调整汽车燃料结构.doc

调整汽车燃料结构，发展醇燃料汽车中国科学院工程热物理研究所研究员13届国际醇燃料会议国际组织委员会主席潘 奎 润（2001年3月31日）摘要我国石油资源短缺和大气质量下降问题，正日越引起人们的关切。在新世纪，我国需要调整汽车能源结构，改变以石油为唯一能源的局面，发展清洁的石油代用燃料汽车，改善大气质量。本文介绍了主要洁净代用燃料的物化特性，应用情况和存在问题，特别对煤制甲醇燃料汽车发展现状，排放性能、使用情况和其前景作了介绍、分析比较，认为从资源、环境、经济、实用、方便和能源安全考虑，煤制甲醇是很适合我国国情并极有前景的洁净代用燃料。一、能源与环境在当今交通能源发展战略的思考中，人们都把注意力放在石油和天然气的开发和利用上，但从这两类资源的储量和开发情况来看，都不容乐观。根据中国工程科学院1997年的“能源供需矛盾”专题报告。我国的能源情况如下（表1）表1 我国能源资源情况煤天然气石油可采储量1145亿吨17000亿立方米33亿吨统计时间1994年1995年1995年占世界可采储量11%1.2%2.4%占世界第几位31910据美国能源部1995年资料统计，世界和我国矿物资源可用年限如表2：表2 矿物燃料使用年限煤天然气石油全球（年）2216039中国（年）856219我国和世界的最丰富矿物燃料资源都是煤，而石油资源将分别在19年和39年内耗尽。随着我国国民经济的持续稳定发展，我国对于石油的需求也越大。交通运输是石油的最大用户，汽车工业的发展，以及其他行业对石油需求的增加，都在不断加剧这种资源有限而需求不断扩大的矛盾。我国从94年起已成为石油（原油和成品油）纯进口国，此后平均每年都递增约1000万吨。2000年原油进口量已达7000万吨，成品油达3000万吨，花费外汇250亿美元。估计到2010年，年进口量相当沙特石油产量的一半，在巨大能耗压力下，我国能源安全已成迫切问题，另一方面，汽车使用石油基燃料所排放的污染物，已给大气环境造成严重影响。从国际汽车发展来看，为适应日越提高的排放要求，减少汽车排放物的主要方面措施有：（1）发动机方面进行机内和机外净化，（2）燃料方面从传统燃料发展到含氧燃料、新配方燃料以及采用洁净代用燃料，（3）汽车方面有电动汽车、混合动力汽车以及未来零排放的燃料电池汽车。多年来，我国为改善大气质量，有关部门努力开发多种车用洁净替代燃料，压缩天然气CNG，液化石油气LPG、甲醇、乙醇、脂化植物油、二甲醚DME等，取得了一定成绩。主要代用燃料性质，见表3。表3 主要代用燃料的物理化学特性柴油汽油甲醇乙醇LPGCNGDME化学组成C15H28C7H15CH4OC2H6OC3H9CH4C2H6O分子量208993246451646C（% m）86.184.937.552.280.075.052.2H（% m）13.915.112.513.020.025.013.0O（% m）0050.034.80034.8液态比重20（kg/1）0.8400.7400.7950.7900.5400.668低热值（MJ/kg）42.742.519.726.846.047.728.4蒸发热（KJ/MJ）6.08.056.433.88.614.4研究法辛烷值95110100100130十六烷值455555CO2排放（g/MJ）74.273.370.071.563.857.767.5LPG：液化石油气（50%C3H8=50%C4H10）由燃料物化特性，可了解到各种燃料有关混合气形成和燃烧特性。气体燃料和醇、醚燃料的分子量比汽、柴油小得多，对燃料和空气的混合、燃烧、抑制碳烟有利。醇燃料含氧、可促进燃烧更完全，但其热值也下降，其辛烷值高，蒸发潜热大，可用来提高发动机的热效率，降低燃烧温度，减少NOX排放量。近年我国在一些大城市推广应用燃气汽车，这对缓解大城市的空气污染起到了积极作用。但是，CNG的输送、压缩、储存、携带不便，车辆续驶距离短，建站费用很高；若天然气液化后（LNG）使用，则耗能很高。LPG虽易实行，但国内资源很有限，需大量进口。甲醇由煤或天然气制成，成本低，生产技术成熟，符合我国多煤的国情；它和乙醇一样，可用于汽油机或柴油机。DME也是由煤或天然气制成，十六烷值高，排气不冒烟，是柴油理想代用燃料；但它在常压下是气体，需要开发特殊的燃料供给系统，目前尚未实用化。乙醇是由可再生物质制成，是较好的代用燃料，其燃料性质和应用方法都与甲醇差不多。巴西在政府支持下，自75年起，已在全国大规模推广乙醇燃料。我国有关部门自前年起，也正在启动利用玉米陈化粮转化成车用燃料乙醇项目。但我国乙醇生产成本很高（约4890元/吨），从长期看，我国人口世界第一，每年递增1000多万，耕地则在递减，土地资源有限，需用全球7%的土地养活22%的人口，不可能用来大量种植燃料作物。乙醇作为燃料，政府需大量经济补贴，也有部门正在积极组织煤直接转化为油的产业化项目，但其大规模生产技术还不成熟，需要时间开发示范，国家也组织了电动汽车EV研制，但蓄电池技术，国内外迄今都尚未突破，近期难于实现商业化。而且，我国主要靠燃煤发电，效率不高。电动汽车在城市使用，虽可降低城市污染，但只是污染地点转移，对降低全球温室效应气体效果不大。表4为主要洁净代用燃料应用的综合比较。表4 洁净代用燃料应用比较（2001年初数据）燃料资源售价（元）行使半径（公里）年生产量/生产能力车辆数量加油站价汽车方案气体代用燃料压缩天然气+2.4/M3100240亿M313520400600两用专用液体石油气2.2/L4005768080140两用专用液体代用燃料甲醇+1.4/L450250万吨/400万吨20025专用混烧乙醇-45L500170万吨/500万吨（3040）25专用混烧汽油（93#）+3.13/L6003200万吨1200万150专用柴油+3.74/L8001280万吨300万150专用从表中比较可以看出：甲醇不论在资源、价格、续驶半径和加油设施成本等方面，都有很大优势。甲醇可从煤制取，特别是可利用劣质高硫煤和焦炉气回收制取。也可自生物质（如林木、有机垃圾等）提取。甲醇生产是我国化工行业中的成熟产业，生产工艺简单，投资和生产成本都较低。目前我国甲醇年产能力有400多万吨。年产量约250万吨，新建一个年产60万吨的装置，投资约20亿元，其生产工艺路线和装备完全可立足国内，并拥有自主知识产权。还可利用一大批现有约1000个的中小化肥厂联产甲醇。全国如有一部分小化肥厂联产甲醇，年产量还可容易地增加400万吨以上。如果作为燃料甲醇来大规模生产和使用，产量增加，还可进一步降低生产成本，因此，甲醇是各种煤制液体燃料路线中，对我国近期可大量获得的最现实和最经济实用的洁净代用燃料。二、甲醇燃料汽车发展情况1、国外情况70年代初，出于政治原因的“石油危机”，使许多国家为了能源安全和平衡外汇，积极寻找石油的代用能源。在这种力量推动下，醇燃料作为液体燃料，其储运、分配、携带、使用都和传统的汽、柴油差不多，而且其原料资源多，燃烧干净，因而受到国际重视。1976年许多国家代表在瑞典开了第一次国家醇燃料会议（ISAF），推动醇燃（主要是甲醇和乙醇）发展。后来随着对大气质量要求提高，发现醇燃料不只可替代石油，而且其汽车尾气排放比汽油和柴油的都更低，对环境也更有利。因此到了80年代，虽石油价格回落，但发展醇燃料的推动力已转为改善大气环境质量。除了巴西执行国家乙醇燃料汽车政策，在全国推广使用无水乙醇掺汽油的E22和含水乙醇E95燃料以外，美、德、加、法、日、瑞典、新西兰等发达国家政府和汽车公司，都大力推动醇燃料汽车的研究、试验和示范推广，并由国家议会列为清洁燃料，予以发展。世界各大汽车厂都在积极研究开发，示范了许多不同方案的醇燃料汽车，如专用优化的醇燃料小轿车（曾是巴西汽车的主流），全醇燃料的大轿车，大卡车等，在醇燃料汽车技术上有很大进展。美国福特汽车公司首先在生产线上大量生产醇燃料灵活燃料汽车FFV，主要在州和联邦政府部门使用。对环保要求很高的加州政府，更是积极推动。但由于石油价格连续下降，世界大的石油跨国公司出于自身利益，又不愿投资增加甲醇的加油设施。用户不愿使用价昂、加油不便的甲醇，缺少市场推动的甲醇汽车就难发展，连福特公司在前二年也停止了甲醇FFV汽车的生产，但仍继续生产FFV汽车，今年还增加了经济型的FFV新车品种。到了90年代，由于温室效应使地球表面温度上升的事实得到确认，引起极大重视。各国首脑协议共同采取措施，减少温室效应气体，醇燃料的推动力便成为减少温室效应气体，保护地球。乙醇燃料是由生物质制成，在植物成长过程中，通过光合作用，吸取大气中的CO2，可补偿乙醇燃料燃烧过程中排除的CO2，对减少大气CO2有利。现在，可再生的乙醇燃料受到了国际较大重视。有些国家的乙醇项目资金也已有来自政府对气候对策的资金，但乙醇高昂的生产成本必须得到政府补贴才有可能推广。甲醇燃料也可由生物质（如林木、有机垃圾等）制取。目前主要是从矿物原料（煤、天然气）生产。在从煤生产甲醇过程中，传统观念认为，会比由石油炼制汽油过程产生较多的CO2，对气候有不利影响。但由于近年煤综合利用，多联产新技术的问世，将彻底的改变这种局面，此外，甲醇价格无法与汽油竞争，甲醇汽车市场很小，因此研究甲醇汽车的国家逐渐减少。目前由政府支持的甲醇汽车计划，除了美国的甲醇示范汽车计划还未结束外，只有我国山西受到政府支持的甲醇汽车示范项目。但是，在去年夏天召开的第13届ISAF国际醇燃料会议上，许多学者认为，到了21世纪初，醇燃料推动力就将是解决世界石油资源真正不足的问题了。从技术上，醇燃料汽车发展是过M3M5（汽油中掺入3%5%甲醇和助溶剂）和E10（汽油中掺10%乙醇）的低比例醇汽油燃料（发动机不需改装；在欧洲和美国当作汽油出售）；E22（在巴西推广）、M15中比例醇汽油燃料（德国政府在70年代末80年代初，曾组织大规模的跨越北欧国境的M15车队试验研究和示范；发动机不需做大的改装）；M85M90，E95高比例甲醇专用、优化的醇燃料汽车，到又可燃烧汽油、又可燃烧任何比例醇汽油混合燃料的醇灵活燃料汽车FFV（美国、德国、瑞典政府等组织了大规模研究开发，并在加里福尼亚等州，长期示范运行。福特公司有3升的醇燃料FFV大量生产）。瑞典去年向福特订购了3000辆新开发的1.6升经济型乙醇FFV汽车在瑞典使用。FFV主要是解决醇燃料加油设施跟不上时，可用任何比例的汽油行驶。在柴油机大轿车和卡车上燃烧全醇燃料的优化专用汽车，也有不同的点火方案（如电热塞点火和点火促进剂等），都已获得实际应用。燃料电池FC是使氢燃料通过电化学作用，直接变成电能，驱动电动汽车，它不受卡诺循环限制，效率比内燃机高12倍，无震动，噪声小，有害排放极少，将有可能取代传统的内燃机，是汽车动力和发动机组发展的方向。氢从何来？如何携带？因甲醇含氢，分子结构简单（比汽油），国际公认甲醇FC氢燃料最理想的载体。现已有一些以氢或车载甲醇裂解装置产氢为燃料的FC汽车展出，示范，宣称在2004年将有产品问世。甲醇直接转换燃料电池也在大力开发中，能源转换效率将进一步提高。氢燃料FC小型发电装置则已在国外市面出售。我国也有中科院大化所，北京机电研究院等在国家支持下，大力开发FC汽车，并已有初步样车试验，现在发展甲醇汽车，相应建立的甲醇加油站，也将会成为未来燃料电池汽车的加油站，这将是一个理想的过渡。2、国内情况乙醇早在抗战时期的西南就曾在运输车上使用过，以解决当时汽油紧缺问题，我国从80年开始，对醇燃料汽车进行了较系统的研究开发。但由于甲醇比汽油贵，从80年代到90年代，我国的醇燃料技术主要还是作为技术储备。到了新世纪伊始，石油短缺现象已较明显，发展醇燃料的任务就已变得很现实，解决清洁代油问题成为了推动力。低比例甲醇M3M5曾在四川等地加油站出售。国家科委六五期间，组织由交通部牵头的M15试验研究，除了在实验室进行试验研究外，在山西省进行过由475辆M15卡车和四个M15加油站组成的M15燃料商品化运行示范。在北京也有六辆纯甲醇汽车的营运行车试验。在我国其他地方，如云南、广西、四川、山西、山东、天津、上海、湖北、江苏等地，也都开展了不同比例的醇燃料（包括甲醇和乙醇）掺汽油的试验研究和路试，为解决醇燃料和汽油分层问题，采用了不同的化学互溶、乳化或机械混合等混合方法，不过由于M15燃料需要添加的助溶剂（MTBE、异丁醇、杂醇等），在我国不易廉价大量获得，甲醇按重量价格又不比汽油便宜，得不到推广。而在云南、福建等省进行的乙醇燃料（E60、E62）卡车研究，路试，也更因乙醇价格不断上涨，而逐渐停止。因而在七五期间，国家科委组织了以中科院牵头，有院、所、汽车、环境、卫生等单位参加的，对M90发动机进行了技术攻关，并有3辆国产M90汽车进行了十万公里的路试，此外还组织了解放、东风卡车燃烧M85的开发研究、路试。1987年在科委领导下，由中科院牵头，有院所、石油、化工、煤炭、汽车、环境、卫生等多学科单位参加的，与德国大众汽车公司进行了长达七年的桑塔那M90甲醇发动机和汽车的国际技术合作研究。国际合作与七五攻关项目结合，除完成了发动机的试验研究和配套的专用润滑油、腐蚀抑制剂、耐醇密封材料、加油站、对健康影响研究等外，先后共有14辆桑塔那甲醇汽车进行了路试。其中八辆甲醇汽车在北京累计运行了约150万公里，平均百公里油耗15升；至今仍有三辆甲醇车在工程物理所维修下，继续行驶，性能良好。单车行使里程超过了22万和18万公里，同时也对德国大众的甲醇灵活燃料发动机共同进行了试验研究，并和美国福特公司合作研究小型甲醇灵活燃料发动机。为了深入分析我国甲醇汽车前景，中国有关学会等合作，共同进行了“煤制甲醇作为汽车燃料的可行性”软课题研究：我国和福特汽车公司，美国MIT等合作，共同进行了“中国煤制运输燃料在环境、能源利用效率和经济性方面的生命周期评价”软课题研究，为山西等多煤地区发展甲醇燃料和甲醇汽车指明了方向。与此同时，我国也曾开展了在柴油机上掺烧和全烧甲醇的研究工作。国家经贸委列项支持的、有50辆甲醇汽车参加的山西省甲醇燃料中巴汽车系统示范工程项目和山西省的多点电喷甲醇发动机，已于2000年11月经专家验收、鉴定，为今后甲醇汽车进一步发展打下基础。3、甲醇汽车的动力性和经济性对比我国甲醇汽车8、9、12与同型汽油车动力性相对比如表5。表5 甲醇发动机和汽车与同型汽油发动机和汽车的动力性比较发动机增 长燃料替代比最大功率最大扭距平均热效率M90/汽油纯甲醇/汽油492发动机（M90）06.819.31.651.77桑塔那发动机（M90）1.821.99山西495电喷发动机（M85）17.314.71.762.02甲醇汽车增长%燃料替代比最大车速加速时间M90/汽车纯甲醇/汽车冷启动温度492面包汽车（M90）2.8%-17.51.661.78-13.5（北京）桑塔那汽车（M90）0%-1%1.641.76-20（长城）山西中巴车（M85）1.591.891.772.25-23（山西）三、甲醇汽车使用经济性国内、外阻碍甲醇汽车发展的主要因素之一是，甲醇燃料太贵，不能与汽油竞争。实际上我国甲醇的生产成本约为800到1200元/吨，如山东鲁南化肥厂14为1100元/吨，甲醇生产改造投资3000元/吨；山西介休化肥15900元/吨，生产改造投资2000元/吨。但售价则波动大。我国汽油价格已和国际接轨。据中石化对从1994年到2000年国际市场上93#汽油和原油到岸税价的海关历史统计数据分析，推算出汽油与原油价格关系。（表6）表6 93#汽油与原油价格关系原油价格（美元/桶）1013161821242730323593#汽油价（元/吨）1750196621832400261628333050326634833700由此可见，如果按热值2吨甲醇顶1吨汽油和甲醇成本按1200元/吨考虑，则当原油为18美元/桶时，93#汽油为2400元/吨，使用甲醇的燃料成本价格就可和汽油持平。山西本地生产甲醇，成本不会超过1000元/吨。但价格却不大稳定16，前几年最贵时，曾达3000多元/吨。目前我国汽油价格高，甲醇价格相对低，是汽油的42.5%到43.8%。（表7）表7 山西省近年汽油和甲醇的价格价格元/吨甲醇购入价甲醇入罐价90#汽油购入价19981100120023002500199912001250130026002700200015501600165036503800甲醇是液体燃料，其储运、分配、携带、使用都和汽、柴油一样方便。据山西示范经验，在现有石油加油站上，添建一个抗甲醇材料的加甲醇设备（耐醇加油机和不锈钢甲醇罐），只要20万元，远比其他代用燃料加气站便宜。每辆甲醇中巴车价格，比汽油中巴车约高1000到1500元。司机使用M85甲醇运行，比用纯汽油每天可节省15到20元，每年可省4000到6500元。因此，目前使用甲醇燃料在经济上是合算的，受到司机欢迎的。四、甲醇汽车对环境影响1、甲醇毒性和安全性甲醇毒性问题很受人们关注，特别是假酒事件影响，往往造成不必要的顾虑。实际上甲醇和汽油一样，在化学上都属中等毒性物质。甲醇确是不可饮和溅入眼中的（任何燃料也应如此）。在六五国家M15甲醇掺烧汽油攻关期间对M15甲醇汽油的联合毒性进行了研究。七五国家M100甲醇攻关和在中德科技合作期间，对“甲醇中毒机理的研究”，“甲醇急性中毒解药的研究”和“甲醇对人体健康的影响”等课题已由北京医科大学进行了研究17。其中对接触甲醇燃料人群（司机、加油工、实验人员）的健康影响，已由北京医科大学的三院职业病科和眼科共同进行了为期三年详细的连续跟踪检查，并和不接触甲醇的人群进行了对比。结论是：只要遵守操作规程，没有发现人体健康有异常17。我国从事甲醇汽车试验研究了20年的人员，以及现在仍在驾驶甲醇汽车的司机，也未发现健康有异常。我国生产甲醇已有数十年历史，也从未发现甲醇工厂工人有甲醇职业病。实践证明，只要遵守操作规程，甲醇作为燃料是安全的。在燃料燃烧前，需要处置液体燃料（如加油等）。汽油是由几百种不同的烃组成，其中有一些是强致癌物，如苯、丁二烯等。甲醇则是单一化学品，其毒性较清楚，不是致癌物。甲醇对人体的急性危害主要有视神经损伤和代谢性酸中毒。甲醇吸入体内后，先有中枢神经压抑，随着有840小时无症状时期；然后，头晕、头痛、呕吐、出现视力障碍和代谢酸中毒，后阶段有腹痛；严重者导致视力障碍或致盲，甚至酸中毒死亡。在处理甲醇燃料时，必须严格按照操作规程，不要用嘴吸甲醇燃料，防止甲醇溅入眼中，甲醇工作场所要通风，不要超过国家规定的甲醇允许浓度50mg/m3（国外是200ppm）。要防止甲醇渗入皮肤，接触甲醇后，要用水洗手。其实这些措施对汽油和其他燃料也同样使用，因为汽、柴油中也含有很多的致癌，有毒成分（例如在新配方汽油中的强致癌物苯的限量，已由5%降低到1%）。乙醇毒性小于甲醇，但过于高浓度的乙醇（1000ppm以上），也会造成对眼睫膜、上呼吸道黏膜和神经的刺激。要避免当酒料引用，需有防范措施。瑞典在工作场所的醇燃料和其他烃燃料的允许临界浓度值TLV18见表4。表4 不同燃料的最小允许浓度TLV和可检测到气味的浓度燃 料TLVppm气味界限ppm苯515柴油（雾状）3mg/m3低乙 醇100010350汽 油200低异丁醇500.72异丙醇2003甲 醇200502000叔丁醇500.7甲 苯800.252二甲苯800.12致癌物取决于烃成分，计算的数据未考虑苯可见，甲醇的最小允许浓度和汽油（200ppm）一样，比苯（5ppm）和二甲苯（80ppm）允许浓度大。乙醇则允许更高的浓度1000ppm。1980年美国能源部阿贡国家实验室报告19认为，醇毒性对水生物生态影响比汽油小。用百分制打分（100为最高毒性）评定LD50（半数致死量），毒性评价如下：汽油（以Inodolene代表）为100，乙醇为50，而甲醇为30。据文献报道20，醇在水中的降解比原油和汽油更快。醇在水中停留的时间以小时计，而油则以年计。醇毒性对陆生物生态影响，漏泻到陆地上的醇毒性，对生态影响比汽油或柴油毒性小，因为土壤的微生物会使醇的浓度降低。从火灾安全角度考虑，醇的蒸气压力比汽油少，比重高，蒸气较汽油不易上浮；醇有优良的传导性，减少醇燃料静电产生的危险，意外火灾可能性小，输送泵油速度可快些。醇的闪点高，着火危险少。醇火焰热辐射比汽油的小，不易造成邻近的二次火灾。美国能源部发表的，从燃料物化特性考虑几种燃料的相对危险（以七级划分）21，见表5。表5 燃料相对危险（1=低，7=高）危 险汽 油柴 油甲 醇LPG漏 泻3125蒸 发3124释放到大气5634释放在密闭室2543自动点火6543火花点火213火焰传播2153爆 燃5612由火焰辐射6715健康影响7564总 共41342836由此可见，醇燃料的相对危险性比其他燃料更小，甲醇作为化工产品，传统上都加上骷髅骨的危险符号，但外作为燃料，已取消此符号。在国外作为燃料，已取消此符号。2、甲醇汽车常规排放物人们也关心甲醇汽车排放问题。从国际能源机构（IEA）委托芬兰国家试验研究中心对几种洁净燃料汽车的排放性能于1995年所作的试验评价报告22（表8）中可看出，甲醇汽车的常规排放比汽油汽车（加装三元催化器）好，比洁净燃料的CNG和LPG也略好，NOx排放量是各种燃料中最低的。表8 汽车常规排放物 最低值/最高值 （IEA报告）+20FTP程序（g/km）COHCNOx汽油（无催化净化）5.32/12.61.06/1.481.93/3.36汽油（有催化净化）0.86/2.080.08/0.190.20/0.43M850.20/1.430.03/0.060.04/0.19LPG0.71/1.070.09/0.140.10/0.21CNG0.32/0.480.21/0.610.06/0.19柴油0.08/0.400.05/0.140.40/0.94-7 FTP程序（g/km）COHCNOx汽油（无催化净化）10.3/18.11.43/2.41213/2.70汽油（有催化净化）3.27/6.750.30/0.500.09/0.22M852.56/4.190.39/0.860.06/0.07LPG1.17/1.460.19/0.230.20/0.29CNG0.51/0.580.39/0.890.13/0.20柴油0.13/0.720.07/0.180.45/1.05中德甲醇汽车技术合作所做的试验结果19（表9），也说明M90常规排放优于汽油。表9 桑塔那甲醇机和汽油机在模拟汽车道路试验工况下的排放试验HCppmCO%CO2%Noxppm汽油机1902170.371.239.814.0602500甲醇机50850.020.6510.013.7509403、甲醇汽车非常规排放物甲醇燃料和其他几种燃料汽车的非常规排放物18比较如表10。表10 汽车非常规排放物 平均值（IEA）+20 FTP程序（mg/km）1.3-丁二烯苯醛甲醇汽油（无催化净化）11.855430汽油（有催化净化）0M879LPG0.50.520CNG0.50.620柴油101.5120汽油（无催化净化）1069440汽油（有催化净化）1.7182.60M850.51123810LPG0.51.120CNG0.50.920柴油1.61.9160瑞典在80年代也做过这种测试20，结果如表11。表11 甲醇汽车非常规排放物与汽油汽车尾气的对比（FTP15程序）（瑞典）M95无催化M95有催化汽油无催化汽油有催化HC（FID）g/km甲醇g/km3.41.3苯mg/km10010甲醛mg/km1102020402乙烯mg/km13270908PAH多环芳烃ug/km63301703亚硝酸甲脂mg/km0.20.13我国目前尚无汽车非常规排放物标准。在比较非常规排放时，必须比较不同燃料的各种非常规的有害排放物。大家知道，苯、丁二烯、乙烯、PAH多环芳烃和铅都是致癌物，在汽油车和柴油车的排放中都存在。M85甲醇车排放的少量苯和丁二烯等，来源于为改善汽车起动性而在甲醇中添加的1015%汽油，数量少得多。如果添加的是直馏汽油或凝析油，或用纯甲醇，则完全无苯等存在。柴油车的碳烟、颗粒物和NOx排放量很高，则已为众所周知。排放中的甲醛被怀疑为致癌物质，从表中可看出，汽油、特别是柴油汽车排放中也含有甲醛。柴油机的甲醛排放量在常温下，甚至大于甲醇汽车的甲醛排放量。虽然甲醇车的甲醛排放量略大于三元催化后的汽油车，但其绝对值并不大，远小于未经三元催化的汽油车和常温下的柴油车。甲醛主要来源于汽车低温启动和暖机过程，现已研究出甲醇特殊催化装置，可把甲醛降低到与汽油车相同水平。据美国加州大气资源局评估21，甲醛的毒性为苯的1/5，乙醛为苯的1/10。因此可认为，在非常规排放中，甲醇也比汽油和柴油好，并和CNG、LPG相当。4、CO2排放CO2是主要导致全球温室效应的气体，也是国际关心问题。甲醇只含一个碳，甲醇汽车排放的CO2排放低于汽、柴油车。但传统观念认为，煤制甲醇生产过程中产生的CO2，大于石油基燃料生产过程所生产的。这个国际上关注的问题正如前述，将可通过综合利用、多联产新技术予以解决。在我国煤化工生产技术和生产路线上，已有可能予以降低。如：（1）提高煤制甲醇的能源转换效率。国外由天然气制甲醇的能源转换效率；通过技术改进，现已由64%提高到72%，生产每吨甲醇所产生的CO2已从380KG降低到180KG，并有可能降低到150KG。目前煤转换成甲醇的能量转换效率只有约56%，应有很大的提高潜力（可达60%以上）。（2）实现多联产。甲醇化工生产过程中产生出的纯度很高（99.99%以上）的CO2，和从锅炉排放的稀且脏的CO2不同，是宝贵的化工资源，化工厂是不愿将它排放到大气的，而是将CO2制成其他化工产品（例如尿素、碳酸钾、碳酸氢铵、食品级二氧化碳、干冰和提供给农业大棚使用等）14、15，既可降低CO2排放量，也可降低生产成本。五、结论和建议结论：1、我国资源特点是多煤、缺油、少氧。为了发展交通运输事业，必须发展资源多，使用方便、价格低廉、高效、洁净的代用燃料，以调整传统的汽车能源结构，有利国家能源安全。2、甲醇由煤制取，从长远看还可从可再生物质制取。甲醇汽车的动力性、排放性、经济性、燃料价格等，都已优于汽油车。与其它代用燃料相比，汽车续驶里程长，基础设施简单便宜、使用方便，受用户欢迎，容易实现推广。3、煤是我国最丰富的化石能源。煤制甲醇，生产技术成熟。除已有大量的中、小甲醇生产厂外，现已具备在煤矿基地坑口，建立高水平的，有自己知识产权的大型甲醇生产装备的条件。4、我国约有1000个中、小化肥厂，可以联产甲醇。改造生产投资少，见效快，产量易上去。甲醇生产厂遍布全国，作为燃料生产、供应中心，布局合理。增加甲醇产量，还可救活一批因生产化肥不景气，面临倒闭的中小化肥厂。5、经过20年的甲醇汽车系统研究、国家科技攻关和国际技术合作以及地方推广示范，我国对甲醇汽车的改装优化技术、系统配套技术和甲醇对人体和环境的影响问题等，从技术上都已基本掌握。已具备发展甲醇汽车的技术基础。6、甲醇汽车符合我国国情。发展洁净甲醇汽车，可以较快的、较好地解决以煤代油问题，是汽车能源结构调整的一项重要措施。建议：1、国家需制定和实施汽车新能源工程计划，改变交通运输单纯依赖石油能源局面，从能源结构调整和改善大气质量出发，促进醇燃料替代部分紧缺的石油能源。2、必须消除甲醇有毒，不能当燃料使用的思想障碍。只要严格按照操作规程使用，不将甲醇吸入或溅入眼中，就和其他液体燃料无大差别。对此需进行大力宣传。3、从政策上，鼓励醇燃料和醇燃料汽车的开发、生产和应用。醇燃料虽然资源多，对环境友好，甲醇在经济上也合算，但目前大汽车厂没有参与到醇燃料汽车方面来，原因是他们不知道国家政策是否鼓励醇燃料的发展，醇燃料汽车有无市场？需要像推广燃气汽车一样进行宣传。4、在燃料方面，特别要发挥小化肥厂的优势，积极生产醇燃料，并着手规划、合理布局、安排在大煤炭基地坑口，建设大型煤炭转换基地，生产燃料甲醇。如果将建立大甲醇厂和中、小化肥厂改造联产甲醇相结合，则估计国家用500多亿元，有可能在几年之内，获得2000万吨甲醇产量，相当于可替代1000万吨的汽油一约占我国汽、柴油总产量的四分之一。5、国家支持成立醇燃料汽车开发中心，研究产业化过程中的技术和环境影响问题，制定甲醇燃料技术标准，改装现有汽车燃烧醇燃料，以大力加速推广甲醇汽车；同时开发不同车型需要的甲醇发动机，开发甲醇燃料在柴油机上的应用技术。特别要开发既可燃烧汽油，又可燃烧任何比例醇汽油的灵活燃料汽车技术（FFV）和进一步完善醇燃料汽车系统工程的配套技术，开辟更大市场。6、除山西省等多煤地区外，进一步推广甲醇汽车到我国大的中心城市（如北京、上海、重庆、天津和深圳等），以改善大气质量，特别是为申办奥运会出力。7、燃料电池是未来汽车和发电的动力，国内、外都在大力开发，不久将可问世。甲醇是燃料电池氢能源的最佳载体。发展甲醇汽车所需要的甲醇加油站，也将为过渡到电池汽车准备好基础设施。参考文献1、中国工程科学院咨询报告97000101：“中国中长期能源供需态势研究”P26 1997年6月2、Dannis Schuetzle etc.“The Automotive Industry and the Global Environment The Next 100Years”,Presented at 1998 FISTTA World Automotive Congress:The Second Century of the Automobile.Paris.Sept.19983、吴吉湘：“车用代用燃料”中国工程热物理学会代用燃料学术会议论文集PP115136 太原1997年4、榆林化工公司第六设计院：“60万吨煤制甲醇生产装置可行性研究报告”2001年1月5、Robert E Seiter:“Focus FFVSecond Generation Ford Flexible Fuel Vehicle”.Presented at the ISAF,Stockholm,Sweden.46 July 2000.6、Hakan Ericssons:“Scanias Experience of Ethanol Powered Buses。Presented at ISAF XIII，Stockholm，Sweden 46 July20007、Gregory P Nowell：“Looking Beyond the International Combustion EngineThe Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles”,Report from American Methanol Institute 19988、中国科学院工程热物理研究所：“M100甲醇燃料在点燃式发动机中的应用技术鉴定材料”“七五”国家重点科技攻关专题 北京 1991年6月9、中德M100甲醇汽车联合试验研究中方组 中国工程热物理研究所：“M100汽车联合试验研究总结报告（19871994）”，中德科技合作项目 北京 1995年4月10、中国煤炭加工利用学会、中国化工学会、中国工程热物理学会、化工部科技总院、清华大学：“我国发展醇类代用燃料可行性研究”国家科委重点软课题项目 北京 1989年6月11、中美合作研究“中国山西省和其它富煤地区把煤转化成汽车燃料及其应用的经济、环境和能源利用的生命周期评估” 1997年10月12、“山西省国家洁净燃料甲醇汽车示范工程项目鉴定报告” 山西榆次 2000年11月13、山西榆次新天地发动机制造有限公司“HL495JIQ型电喷甲醇发动机鉴定报告”山