天然气汽车的安全性

二甲醚燃料的燃烧性能研究罗东晓1、2杨艳丽2（1.广州市煤气公司，广东广州510060；2.华南理工大学天然气利用研究中心，广东广州510640）摘要：将二甲醚用作替代能源，是我国抑制高油价影响的重要措施之一。制取二甲醚的工艺主要有二步法和一步法，其中，对煤深加工并采用二步法制取DME是我国较为现实、合理的工艺路线。二甲醚因为本身含氧的缘故，具有燃烧效率高的特点，通过对其燃烧机理进行研究分析发现，同等热量条件下，与天然气、液化石油气等其它燃气相比较，二甲醚燃烧效率提高3.0～5.0％左右，而由于其十六烷值较高，特性与柴油相近的原因，可作为理想的柴油发动机洁净燃料，排放性能优越，因此，推广应用前景十分广阔。而需要注意的是，由于二甲醚具有富氧燃烧特性，燃烧温度较高，必须关注其氮氧化物的排放情况。关键词：二甲醚；燃烧机理；富氧燃烧；二步法工艺；一步法；替代；低排放；氮氧化物；能源。引言实施替代能源战略是我国抑制高油价影响的重要国策。二甲醚作为一种优质、现实的替代能源，产业发展前景十分广阔，从战略的高度，全面、系统、深入地研究二甲醚生产及其利用技术，符合我国能源发展方向，对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重要意义。二甲醚特性二甲醚分子式为C2H6O，分子量46.07，常压下是一种无色气体，具有与液化石油气（LPG）相似的特性，二甲醚与其它燃料特性比较如下表1。表1：二甲醚与其它燃料特性比较设理化演性质把二甲碍醚帐(乡DM辰E补)护进口龄液化缠石油膏气喊（C宗3击∶艰C糖4训＝4甚0％饺∶致60红％）膏进口抱液化修天然弃气横（澳仗大利展亚L点NG闭）厨分子授量构62扰.0烘7乳52心18孙.3送液相剃低位徒热值脚MJ如/k奉g塑（k伍ca役l邪/k凶g筛）液28钳.8贞45颤.9丢7摘50喊.0嘉6底气相本低位生热值打MJ冲/m乳3娇（k贯ca江l蝴/m裙3娃）锁46蜘.0嘉7束10避9遥.2洽4握40丑.2典2乔液体弟密度码kg帖/m是3皱66漫8术52海0核46降5懂气体间密度薄kg百/m娃3失2.劈06道2.醋38怨0.哭82存十六达烷值推>5筋5俱<1慢0休<1汉0摆理论封空气能量电m旱3棉/m纽3吵14透.2品8纽27溜.6喂8爱10思.6悼4岗爆炸瞒极限吊（体广积分歌数％郑）习3.援5肌～芹17泄.0籍1.害7～误8.构9吊4.惕5境～退14义.5始沸点浸℃触-2提5拜-腰35晨-1哄62妇理论辆燃烧友温度肿℃忙22浴50探20猪60江20扮45总氧含吓量切％贞34爱.8广-护-虏20厦℃吩时的暴蒸气腐压M淹Pa霸0.育50防0.英80胖超临哪界状词态二甲醚的制取与生产物耗二甲醚（DME）可以用天然气和煤作为原料来生产。中国煤炭储藏量十分丰富,通过对煤深加工办法得到DME是合理途径。目前国内外DME的生产工艺主要有三种。二步法以煤炭为原料，先制甲醇，再由甲醇脱水得到DME，该工艺在国内外均已十分成熟。按目前的工艺条件，一般是2.5吨煤炭（劣质煤）可以合成1吨DME。先由煤氧吹气化以后得到合成气，其主要组分是CO+H2；项CO规+出2困H弊2泪→完CH常3养OH免阶（奏甲醇岗生产抗）竖CO辱2嗽+兰3衬H模2袜→什CH雪3兄OH季+寇H晚2埋O箭（裳甲醇粒生产款）餐CO边+潜H订2堪O敌→貌CO鉴2鹊+漂H罗2忙2C弟H铁3贼OH休→廊C会H骗3刘OC脏H静3滩+寨H殖2识O桂（踢二甲适醚生师产波）茂一步罚法色据报重道，荣一步觉法工触艺已备在美晚国、脑日本篮、丹卷麦等工国开恐发成淹功，凯并甲进入钩中试箩阶段掉，预挖期不延久将故可建那设工匙业化乞装置婶。减目前绘，控该工燃艺正奉在趋扣于成茄熟，累通过诵相应垒的催陵化剂府，症在浆旋态床亭反应孙器中纳直接筐由合廉成气获转换往成二情甲醚葛。拆一步谈法欺的关固键点技在于艰催化蝴剂的脖特性吊，目珍前擦多采勾用双庭功能杂催化位剂，谦这种刃催化远剂一姨般由孝2割类催合化剂辩物理叔混合析而成偿，其茂中一压类为黑合成那甲醇套催化叠剂，崖另一忆类为古甲醇见脱水搬催化倚剂。讲一步埋法制倘DM子E折的反旅应可盾分为歇以下自几迎个步煎骤氧：及CO眠+H澡2女→育CH冲3月OH请(-朱Δ恒H=垫90骡.7斑k铺J糕/m滚ol祖)普(愤1)裁2C道H蚀3石O苍H促→升CH午3忍OC川H胁3工+H强2驳O(哲-邀Δ胆H=溪23负.5业k乏J乔/m蜡ol悄)洲煤(2搂)及CO各+H观2尚O耽→绘CO漆2仅+H唇2脱(-瘦Δ淘H=射41肌.2迟k承J煎/m斑ol婶)芦泽柔费(3处)薪总反骆应式娱为亿：夸3C米O+叠3H纸2半→绘CH肢3抓OC辅H建3怕+鹅CO抓2况(钩-笑Δ类H=增24受6.白1k早J厘/m谈ol迎)泛二步恼法虽价然转不化率巴方面关不如遗一步伪法，味但生贤产工夜艺成津熟，辞装置弃适应忘性广妙，后现处理吨简单漆。峡一步昆法生晋产肆DM摆E绍主要屋用作刺燃料蔑，趁如生哭产高缺纯度对DM吃E惯，还拥需进歉一步战分离殿提纯乌。遮从技盲术发菌展趋渡势看狭，一肚步法告具有有流程望短、城设备朝效率宿高、慎操作边压力蚁低和咳CO特单程昨转化脏率高膏等特司点，母设备阶投资搬、操讲作费槐用及袜生产紫成本卫都较丰两步船法大叫幅度甘降低岁。因勾此，僻经济慨上更军加合披理，峡市场知上更宽具竞柱争力皮，总射体上掌来说眨更具棒技术慢优势堤。矿虽然害它姨是近器年才妈发展藏起来帖的新洁工艺厅，惰但却祸是目倦前世敞界上阳开发姨大型炊装置祝的重依点技数术话与方岗向醉。美CO广2岁加氢证直接魔合成苹二甲馆醚法位该慕工艺宵作为终合成绩DM乏E限的一梅种新劈路径医正处糊于探克索阶期段。团CO给2粗是地解球上顽最丰乔富的粮碳资龄源，弦由它摄引起户的温婶室效崇应已稻给人态类生得态平性衡带仔来了连巨大泡的损注失。粱因此牛，以床CO停2榆为原吨料合签成各嚷种化珍学品钉来实守现简CO痛2主的循梢环利辨用已第引起迟各国筹重视随。究CO似2飘加氢演直接先合成徒DM证E就驴是在菠这种沾大背怎景下乒，提对出的唤DM男E的秃一种您新制特取方碌法。片是世海界经伙济可辱持续铸发展瓣的重摔要战柜略方告向，悄具有宝极大御的开桂发价底值。远二甲羞醚生轮产物锯耗否前已漂述及莫，2挡.5轨吨劣缘质煤砍炭可商以生遗产出向1吨芹甲醇线，但苏随着蓄煤炭旺加工例技术爷的发听展，食该消挂耗数老据有罢一定砍的下踏降空毒间。栽当煤蝶炭价湾格为滑为1汇50悦元/小吨时扰，甲哈醇的配生产昂成本独约为误80穗0元价/吨漆；按夜照二招甲醚槽生产摘装置酷物耗不数据挺，采携用二狂步法刘工艺饿，1逮.5趴吨甲恒醇可痛以生识产1们吨二糟甲醚共，D么ME券生产在成本共约为台20毕00软元/每吨左阿右。肠当用鞋其替援代液佩化石茅油气旗（L用PG饭）作弹为燃各料时扒，等钓热值送计算的的结颤果是艰1.让59佳吨D犯ME陈相当科于1敬吨L棒PG别，即够相当大于3成18的0元旋/吨浴的L侮PG角。从得目前钞高油踢价的骂市场柏情况峡看，马推广玻二甲灭醚应嘴用有悼良好身的前订景。孙二甲艘醚燃面烧机业理分验析毙二甲势醚用量作燃惑料替菜代L皂PG塘被市破场看竭好，膜被誉友为“撇二十河一世皱纪的芽新能傲源”胜。焰究其蚂主要贤原因谈，一观方面弃在于厘能源慈价格垃高企纪下D昆ME黎的价莲格优贴势，区而另质一方烦面则丧是其揪燃烧虽效率劈高和响燃烧帽产物脉排放瘦洁净赴的显打著特闸点。菌DM厘E燃渠烧效嚷率分掠析蜓二甲应醚易留燃，然燃烧肝时火兴焰略小带光拔亮，壳气态斩低位凶热值殿为渔64洁.5括8愈MJ落/m西3势（化15赛42雪5披kc梅al吓/m仔3敌）塔，同侦等质很量条冬件下牌，理刮论热鹿值约昆为汽戴柴油贿的6蝶4％祥。以尼质量皱计，察二甲促醚本刮身含阅氧量勇高魔达3轻4.时8％啦，理冠论燃朗烧温砖度可递达抵22伟50身℃来，燃椒烧性漆能较灵好，效热效何率也假较高敏。三因为践本身仆含氧鞋，需泼要添障加的携理论昨空气范量（升N珠2拳量）辛相应索减少素DM验E燃颈烧反尚应滥分子仓式为书C押2舒H刷6绩O计+3冶O惕2喜—→厘2C燥O猾2宣+第3亦H济2逼O破兄将其组与乙移烷燃言烧过弹程比筒较：照焦桌C默2望H模6烤+廊3.郑5怪O拔2承—→忍2册CO秋2愉+通3糊H盈2粗O盯由上粘述反辛应方公程式裳可知属，1跪.0谜摩尔祝体积霞的D营ME棒与相娃同摩脏尔体览积乙糖烷燃弹烧过湾程比矮较，剪乙烷由所需所要的鸭氧气瓜量较纸二甲外醚多当0.鱼5摩咸尔，拥而D猎ME维气相正热值若与乙权烷热研值（盏气态郊低位福热值拐为置64胡.3扮6妨MJ微/m愈3醒）基推本相粗同。建亦即躁，假泡定燃秆烧效恢率相滤同，佳获得观相同缎的燃指烧热馋量，似1.逮0摩扶尔的斑DM究E燃桂烧时展，混迷入的玩氧气抚量较券乙烷谋可降里低0帐.5冷摩尔壁。我惨们知幅道，谱空气屠中1锹.0纳摩尔曲氧气展附带生3.天76态摩尔旋的氮摊气和括其它弱惰性懂气体则，因屿此，捆上述延DM型E及额乙烷议完整曾的燃料烧反煤应方镰程式舅应为他：冰C灵2急H悬6联O淹+3甘O灶2惹+侮3蹦×根3.离76古N玻2成—→侍2C慌O悬2晶+耻3暗H恼2叔O靠+3陷×继3.钱76盼N振2坚C溉2告H慈6端+津3.汤5辉O清2梁+3械.5泪×魂3.泊76望N贪2蛇—→这2煤CO买2验+们3动H王2史O传+言3岔.5急×轨3.蓬76税N身2丝上两柔式表辱明，蛙在燃委烧温菜度不建太高惑的情列形下陆，反麻应前碍后N柏2例的摩非尔数双不变遮。N普2是虽然钓进入它燃烧营区，林但并歇未参芝加氧缘化反漂应，困相反输，它送带走勺DM贯E部摔分燃躲烧热辩，进编而影忘响热塔效率汗。因坑此，率降低号不参停与反庙应的奶N母2搞量（拉空气腰量）斯，则拍减少扒了热厘损失肌，相叮当于处提高泊了D鄙ME素的热盈效率摘，这件是D雷ME勤热效爽率高屡的其缴中一环个原票因。朋燃烧竞状况谨改善最，过尺剩空犬气系兵数降讽低踩一般突情况走下，舞燃烧谢装置腹空气柜系数减α录控制幼范围煤为：刚工业末燃烧袋装置慕α呢＝1砍.0陆5董～条1.库20面；民巡用创α雕＝1臭.3辉0刊～梢1.桂80妙。从皂提高玉燃烧茧效率灶方面醉讲，宾理想类情况此下，傲α循＝法1.叔0时拌，如抚果能骑确保独空气丑与燃秆气混颜合充弓分、嫩燃烧月完全鹅，燃永烧效呈率最竿高。跳实际茶燃烧鞠过程啄中，乒取夹α裁>拴1.必0的摘原因捡是为联了避灶免不拨完全蚂燃烧呀情况装发生只，而胁付出晚的代虚价则乏是需练加热钳不参俗与反坟应剩渣余的昆O惭2例、N镜2不，导予致热辰效率糟降低上。轮对于矛DM延E，化其自字身含援氧，公由于滴改善明了燃舰气与宇空气胜的混穿合效坛果，皮且氧艰气与扶氮气匹之比朵较普爪通空乡气大逃，属征“标富氧史燃烧猪”尼工况败，因耻而改纱善了龟燃烧荐状况衬；而湾另外免一方兔面，待氧气蔽与D榆ME上混合搏情况确趋好峰，除洋混入魔的空鹊气总物量可色以相荒应降铃低外仗，还互可以袖将空攀气系迷数控候制在胆较低请位置影，方α董适当溪朝1脸.0篇方向伤降低池，即钓减少摧剩余胀空气蚕量，毛减少尿不参双与燃慌烧的手O误2芒、N简2动量，长自然森，这躲是D彻ME妨燃烧免效率驶提高脊的另棵一个淡原因悄。辜民用续燃具攻燃烧换效率菜分析揪对于鱼民用羡燃具发，假题定袍α育由1没.5寒0降叫为1枪.3国0，漆不参励与燃伞烧的估O轻2拳、N痒2塞量减曲少，支1.育0摩参尔体含积的暴DM皆E燃择烧时休减少佣的社O仇2恨、N杰2抹量为疲：（樱1.粉50佣-1碧.3牢0）以×冻〔龙O晨2湿+渴（0毯.7超9冬÷休0.突21揉）疼N击2失〕摩匹尔。并经计闹算，且与同点等热萍值的交乙烷笑（或壮其他朋燃气蔽）比呜较，陪减少岛的这泰部分置热损枣失为垮3.察0煎～足5.减0％冬左右脚。雾火焰建传热抚能力眯增加嗓DM觉E燃狱烧时丙，火星焰温水度增犬加，暮烟气拌温度菜也随裳之升灰高，旗增加枕了分看解热广，当侄遇到配低温波表面幻时，雅将放丑出大数量的猫分解抹热，起这就盲是富干氧燃铺烧火话焰具乱有较个大传晓热能先力的三原因喂之一魄。争燃烧真装置竿内有爆效利诸用热陪得以波提高融由于遥富氧斥燃烧统火焰失温度砌高，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