技术创新助力我国醇醚燃料应用

业内专家日前表示,依托技术创新生产的煤基替代燃料有望在应用推广方面取得更多的认同,在我国燃料多样化过程中和一些专有领域占有独特地位。中国循环经济协会资源节约与代用专业委员会日前召开车船用清洁燃料示范工程推介会,厦门美双加新能源科技有限公司研发生产的醇烃复合车用燃料引起与会者的高度关注。据该公司负责人介绍,醇烃复合车用燃料有望在全国多个城市进行推广示范。该公司董事长寇延华表示,公司已经在福建龙岩、泉州、厦门和宁德运营了6个加注站,累计有5000多吨醇烃复合车用燃料投入市场,有十万多台车次使用。据介绍,该公司生产的醇烃复合车用燃料甲醇含量占30%以上,通过与添加剂和汽油组分物理混合改变了甲醇的部分理化性质,克服了其他生物质燃料或醇醚燃料热值低、腐蚀性、储运分层等缺点,解决多个技术难题,发动机的结构不需作改动。目前,该公司已经与江西赣州、云南玉溪、河北石家庄、内蒙古鄂尔多斯、福建龙岩等地方达成初步合作协议。寇延华表示,公司预计6个月后将在龙岩建成日产1000吨的商业生产基地一期项目,并规划建设300个燃料加注站,把龙岩建成一个推广应用示范城市。同时,他建议,国家能在多个省份推进醇烃复合燃料规模化示范应用,允许规模化生产,以检验其可靠性,为更大范围推广奠定基础。国家发改委能源研究所所长戴彦德表示,要保障国家能源和经济安全,燃料多样化是一个重要选择,甲醇汽油应用目前没有形成规模,今后需要找到突破点。同时,他认为,甲醇汽油的推广需要进行管制,一旦市场出现混乱,安全问题就会出来,甲醇汽油必须要被石油公司接受,并纳入其销售系统。原机械工业部部长何光远表示,我国甲醇燃料之所以推广受阻是由于部门和行业的利益,希望醇烃复合燃料能列入国家甲醇燃料应用试点。天津大学替代燃料内燃机工程中心主任姚春德建议,醇烃复合燃料的推广使用需要在国家指定机构做一些补充检验,同时检测尾气中甲醇含量。他说,目前全国每年甲醇汽油对甲醇的使用量大概有三四百万吨。贵州甲醇汽车试点本来计划是应用到100辆汽车,现在已经有3000辆汽车使用甲醇燃料。中国石油和化学工业联合会近日发布的数据显示,2016年我国甲醇总产能和产量分别为7730万吨和5240万吨,产能利用率为67.8%。据工业和信息化部有关人士介绍,国家在2012年启动甲醇汽车应用试点,今年会有多个试点进行验收。北京化工大学经济管理学院教授姚飞表示,醇烃复合燃料的推广需要做进一步拓展性研究。他建议,增加醇烃复合燃料作为航空煤油适用性的检测。由于甲醇分子含氧,使用甲醇燃料的无人机可以飞的更高,醇烃复合燃料可望在军用无人机等专用领域有较好的应用前景。

经过多年试验研究和推广示范,我国甲醇燃料已经进入发展的转折阶段,正由市场导入期转入市场成长期。随着今年底或明年初甲醇燃料相关国家标准的颁布实施,2009年甲醇燃料的利用步伐有望加快。这是在10月16日结束的第17届国际醇燃料会议上,有关专家的分析预测。据中国醇醚燃料及醇醚汽车专业委员会名誉会长彭致圭介绍,全国约有18个省、市、自治区开展了甲醇燃料的研发推广工作,并且形成了区域联片的发展态势。其中,山西省到2007年底已经建立甲醇加注站700多个,加注车辆达4000万辆次;同时对出租车、公交车和经济型轿车进行甲醇化改造,目前,该省拥有M100出租车已达到2000辆、MIOO公交车260辆,长治市的公交车60%以上以甲醇汽油为燃料。陕西省则在西安、宝鸡、延安和榆林四城市进行了试点,今年底将扩大到全省。

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另据介绍,我国甲醇燃料汽车的研制也取得了突破。奇瑞汽车股份有限公司、吉利控股集团、上海华普汽车有限公司均开发出了甲醇灵活燃料汽车;此外,一汽集团和山西联合投资组建了生产甲醇燃料发动机的公司,将共同研发甲醇柴油发动机;太原理工大学等高校也分别开展了二甲醚发动机的研发。目前,在用车的甲醇化改造已由山西发展到陕西、黑龙江、四川、山东、河南等地,上海的二甲醚公交车也已投入示范运营。

2月3日,国家工信部官网公布了《工业和信息化部办公厅关于做好甲醇汽车试点验收准备工作的通知》,其中要求上海、长治、西安、宝鸡、榆林等已完成试点运营工作的城市,于今年3月底前提出验收申请,其他试点城市在完成试点运营工作后1个月内,提交验收申请。

与会专家表示,要形成我国甲醇燃料合理利用最大推手还是政策导向和标准的制定。目前,我国已初步形成了由3个国家标准、40个地方标准和约400个企业标准组成的三级标准体系。据彭致圭透露,这3个国家标准(M85甲醇汽油标准、车用燃料甲醇标准、M15车用甲醇汽油标准)将于今年底或明年初正式颁布实施,届时将全面推进我国甲醇燃料利用。

记者了解到,甲醇汽车在我国并非新生事物,早在上世纪70年代末,我国就开始了对甲醇汽车的研发,但期间由于各种原因一度陷入沉寂。2012年,我国的甲醇汽车研究、应用工作再次提上日程,并顺利发展。

2016年11月,在江苏昆山举办的中国国际商用车及零部件展览会上,我国自主研发的甲醇商用车、发动机、零部件以及相关配套设施纷纷亮相,一汽解放、陕汽、华菱星马、吉利商用车等品牌的甲醇燃料重卡、轻卡、客车受到关注。

甲醇商用车何以一改往日沉寂,“提速”发展?它距离市场化应用还有多远?记者对此一探究竟。

甲醇燃料好 应用有难题

记者了解到,甲醇制取途径多、来源广,主要可分为三大类,一类是利用传统能源制取,比如煤炭;第二类是“变废为宝”制取,高硫煤、焦炉气、农作物废弃物、城市垃圾等都可以制取甲醇;第三类是从可再生物质中制取,比如通过捕捉大量工业排放的CO2,和H2一起制取甲醇。

工信部节能司巡视员李力表示,我国具有富煤、缺油、少气的资源特点,甲醇可由高硫等劣质煤、焦炉煤气等生产出来,结合我国煤炭资源丰富、甲醇产业成熟的特点,发展甲醇车用替代燃料和甲醇汽车产业,是积极有益的探索。

目前,我国石油对外依存度超过60%,十分不利于国家能源安全。“我国煤制甲醇产能过剩,不用担心甲醇燃料的供应量。”上海华谊能源化工有限公司高级工程师谢振华说。

甲醇不仅生产原料资源丰富,生产工艺灵活成熟,而且生产成本低廉。“甲醇常温常压下为液体,易于储存和运输。基础设施简便,加注和运输方式与现有石油体系基本相同。甲醇汽车的排放完全可以达到国家标准。”
一汽无锡油泵油嘴研究所副所长居钰生表示。

据天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室教授姚春德介绍,目前,市场上柴油价格大约在6200元/吨,甲醇为2000元/吨,且甲醇燃料发动机的热效率相比柴油和汽油发动机都有提高。因此,甲醇燃料可大幅改善重型商用车的经济性。即相对于乘用车来说,甲醇燃料在商用车上的效益更加明显。

如此有优势的甲醇燃料,以往为什么没有发展起来?吉利商用车研究院新能源动力部部长宋光辉告诉记者,一直以来,甲醇汽车低温启动以及甲醇供给系统的可靠性方面存在技术瓶颈。“纯甲醇燃料在10℃以下冷启动困难。供给系统的难题在于甲醇的腐蚀性,比如车辆的油箱、滤清器、油泵、油路等,有金属件、塑料件、橡胶件,甲醇对这些材质都有一定程度的腐蚀性。”宋光辉说,“由于甲醇对不同的材料有不同的腐蚀特点,需要有针对性的研发、设计耐腐蚀零部件。”这两大技术瓶颈若不攻克,甲醇商用车难以发展。此外,在观念上,许多人对甲醇的安全性存有顾虑。

突破技术难关 提速发展

经过多年的攻坚克难,企业已经可以生产耐醇商用车零部件。甲醇商用车低温启动问题也得到很好的解决。目前有两大技术路线,一种是采用单一甲醇燃料,通过燃烧系统改进、燃料改质、进气加热、燃料加热、醇气混合、优化控制策略来解决冷启动问题。代表企业为一汽解放和吉利商用车。另一种技术路线被称为“柴油甲醇组合燃烧技术”,即发动机用纯柴油起动,热机后采用柴油、甲醇双燃料方式工作。代表企业为陕汽和华菱星马。

据了解,采用“柴油甲醇组合燃烧技术”的重型车已经在国内11省两市得到应用。燃效提高8.7%,最高值由原机的43.4%增加到47.6%。动力性和整车经济性提高均超过10%。姚春德介绍了用户使用情况,在贵州瓮福磷矿,DMCC重型车甲醇对柴油替代率超过30%。动力增强,经济性明显;中车集团在新疆哈密地区的淖毛湖矿区,甲醇对柴油替代率38%,同时提高了经济性和工作效率。

随着甲醇汽车技术不断提升,应用效果良好,继2012年工信部在山西、上海、陕西开展甲醇汽车试点之后,2014年8月,工信部扩大甲醇汽车试点为“四省一市”(增加贵州省、甘肃省)。试点工作得到国内车企的重视和响应,目前已有23款车型列入工信部的车辆公告,不仅有乘用车,还包括厢式运输车、城市客车以及自卸和牵引式重型商用车。

甲醇车辆本身的技术难题逐步得到解决,但甲醇燃料加注站建设在土地、规划、安全、环境、经营等管理体系涉及到的申报、审批、验收等各环节缺乏技术规范,甲醇燃料加注系统建设没有评价依据一直是个突出的问题。2015年6月,《车用甲醇燃料加注站建设规范》通过工信部组织的专家组审核,并于当年10月公布,由此解决了甲醇燃料加注站建设无标准可依的问题。对此,谢振华说:“甲醇的物化性能与汽油比较一致,且大多场合其燃爆危险性低于汽油;甲醇燃料和汽油一样都是液体燃料,使用、加注方式完全一致。工信部甲醇汽车试点工作开展4年来,已经证明甲醇燃料是当今最为现实可行的车用替代能源。”

2016年5月,工信部联合发改委、科技部,已完成对山西省晋中市甲醇试点的验收工作,运行效果良好。“随着甲醇汽车试点推广力度不断加大,试点城市投入的试用车辆数量不断增加,试点市场的甲醇汽车需求也不断扩大。”姚春德表示,“从目前的技术和试点应用情况来看,可以说甲醇是最合适的内燃机替代能源。”

推动甲醇商用车市场化

甲醇汽车发展基础已经奠定。未来,甲醇商用车若想实现市场化,还有几道关要过?

对此,宋光辉表示,吉利目前研发的轻卡、客车甲醇发动机,与同排量的柴油发动机动力性能相当,完全可以满足商用车的需求。他说:“目前的甲醇汽车试点只有‘四省一市’,我们希望政策可以放宽,从而鼓励更多企业进行甲醇汽车研发,为用户带来实实在在的价值,让市场来作最终的判断。”

华菱星马发动机研究所所长吕林表示,对于柴油-甲醇双燃料商用车生产企业来说,还需确保车辆排放跟上国家标准升级的步伐,比如未来的国六。他说:“柴油-甲醇双燃料发动机不是从国四、国五排放标准一
下就可以升级到国六排放标准,也需要一步步去研发。后续研发的工作量大,难度也不小。”未来,随着甲醇商用车的逐步推广,一些用户可能会选择改装。吕林认为,在用车改装为双燃料甲醇车难度不大,原有的柴油喷射系统不用改动,只需另外加装一套甲醇系统。不过他强调:“虽然改装的成本比购买新车低,但主机厂销售的新车,有售后服务保障。”

此外,推广甲醇商用车,需要健全上下游产业链。宋光辉强调,高质量的耐醇关键零部件还需继续研发,现在耐醇零部件的供应商比较少,产能有限。另外,甲醇燃料和甲醇汽车相关标准的完备程度,与柴油车标准相比还差得远。更为重要的是,需鼓励甲醇加注站的建设。“现在华菱的柴油-甲醇双燃料卡车找了一些客户试用,主要是短途场地用车,因为跑长途甲醇加注还有难度。”吕林告诉记者。

在甲醇燃料供应链方面,甲醇汽车生产企业自身也在努力。据宋光辉介绍,目前,吉利收购了冰岛的一家碳循环公司,将来吉利可能会推出自己的甲醇燃料。吕林告诉记者,华菱星马正在积极推进与甲醇燃料制造企业的合作,希望能为客户提供更好的甲醇燃料加注服务。