代用燃料——二甲醚VIP

1 21 世世纪纪的超清的超清洁洁燃料燃料 二甲二甲醚醚 随着经济社会的发展 我国石油消费快速增长 2006 年石油消费量达到 3 2 亿吨 对外依存度高达 43 石油供应安全已成为经济社会一件大事 在石 油供应趋紧的同时 我国还面临油品清洁化的挑战 随着原油重质和高硫化的 发展趋势 炼油工业将承受较大的产品升级压力 我国是柴油消费大国 2006 年消费量达到 1 2 亿吨 近 40 的原油用于柴油生产 与汽油机相比 柴油机 又具有明显的节油效果 油耗可降低 20 30 因此 开发柴油机清洁代用燃 料 推广柴油机型车辆 有利于保障石油供应安全 促进节能减排 一 醚的物理化学性质一 醚的物理化学性质 二甲醚是一种比较适合柴油机使用的新型 高效 超低污染的代用燃料 二甲醚是最简单的醚类化合物 无毒无味 对金属无腐蚀性 常温下蒸气压力 为 0 5MPa 同等温度下 二甲醚的饱和蒸气压低于液化气 储存运输比液化石 油气更安全 分子结构中没有 C C 键 燃烧过程中不会像柴油一样产生炭烟 而且二甲醚含氧 34 8 易于完全燃烧 有利于减少排放 二甲醚的十六烷值 比柴油的高 滞燃期短 在柴油机中燃用二甲醚不需要像甲醇等燃料那样采用 助燃措施 二甲醚即使直接进入大气也不会发生光化学反应 不会形成二次污 染 只有当二甲醚的体积达到 10 以上时才对人体有轻微的麻醉作用 二甲醚 是一种可再生的能源 不仅可用煤或天然气制取 也能从植物 生活垃圾中提 取合成 用煤制取汽车燃料二甲醚对中国这样一个煤炭资源丰富的大国具有深 远意义 2 二 油机燃用二甲醚的性能研究二 油机燃用二甲醚的性能研究 试验用发动机为 CA498 四冲程 水冷 非增压 喷柴油机 1 循环供油量对发动机动力性的影响 二甲醚单位质量的低热值只有柴油机的 64 7 而且由于其密度低 在液 态下其容积低热值仅为柴油的 51 为使发动机燃用二甲醚后的输出功率恢复 到原柴油机的水平 必须增大每循环供油量 理论计算表明 当二甲醚供油系 统的供油量为柴油机的 1 8 倍时 就可以达到与柴油机一样的输出功率 但在 试验中考虑到泄露 回油损失等因素二甲醚发动机的共有两必须达到或接近柴 油机供油量的 2 倍 才有可能达到原柴油机的输出功率 2 启喷压力得发动机热效率的影响 二甲醚燃料具有良好的蒸发 雾化特性 所以过高的启喷压力不仅会使二 甲醚喷雾的贯穿度大 而且大量的燃油喷到燃烧室壁面上 也会增加燃油系统 所消耗的功率 但是 过低的启喷压力又能实现良好的雾化 影响发动机的热 效率 二甲醚所需的低启喷压力对发动机是有利的 这不仅有利于降低燃料喷射 系统的制造成本 而且有利于减少柱塞 喷油器等偶件的磨损 延长喷油系统 的使用寿命 3 喷油器型式对发动机热效率影响 由于二甲醚本身的物理化学性质不同于柴油 而且二甲醚每循环所需的容 积供油量也远大于柴油机 因此它所需的喷油器型式也必然与柴油机不同 试 验证明应适当增大喷油器喷孔直径 增大流通面积 改善热效率 3 4 柴油机燃用二甲醚的排放特性 二甲醚发动机在实验过程中可实现无烟排放 NO 化合物排放也得到较大 幅度抑制 约为柴油机的 50 左右 这是因为二甲醚具有较高的十六烷值 滞 燃期短 预混合燃烧量少 而且二甲醚的气潜热比柴油机大 气化过程中吸收 大量热量 所以气缸内最高燃烧温度和压力较低 火焰前锋最高温度降低 从 而抑制了 NO 化合物生成 5 结论 柴油机燃油二甲醚燃料后 动力性能与原柴油机型当 排放性能得到大幅 改善 行驶稳定且燃烧噪音明显低于柴油机 与汽油机相当 所以 二甲醚是 一种高效低排放的柴油机代用燃料 有广阔的应用前景 三 发展前景三 发展前景 国内 DME 市场从气雾剂 燃料等方面考虑 潜在市场巨大 被称为 21 世纪新能源的二甲醚具有广阔的市场前景 但要想在新一轮的能 源结构调整中占据一席之地 仍需突破自身技术难题 降低成本 同时需要国 家政策积极扶持 在汽车和民用燃料替代领域 二甲醚有着非常美好的市场前景 五年内国 4 内将有 500 1000 万吨的市场需求 但目前二甲醚在这一领域推广时机尚不成熟 主要用于化工领域 中国工程院院士倪维斗一直从事能源研究 他分析二甲醚 产业发展需闯过三关 第一关是成本关 预计 5 年内我国对二甲醚的需求将很大 因此二甲醚不 存在出路问题 关键在于成本的控制 据介绍 目前国内二甲醚的成熟生产工 艺生产链长 且产品成本要随甲醇价格的波动而变化 国内甲醇市场价格波动 范围大 低时一吨 1000 余元 高时达到 2000 余元 如果二甲醚价格也随之起 伏 它作为民用燃料的吸引力会大打折扣 和目前使用的液化石油气的热值相 比 二甲醚的成本不能超过 3000 元 第二关是技术关 目前二甲醚面临的几个关键问题是 需要高效 低价的 煤制气工艺及设备 需要能满足大型二甲醚生产用的反应器 解决以煤为原料 制成二甲醚生产过程中二氧化碳的利用 相关催化剂的开发与生产 成熟 经 济的二甲醚分离和提纯技术等 使今后建设大规模二甲醚生产装置迈上一个新 台阶 第三关是专家学者难以解决的政策关 只有国家在投资 税收等方面制订 倾斜政策 二甲醚作为新能源才有可能发展起来 目前我国二甲醚建设项目的 投资多是企业自筹 地方和国家配套贷款 国外企业投资和政府贷款 这 3 种 方式都无法保障二甲醚的大发展 二甲醚的投资额虽然高 但大从国家能源安 全考虑 小从市场需求看 高额投资是值得的 国家有关机构应该从扶持清洁 能源的角度对二甲醚项目建设的配套贷款给予倾斜支持 项目建成投产后 在 税收上给予减免 即使是有限的贷款与税收减免的数额 也能突出国家调控的 态度 它是帮助清洁能源产业发展壮大的必要手段 二甲醚是 21 世纪的超清洁燃料 无论是作为