醇泄漏到海中，在洋流幫助下擴(kuò)散溶解稀釋，泄露后1小時(shí)甲醇的濃度就能下降到0.36％，再往后的濃度將更低。隨后的幾天內(nèi)，微生物通過(guò)生物降解方式能將稀釋的甲醇降解處理完。

但是在相似規(guī)模的汽油泄漏事故中，汽油由于與水不溶，將會(huì)大面積覆蓋在海水表面而不容易被擴(kuò)散，長(zhǎng)時(shí)間的集聚很可能導(dǎo)致區(qū)域性的生態(tài)災(zāi)難。從這一點(diǎn)分析，用船舶運(yùn)輸醇燃料或者船用柴油機(jī)使用醇燃料，一旦泄漏，甲醇對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害會(huì)遠(yuǎn)比石油及其成品輕得多。應(yīng)該指出的是，環(huán)境中甲醇的性質(zhì)與甲基叔丁基醚（MTBE）也有很大不同，MTBE不容易降解，因此已在世界一些國(guó)家和地區(qū)被禁止作為燃料中含氧高辛烷值的添加劑，并將成為一種趨勢(shì)。當(dāng)甲醇溢流在陸地土壤中時(shí)，真菌及細(xì)菌表現(xiàn)出較大的容忍性。有資料表明，如果土壤表面甲醇泄露浸潤(rùn)達(dá)到飽和狀態(tài)，一星期以后，在10cm到30cm深度處，50%以上的真菌孢子（蘑菇）能恢復(fù)活性，三星期后90%能恢復(fù)活性，細(xì)菌的活性也同樣恢復(fù)較快。

瑞典曾在草地上進(jìn)行試驗(yàn)，以1.35L/m2汽油及M15和以2.71L/m2的甲醇及乙醇的量灑向草地，然后在深度10cm到30cm處取出土壤對(duì)上述燃料及主要成分如醇、苯、甲苯及烷烴進(jìn)行分析。結(jié)果表明，甲醇及乙醇更容易從表面蒸發(fā)掉，而且容易隨水分轉(zhuǎn)移到土壤中有微生物的地方，而這些生物活性還能使甲醇濃度進(jìn)一步減小，經(jīng)過(guò)四星期后，土壤中上述甲醇及乙醇的濃度只有3ppm水平。為了評(píng)價(jià)灑向草地的醇燃料及汽油對(duì)土壤長(zhǎng)時(shí)間的影響，以年為時(shí)間單位測(cè)量分析了土壤中通氣氧的消耗能力。通氣氧消耗高表明微生物生存豐富，通氣氧消耗低表明土壤中微生物受到損傷。結(jié)果是，汽油及M15灑草地的土壤顯示了較低的氧消耗情況。

國(guó)外還對(duì)醇燃料及汽油對(duì)植物實(shí)際生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，在噴灑了甲醇及乙醇的土壤中，植物生長(zhǎng)受到的影響比汽油及M15混合燃料的低。一年以后，在受醇燃料污染的地方，植物生長(zhǎng)出的總量是正常土壤的65%，而受汽油及M15污染的土壤生長(zhǎng)出植物的總量只有未受污染土壤的50%及45%。綜合這些試驗(yàn)研究情況表明，甲醇對(duì)陸地生態(tài)環(huán)境的影響，不如汽油的影響更嚴(yán)重。

煤制甲醇是清潔利用煤炭的有效途徑，如果甲醇成為較大份額的車用替代燃料，將會(huì)對(duì)我國(guó)能源多樣化戰(zhàn)略，對(duì)改善我國(guó)能源安全狀況，以及克服煤炭利用中的環(huán)境治理困境做出巨大貢獻(xiàn)。與發(fā)電等煤的直接燃燒和直接排放方式截然不同，煤制甲醇工藝過(guò)程高壓高溫全封閉，煤制甲醇工藝過(guò)程中的所有三廢都能得到合理利用和收集，并進(jìn)行規(guī)范的排放與治理，生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保。甲醇產(chǎn)品不含硫，甲醇生產(chǎn)中硫的分離脫除通過(guò)專門工藝過(guò)程轉(zhuǎn)化成硫磺、硫酸或硫酸銨化肥等產(chǎn)品并能得到綜合利用；甲醇生產(chǎn)不排放SOX污染物；甲醇生產(chǎn)中煤的氣化過(guò)程使用純氧，沒(méi)有氮?dú)猓膊划a(chǎn)生NOX排放。

因此在我國(guó)，通過(guò)煤制甲醇方式是清潔利用煤炭資源的有效途徑，也是我國(guó)科技部十三五規(guī)劃提出碳基能源清潔利用的一條必經(jīng)之路。煤制甲醇替代成品油用于甲醇汽車的能效轉(zhuǎn)換效率高于傳統(tǒng)汽、柴油汽車，更高于天然氣汽車，尾氣排放也優(yōu)于這些傳統(tǒng)汽車。同時(shí)，甲醇還具有與天然氣一樣的氫碳比例，作為一種低碳能源對(duì)于減排二氧化碳也有重要意義。推廣使用甲醇燃料對(duì)降低大氣污染物排放和二氧化碳減排都具有明顯的貢獻(xiàn)。

筆者專注研究國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，投資更要順應(yīng)趨勢(shì)。 如果你剛剛?cè)胧?，?lái)找我，我教你；如果你已經(jīng)身在其中卻并不理想，來(lái)找我，我拉你；如果你已經(jīng)在這個(gè)市場(chǎng)摸爬滾打卻遍體鱗傷，來(lái)找我我?guī)湍?。不能保證你一夜翻倉(cāng)發(fā)家致富但希望能細(xì)水長(zhǎng)流，匯聚江海，用心做事，態(tài)度做人，希望能成為良師益友。套單的朋友，如果止損點(diǎn)位已經(jīng)過(guò)了，行情已經(jīng)反轉(zhuǎn)，就沒(méi)必要再去硬抗。不要因?yàn)橐淮蔚氖д`影響你的心情，小損一單安全離場(chǎng)，盯準(zhǔn)目標(biāo)或?qū)⒘ν炜駷?。解單和?yīng)急補(bǔ)救不是一句兩句能說(shuō)的清楚，不同倉(cāng)位不同點(diǎn)位策略不盡相同，本文不作一一闡述，可詳詢。

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