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謝振華:甲醇作(zuò)為(wèi)車(chē)用燃料替代品四大(dà)挑戰

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2019-08-12

　　2011年4月26-27日，2011(第八屆)中國汽車(chē)發動機高(gāo)層研討(tǎo)會(huì)在上(shàng)海成功召開(kāi)。

　　2011年4月26-27日，2011(第八屆)中國汽車(chē)發動機高(gāo)層研討(tǎo)會(huì)在上(shàng)海成功召開(kāi)。本屆研討(tǎo)會(huì)由中國汽車(chē)技(jì)術(shù)研究中心、上(shàng)海國際汽車(chē)城(集團)有(yǒu)限公司主辦，中國汽車(chē)工業信息網承辦、并得(de)到了上(shàng)海國際汽車(chē)城開(kāi)發服務有(yǒu)限公司、昆明(míng)雲內(nèi)動力股份有(yǒu)限公司、森(sēn)薩塔電(diàn)子技(jì)術(shù)(上(shàng)海)有(yǒu)限公司的大(dà)力支持。研討(tǎo)會(huì)繼續圍繞"技(jì)術(shù)引領發展"這一永久主題，并以"綠色·高(gāo)效"為(wèi)年度主題展開(kāi)論述。下面是華誼集團上(shàng)海焦化有(yǒu)限公司高(gāo)級工程師(shī)謝振華的演講。

　　主持人(rén)：感謝朱總精彩報告，下面有(yǒu)請(qǐng)華誼集團上(shàng)海焦化有(yǒu)限公司高(gāo)級工程師(shī)謝振華先生(shēng)演講，他演講的題目是甲醇燃料動力的技(jì)術(shù)特點及産業化應用挑戰。

　　謝振華：會(huì)議給我出了一個(gè)題目，分為(wèi)兩個(gè)部分，一是技(jì)術(shù)特點，二是産業化應用的問題，我想在座的都是相關發動機的專家(jiā)，有(yǒu)很(hěn)多(duō)問題我就不展開(kāi)了，中國油的情況，替代能源的意義，前面魏秘書(shū)長都說了很(hěn)多(duō)。現在相對來(lái)說替代能源這塊，我們覺得(de)甲醇還(hái)是很(hěn)有(yǒu)前景的，首先它的産能量從從去年研究開(kāi)始已有(yǒu)3800多(duō)萬噸，如果替代石油可(kě)以達到千萬噸替代的水(shuǐ)平，和(hé)其他替代能源相比可(kě)能最先做(zuò)到最大(dà)份額，同時(shí)從國家(jiā)政策層面來(lái)說，兩個(gè)标準國家(jiā)已經出台了，從行(xíng)業導向角度來(lái)看，也是将甲醇作(zuò)為(wèi)車(chē)用燃料的替代。

　　下面就把我們這幾年相關工作(zuò)做(zuò)一個(gè)彙報。從我們研究內(nèi)容角度來(lái)看，主要針對甲醇、汽油的混配，以及純的甲醇怎麽在發動機上(shàng)的應用。其中純的甲醇M100基本就是純的一百，用純的甲醇開(kāi)車(chē)，現在這個(gè)車(chē)已經開(kāi)發好了，華普已經可(kě)以量産。去年12月份工信部調研上(shàng)海、山(shān)西、陝西以後定了在兩省一市開(kāi)展甲醇汽車(chē)的示範運行(xíng)項目，今年按照計(jì)劃在6月份開(kāi)始示範，目前正在做(zuò)準備工作(zuò)。

　　整個(gè)和(hé)華普汽車(chē)開(kāi)發過程中間(jiān)，我們分工燃料方面配合研究，對甲醇燃料的腐蝕、潤滑的适用性做(zuò)了改進，同時(shí)對甲醇加注等等系統怎麽跟車(chē)用配套，做(zuò)了技(jì)術(shù)的研發工作(zuò)。從甲醇燃料的技(jì)術(shù)特點的角度來(lái)說，我們是這樣認識的，作(zuò)為(wèi)一個(gè)車(chē)用燃料，我們從資源自身角度來(lái)說，甲醇可(kě)以用煤生(shēng)産，也可(kě)以用天然氣生(shēng)産，目前這兩個(gè)原料是生(shēng)産使用的最多(duō)的，其實甲醇也可(kě)以用生(shēng)物技(jì)術(shù)生(shēng)産。未來(lái)能夠實現的話(huà)，它也可(kě)以成為(wèi)可(kě)再生(shēng)能源，資源相對煤比石油要豐富的多(duō)，因此目前甲醇的價格也是要比石油要便宜的多(duō)。可(kě)以預計(jì)未來(lái)石油漲價，煤當然也要漲價，但(dàn)是這兩個(gè)資源的限制(zhì)的情況，漲價的速度，我認為(wèi)甲醇肯定比油會(huì)漲的慢一些(xiē)。确實第一是資源本身，第二，經濟性，由于資源支撐，還(hái)有(yǒu)我們使用過程中的方便便利，在現有(yǒu)的價格體(tǐ)系下面，甲醇和(hé)石油産品的價格差距空(kōng)間(jiān)還(hái)是很(hěn)大(dà)。第三，它的排放，六七十年代從美國使用甲醇開(kāi)始，他們開(kāi)發研究了利用甲醇的排放要比石油好，所以定為(wèi)甲醇是清潔能源，我們也會(huì)進一步的闡述這一塊。第四，使用的方便性，甲醇在常溫下就是一個(gè)液體(tǐ)燃料，甲醇可(kě)以在現有(yǒu)的加油站(zhàn)裏面，如果某一個(gè)油品退出，這個(gè)就可(kě)以頂進去。這些(xiē)都是使用甲醇的有(yǒu)利的地方。

　　(PPT)這張表我給出甲醇和(hé)汽油燃料的比較，從質量角度來(lái)說，甲醇将近一半都是氧，它是含氧的原料，理(lǐ)論的計(jì)算(suàn)下隻要6.4，汽油14.6，一半都不到，作(zuò)為(wèi)含氧原料需要加入的空(kōng)氣幫助燃燒的空(kōng)氣來(lái)看就可(kě)以大(dà)幅度降低(dī)，因此空(kōng)氣中的氮氣也大(dà)幅的降低(dī)，排氣總量降低(dī)，氮氣這部分帶走的熱量肯定也是降低(dī)的。我做(zuò)了大(dà)概的估算(suàn)，這塊有(yǒu)4%到6%的熱效率的提高(gāo)。同時(shí)，甲醇的辛烷值比較高(gāo)，比現有(yǒu)的油品都要高(gāo)，它的發動機理(lǐ)論壓縮比可(kě)以達到十四點幾，也是相對比較高(gāo)，壓縮比的提高(gāo)也可(kě)以使發動機的效率大(dà)幅度的提升，後面的實際運用的發動機數(shù)據說明(míng)這個(gè)問題，當然它有(yǒu)些(xiē)缺點，它的熱值比較低(dī)，熱值低(dī)的結果在使用時(shí)候的必須有(yǒu)一個(gè)替代過程，使混合氣的熱值達到和(hé)原料油差不多(duō)的比重。

　　這是華普車(chē)試驗數(shù)據，這個(gè)車(chē)使用甲醇和(hé)使用汽油兩種模式對比，動力性的甲醇比汽油略高(gāo)一點，從加速也可(kě)以體(tǐ)現出來(lái)，從消耗原料來(lái)說，要多(duō)用的話(huà)達到1.6以下，按照百公裏油耗，汽油消耗數(shù)和(hé)甲醇消耗數(shù)比達到1.6以下，前面講了從熱值的角度來(lái)說要2.2才能定義，現在用了1.6達到同樣的效果，所以發動機的熱效率提高(gāo)很(hěn)多(duō)，從節能角度來(lái)說，這塊也提高(gāo)了20%多(duō)。

　　從排放角度來(lái)說，這是相關的數(shù)字，它的設計(jì)按照歐式的标準，現在用甲醇的話(huà)30%，它的排放指标也是達标的。2008年10月，上(shàng)海焦化和(hé)天津大(dà)學內(nèi)燃機燃燒學國家(jiā)重點實驗室姚春德教授合作(zuò)，進行(xíng)了甲醇柴油組合燃燒技(jì)術(shù)應用試驗。經過近半年的整車(chē)試驗，改裝的大(dà)型柴油機集卡，已經實際運行(xíng)近2萬多(duō)公裏。甲醇替代柴油已達到40%左右。這是車(chē)的外形的情況，改裝工程量不是很(hěn)大(dà)，做(zuò)了道(dào)路試驗以後，上(shàng)海市科委給我們做(zuò)的鑒定。從發動機車(chē)的研發合作(zuò)過程中，我們認為(wèi)甲醇燃料和(hé)汽油柴油相比，一是它的潤滑性能差一些(xiē)，有(yǒu)一些(xiē)部件的壽命會(huì)有(yǒu)一定的影(yǐng)響，我們在燃料中間(jiān)又有(yǒu)潤滑性能的添加劑，添加劑的重量很(hěn)小(xiǎo)的，确保不影(yǐng)響燃燒功放。

　　甲醇原料方面的問題，我們做(zuò)了檢測，比如說有(yǒu)些(xiē)在甯波甲醇燃料方面的檢測，還(hái)有(yǒu)烏魯木齊甲醇燃料的檢測，通(tōng)過分析的結果可(kě)以判斷那(nà)些(xiē)甲醇基本不是煤化工大(dà)型裝置合成的甲醇，而是小(xiǎo)公司一些(xiē)廢的甲醇經過簡單的處理(lǐ)，其中雜質很(hěn)多(duō)。所以我們在制(zhì)定我們産品的标準，以及參與國家(jiā)标準制(zhì)定和(hé)參與上(shàng)海市地方政策制(zhì)定中間(jiān)也作(zuò)了依據，對于雜質的含量做(zuò)了規定。甲醇的組分我們生(shēng)産95.5%以上(shàng)的含量，可(kě)能都要高(gāo)于這個(gè)組分的含量，雜質占的分量更少(shǎo)，不像現在汽柴油多(duō)種組分調和(hé)出來(lái)的，我們甲醇是可(kě)以确保它的單一燃燒，燃燒控制(zhì)的非常完善。

　　從甲醇燃料來(lái)看，雜質抗腐蝕等方面都要做(zuò)限制(zhì)，甲醇燃料的腐蝕性大(dà)家(jiā)都很(hěn)擔心的，我們做(zuò)發動機零配件都做(zuò)針對性的工作(zuò)。單一我們做(zuò)得(de)圖片試驗，可(kě)以說單一的基礎材料，其實單一甲醇的腐蝕很(hěn)有(yǒu)限。我們在行(xíng)業中間(jiān)，以及我們一些(xiē)标準工作(zuò)過程中間(jiān)，我們看到關于甲醇腐蝕性判定試驗的方法其實還(hái)是有(yǒu)一些(xiē)問題，往往需要很(hěn)長的時(shí)間(jiān)來(lái)驗證腐蝕的情況，因此添加了腐蝕促進劑，使腐蝕加快，然後判定加進去的腐蝕抑制(zhì)劑有(yǒu)效，這個(gè)試驗方法值得(de)來(lái)探討(tǎo)，因為(wèi)你(nǐ)是加了酸類加快腐蝕，所以這個(gè)研究方法也有(yǒu)問題。甲醇對單一或者不同的金屬量變腐蝕的量非常低(dī)。

　　總的來(lái)說，甲醇的腐蝕應該有(yǒu)，和(hé)汽油、柴油相比，要比它嚴重一些(xiē)，但(dàn)是并沒有(yǒu)像大(dà)家(jiā)認為(wèi)通(tōng)過加進促進劑以後的嚴重程度，其實不是這樣。隻要在泵上(shàng)經過一些(xiē)針對性的措施的話(huà)，我覺得(de)甲醇的腐蝕問題是可(kě)以接受的。還(hái)有(yǒu)甲醇對一些(xiē)密封、橡膠、塑料件這些(xiē)的腐蝕客觀上(shàng)是存在的。針對性橡膠材料和(hé)塑料材料兼顧兩頭确實是有(yǒu)問題，通(tōng)過做(zuò)的工作(zuò)，氟材料的橡膠就可(kě)以解決這個(gè)問題。

　　所以問題是，如果有(yǒu)這樣專用的發動機，專用車(chē)的話(huà)，可(kě)以用很(hěn)少(shǎo)的成本來(lái)解決這些(xiē)密封件的問題，如果還(hái)沒有(yǒu)密封件生(shēng)産的話(huà)，我覺得(de)分門(mén)别類的關注一下，有(yǒu)的地方問題不大(dà)，還(hái)是能用。

　　我們在混配汽油的研發也和(hé)上(shàng)汽內(nèi)燃機研究所試驗過，也是按照發動機車(chē)整套的開(kāi)發做(zuò)，做(zuò)完以後，M15甲醇汽油在車(chē)上(shàng)可(kě)以用，在去年上(shàng)半年技(jì)術(shù)工作(zuò)差不多(duō)都做(zuò)完了，包括發動機和(hé)車(chē)，還(hái)有(yǒu)各種添加劑篩選，這些(xiē)都做(zuò)完了，文字上(shàng)也已經做(zuò)完了，現在處于審核階段，現在對甲醇的認識上(shàng)還(hái)是差異很(hěn)大(dà)，标準的出台還(hái)是要做(zuò)一些(xiē)調研理(lǐ)念上(shàng)的工作(zuò)。圍繞這些(xiē)發動機車(chē)做(zuò)的工作(zuò)，我們做(zuò)技(jì)術(shù)的可(kě)以說還(hái)是可(kě)以用。包括去年上(shàng)半年在通(tōng)用現有(yǒu)裝車(chē)的三個(gè)規格發動機也是完整的做(zuò)了試驗，包括結論也是現有(yǒu)的發動機和(hé)現有(yǒu)的車(chē)，問題都不是很(hěn)大(dà)。對于多(duō)年以前老的車(chē)有(yǒu)沒有(yǒu)問題的回答(dá)是，肯定會(huì)有(yǒu)一些(xiē)問題。

　　這是我們做(zuò)的桑塔納發動機的情況，M15的研究內(nèi)容，我們焦化也承擔過科技(jì)部863的産品，包括內(nèi)燃機所的項目。

　　從甲醇燃料性能角度來(lái)說它節能減排，在使用階段完全可(kě)以達到甲醇燃料節能效果，按照理(lǐ)論熱值、甲醇、汽油的比值約為(wèi)：2.2，實際使用替代比約為(wèi)1.6：1，按照等熱值計(jì)算(suàn)節能25%。

　　技(jì)術(shù)難點，我們總結下來(lái)，低(dī)溫啓動困難，尾氣排放，對汽油車(chē)來(lái)說啓動、暖機階段，非常歸排放也有(yǒu)同樣的難點，材料适應性，對某些(xiē)金屬、非技(jì)術(shù)的材料存在腐蝕、溶脹、甲醇汽油混用方式難度更大(dà)，另外燃燒行(xíng)為(wèi)的改變也應選擇更合适的金屬材料和(hé)結構，潤滑系統也需要優化，系統規範的研發，需要發動機廠、整車(chē)廠參與産業化研發、現狀較多(duō)仍是改裝車(chē)。

　　關于産業化挑戰這塊，從這三四個(gè)方面展開(kāi)。

　　與汽油相比完全可(kě)以接受的，要比汽油的安全好，上(shàng)海已經在消防報批階段得(de)到了消防局的批準。

　　關于甲醇的毒性，很(hěn)多(duō)人(rén)認為(wèi)甲醇很(hěn)毒，其實甲醇的毒性和(hé)乙醇相比，我們從數(shù)據上(shàng)來(lái)看是完全不一樣的，大(dà)家(jiā)喝(hē)酒，大(dà)家(jiā)都知道(dào)，乙醇中毒每年也很(hěn)多(duō)，按照科學的說法，我們國家(jiā)對于職業性接觸服務有(yǒu)分幾個(gè)程度，高(gāo)度、中度、輕度危害。從這些(xiē)數(shù)據來(lái)看，毒性的50%實驗動物死亡的攝入量數(shù)據來(lái)看，甲醇在輕度危害上(shàng)和(hé)汽油一樣。但(dàn)是由于偶爾可(kě)以發生(shēng)急性中毒的案例，5044國标中間(jiān)在種類示範中間(jiān)，甲醇在中度危害和(hé)汽油是同一個(gè)等級。從這張圖可(kě)以看到，50%實驗動物死亡甲醇和(hé)乙醇是互相交叉的，從這方面來(lái)講是一個(gè)等級的，按照毒性更高(gāo)的數(shù)據，每公斤體(tǐ)重的實驗動物是5628毫克，就是5克多(duō)，按照這個(gè)數(shù)據推算(suàn)到人(rén)體(tǐ)，75公斤的人(rén)可(kě)能喝(hē)甲醇在375克左右會(huì)死亡，乙醇按照7000多(duō)比較低(dī)的數(shù)據的話(huà)，可(kě)能在400多(duō)克會(huì)死亡，我們50度的喝(hē)兩斤的人(rén)蠻少(shǎo)的吧(ba)。甲醇的安全事故中間(jiān)并沒有(yǒu)發生(shēng)接觸或者碰到甲醇死亡的案例，所以甲醇用于燃料的安全性不用擔心。在百度上(shàng)89年到2009年不完全統計(jì)，20年來(lái)13起假酒案中累計(jì)造成1006人(rén)中毒，死亡137人(rén)，41人(rén)緻殘，5人(rén)失明(míng)。如果乙醇是真的假，我想中毒死亡超過7個(gè)人(rén)肯定不得(de)了。所以甲醇的毒性可(kě)能宣傳上(shàng)有(yǒu)一點誇張，我們真正用甲醇，或者大(dà)家(jiā)将來(lái)用發動機、燃料，開(kāi)發試驗會(huì)用到甲醇，從這個(gè)地方來(lái)看有(yǒu)點誇大(dà)了。

　　還(hái)有(yǒu)一點關于它的尾氣，在網上(shàng)大(dà)家(jiā)可(kě)以查到常規和(hé)非常規的排放，其中對甲醇燃料來(lái)說它有(yǒu)排放，這個(gè)數(shù)據沒有(yǒu)淨化器(qì)。

　　我們從排放角度來(lái)說，863項目清華專門(mén)做(zuò)過，華普的車(chē)也是委托上(shàng)海檢測中心反複做(zuò)甲醇的排放，數(shù)據表明(míng)有(yǒu)相應的技(jì)術(shù)支撐，所以不會(huì)有(yǒu)甲醇排放量超标的問題。

　　我覺得(de)從甲醇燃料産業化應用方面，第四個(gè)挑戰是正常的事情，現在工信部了解了，現在也是積極的支持，從發改委的角度來(lái)說還(hái)是需要進一步做(zuò)工作(zuò)。現在幾大(dà)石油公司，壟斷地位，老百姓都議論很(hěn)多(duō)的，但(dàn)是從政府供應燃料市場(chǎng)的穩定性，可(kě)控性角度來(lái)說政府也有(yǒu)他的考慮，這是可(kě)以理(lǐ)解的。

　　希望我們做(zuò)技(jì)術(shù)的，包括在座的這些(xiē)專家(jiā)，行(xíng)業中間(jiān)的骨幹力量一起把這個(gè)市場(chǎng)做(zuò)大(dà)，把這個(gè)技(jì)術(shù)做(zuò)完善，份額做(zuò)大(dà)，等到它真正做(zuò)大(dà)的時(shí)候，自然就水(shuǐ)到渠成。