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甲醇替代柴油关键技术获突破

2017年12月27日

呼啸而过的大卡车,卷起满地尘埃,留下浓重的柴油味,让人掩鼻皱眉。用甲醇部分替代柴油,可有效提高柴油燃烧效率,并减少重型柴油车排放。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室姚春德教授团队已开发并形成了一套较为成熟的甲醇替代柴油关键技术及理论,百余辆试验用车正在全国12省2市应用。近日,该项成果获得了教育部高校科研优秀成果奖技术发明类二等奖。

据中国内燃机工业协会的数据统计,2016年在内燃机消耗的2.7亿吨燃油中,柴油为1.6亿吨左右,其中占商用车保有量大约14%的重型车消耗近50%的柴油。商用重型柴油车因为排量大、工作时间长变成了主要的空气污染源之一。姚春德介绍,在提高柴油车燃烧效率法gnmian,一直存在一个“悖论”:氮氧化物和颗粒物的排放此消彼长。引入甲醇部分替代燃油,则可以很好地解决这个悖论。

据他介绍,甲醇难以直接应用于柴油机。原因之一是它的热值低,就像秸秆或者树叶燃烧起来无法和木柴或者煤炭媲美一样,非常“不禁烧”。

此外,甲醇在柴油上应用还存在诸多难点,比如甲醇难压燃,其着火温度是柴油的一倍以上;蒸发性差,15℃以下不蒸发;与柴油不相溶,还有一定的腐蚀性。

姚春德教授领衔的内燃机替代燃料创新团队,以发动机用纯柴油启动,热机后采用双燃料方式工作,解决了甲醇难压然和冷启动以及甲醇甲醇与柴油不相溶、甲醇蒸发性差的难题。此项新技术的特点是甲醇自进气管喷入、柴油引燃甲醇混合气、柴油甲醇实时最优配比。而更为方便的是,发动机结构无需改变。

该技术目前已达到甲醇的最大替代率45.6%,平均替代率32.7%,而燃料效率提高8.7%,最高值由原机的43.4%增加到47.6%。同时,甲醇与柴油掺烧后,明显加快了燃烧速度,减少燃烧中的炭烟生成,打破了柴油机氮氧化物与颗粒物排放此消长的魔咒。

目前,研究团队以该技术和中国重汽、华菱汽车,陕重汽、东风汽车等合作,试验车已在12省2市部分地区得到应用。

姚春德教授给记者算了一笔帐:如果这项技术推广至全国所有商务重型柴油车,按照30%的平均甲醇替代率来计算,以2016年柴油消耗量1.6亿吨计,意味着每年节省柴油4800万吨;按照甲醇对柴油的平均替换比1.5来计算,则每年消耗的甲醇量为7200万吨,这对于缓解我国石油紧缺、充分利用甲醇过剩产能具有重大意义。同时,按照甲醇均价2000元/吨、柴油均价6500元/吨算,每年可以节省燃油成本1720亿元。

来源:中国化工报

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