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发展醇醚燃料来替代能源战略亟待实施
2006年7月18日 13:51  来源:中国工业报

    七人致信中央建议加快醇醚燃料替代石油步伐

    7人联名上书中央

    用煤基醇醚替代石油的一封建议信,受到党和国家领导人的高度重视。国家发改委已组成替代能源研究工作领导小组,于今年6月中下旬到晋、陕、豫考察研究,商讨加快发展煤基醇醚的步伐。

    去年年底,原机械部部长何光远,山西省原省委书记王茂林,原化学工业部副部长谭竹洲,山西省原副省长彭致圭以及中国工程院院士、原清华副校长倪维斗,中科院院士蔡睿贤,中国工程院院士谢克昌7人,联名上书中央领导。

    他们在信中指出,2004年我国原油进口1.23亿吨,石油的对外依存度超过40%。由于我国对石油需求快速增长及世界热点地区的不稳定等因素,使国家的能源安全面临挑战。为此,寻找替代石油资源是迫在眉睫的一件大事。在广泛听取专家研究讨论结论的基础上,又综合各方的意见后,这7位人士认为推广煤基醇醚燃料替代汽油、柴油势在必行。

    推广煤基醇醚已具有六大基础

    首先,推广煤基醇醚燃料是中国可持续发展的需要。我国能源资源的总体状况是:富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限,煤炭储量中高硫劣质煤占资源总量的40%~50%。这种劣质煤不能作为一次能源使用,但可采用煤的洁净利用技术,将其制成替代石油的二次能源的煤基醇醚燃料---甲醇和二甲醚。

    其次,煤基醇醚燃料产业的技术基础现已具备。目前我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术已处于世界前列,加上原料来源稳定可靠,已初步形成了生产规模。利用我国自主技术,在坑口建设大型的甲醇生产装置,生产成本为850元/吨。在我国新一代煤化工技术的支撑下,开发推广醇醚燃料和甲醇汽车的时机已经成熟。

    第三,目前我国生产甲醇和二甲醚,主要利用弃采的高硫劣质煤炭和焦炭生产中放空污染的焦炉煤气作为原料,这对于能源资源是最大节约,而且成本低廉。

    第四,我国是煤炭的生产使用大国,从长远看我国现在应该发展煤的多联产技术。多联产技术的第一级产出品就是甲醇。因此,发展醇醚燃料及醇醚汽车符合今后煤炭综合利用的方向,也可构建我国高效的煤基清洁能源体系。

    第五,现在我国甲醇发动机技术已基本解决。自上世纪70年代末以来,由原国家科委和原国家经贸委组织,中科院、化工、石油、交通、卫生等部门的共同参与,山西、山东、云南、四川等地均进行过甲醇燃料替代汽油的试验研究。山西省从甲醇掺烧汽油到灵活燃料汽车进行了大量的技术研发,完成了从发动机到联接件、橡塑件、尾气净化器以及抗腐蚀抑制剂、助溶剂的系统开发制造。目前,已开发了三代全甲醇发动机,如1升的甲醇发动机其动力性能相当于1.3升的汽油发动机,经过近20多年的示范运行已积累了足够的经验。

    第六,自主知识产权的甲醇汽车已经在山西省示范运营,效果良好。我国自主开发的第二代甲醇汽车,在运营四年多的时间里,已经做到36万公里无大修的记录。今年,山西省决定再上两条甲醇汽车长途运营示范线路。

    发展煤基醇醚的建议

    第一,在全国选择6个省的25个左右城市,在政府指导和市场监管下开展甲醇替代燃料扩大试点示范工作。

    第二,根据山西省的经验,在上述试点城市选择城市公共交通、中短途城际交通及出租汽车作为试点行业,便于管理和总结经验。

    第三,在国家发改委已经确定推广乙醇燃料的城市,进行甲醇、乙醇共同替代石油的示范。开展甲醇替代燃料的试点城市和示范企业,也将享受国家推广乙醇燃料的政府支持政策。

    第四,通过数据优化,最终形成甲醇燃料及甲醇汽车的国家标准,在全国推广。

    第五,争取用3~5年时间形成相当规模的甲醇燃料替代能力,并开发具有自主知识产权的甲醇汽车。

    晋、陕、豫试验醇醚燃料成效显著

    中央高度重视发展醇醚燃料

    由国家科技部、环保总局等单位人员组成的替代能源综合专题组,今年6月下旬到山西考察煤基醇醚燃料替代石油的情况。这是继2006年4月18~23日国家替代能源标准专题组考察晋、陕、豫之后,又一个工作组来山西考察。这两个工作组均属于今年初国家发改委组建的替代能源研究工作领导小组的五个专题小组中的分支机构。

    去年底,中央领导作出一系列批示,要求有关部门:对替代能源问题进行科学论证,从总体上提出开发方向和重点;广泛听取意见,深入进行科学论证;抓紧组织有关方面和专家进行论证,提出发展替代能源的意见,并列入"十一五"规划。

    按照中央领导的批示精神,今年5月8日国家发改委下发发改办能源[2006]916号文件《国家发展改革委办公厅关于开展替代能源研究工作的通知》,正式成立了替代能源研究领导小组。该小组设有标准组、技术组、经济组、环境卫生组、综合组等,人员由科技部、国家环保总局等单位的人士组成。

    晋、陕、豫试验成效显著

    山西省是我国开展甲醇燃料研发和使用最早的地区,考察小组考察了太原、晋中、长治、晋城四个城市的8家企事业单位。这些企业参与了从甲醇生产、发动机及尾气净化器的研究与制造,到用车的改造、甲醇汽柴油调配与加注站、M100公交运营车队及M15甲醇汽油的社会化运作的全过程。山西省甲醇汽车的工程实践按照系统工程的思路和方法展开,期间承担了四项国家工程及对外合作项目,取得22项国家专利,颁布了两个地方标准,另有18个标准正在制订中。

    目前,在山西省范围内,企业门类涵盖了从甲醇燃料及添加剂的生产开发、甲醇专用发动机制造、甲醇专用加注设备和尾气净化催化转化器生产制造,也有针对在用车使用纯甲醇燃料的改造技术。

    河南省是乙醇汽油封闭运行试点地区,此次调研主要集中在驻马店市的河南蓝天集团。蓝天集团是一个以电力、燃气、化工三大板块为主体,集多种行业于一体的综合性大型企业,具有产业链条和基础设施方面的优越条件,实现了余热余气互补、二氧化碳综合利用,其煤制甲醇的生产成本在1300~1400元/吨。该集团是目前全国最大的甲醇生产基地,现已形成了年产80万吨的甲醇生产能力,其中,40万吨为煤制甲醇,另40万吨为天然气制甲醇。

    陕西省是国家清洁汽车行动LPG示范推广地区,于2005年7月开始在延安、宝鸡、榆林和西安四地采用M15甲醇汽油进行试点。参与示范运营的车辆共110辆,包括大轿车、中巴、小面包、吉普车、小轿车五种车型。试点结果表明,产品质量可靠,汽车运行良好。

    通过工程实践寻求答案

    晋、陕、豫三省都有较为完整配套,基本满足需要的规划方案、政策措施、管理制度和安全操作规程等,都颁布实施了地方标准和企业标准。

    目前,山西省已完成了由20个标准组成的标准体系的研究和编写工作,陕西省的企业标准已经进入了添加剂和变性醇的敏感领域。

    针对社会上对甲醇燃料的争议,三省都十分注重通过工程实践寻求科学结论。山西省在甲醇一高(M85~M100)一低(M5~M15)两端得出了技术成熟、经济可行、环境友好、安全可靠的结论。陕西省是国家重点煤化工基地之一,从5年前就开始甲醇燃料的实践研究,为去年正式开始的四城市试点创造了条件。

    经济性的比较优势。从三省情况看,不同省或不同市执行不同的燃料价格。例如M15甲醇汽油在山西境内的中石化加油站,执行的是与汽油相同的价格;在陕西,M15比汽油价格低0.14元/升;在河南,M15比汽油价格低0.2~0.4元/升。

    从三省的调查情况看,存在以下两个问题:一是标准滞后,虽然各地都有地方标准或企业标准,但标准缺乏系统性,一般只有燃料标准而没有相应的储存、运输、加注以及车辆方面的标准,整体相对滞后,不成体系;二是宣传不力,由于宣传工作不足使社会上相当大的层面仍停留在对甲醇的固有认识上。

    煤基醇醚燃料争议影响推广

    有关甲醇热质的问题

    有人一直担心甲醇热质低而消耗大的问题,甲醇的热质仅为汽油的45%,乙醇也只有60%。

    作为车用燃料,除考虑甲醇本身的特性外,更要关注发动机中的燃烧特性。甲醇在发动机中燃烧时的空燃比为6.4,较汽油低得多,因而使其混合气热质很接近汽油。甲醇和汽油的混合气热值比为1∶1.05。由于甲醇中含氧多,燃烧时气热质高,可以弥补甲醇本身热质低的弱点,不仅提高了燃烧效率还降低了废气排放量。

    专家指出,虽然甲醇有燃烧质低的弱点,但它还有辛烷值高的优点。甲醇的辛烷值为112,不用抗爆剂也相当于112号汽油。而汽油不用抗爆剂达不到90号,用了抗爆剂也达不到100号。为此,F1赛车场上的汽车使用的是甲醇发动机。

    甲醇燃料的安全争议

    上海国际化建工程咨询公司总经理杨震东表示,甲醇是危险化学品,不如乙醇安全。现在山西等地对甲醇燃料的试验仍停留在试验阶段,难免发生泄漏,存在安全隐患。他建议,甲醇作为燃料不一定非输入汽油中,可做成更为安全的甲醇燃料电池,据说发达国家目前在甲醇燃料电池方面已取得进展。

    中石化科学研究院燃料产品及添加剂室主任张永光说,将甲醇作为燃料,具有以下三个特点:一是具有腐蚀性,虽然现在研制的腐蚀抑制剂可以部分控制腐蚀发生,但不能满足汽车8万~16万公里的基本运行要求。二是对汽车的橡胶部件具有溶胀作用,而橡胶部件在汽车中起密封、连接作用,一旦发生溶胀就极易导致泄漏,甚至导致事故发生。三是甲醇汽车会排放甲醛等物质,会严重污染环境。

    与此相反,全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会秘书长陈卫国则认为,醇醚燃料的燃烧机理决定了它比油基燃料更清洁。甲醇的非常规排放中,会有微量未燃甲醇。据测试,M15甲醇燃料同汽油相比,一氧化碳降低23.2%,碳氢降低28.5%,氮氧化合物下降10%。M85甲醇燃料同汽油相比,一氧化碳降低50%~70%,碳氢降低30%~50%,氮氢化合物降低10%~20%。

    中国科学院生态环境中心研究员赵瑞兰认为,甲醇与相同水平汽油比,对生态的影响小,也很容易分解。她认为,长期接触甲醇对人体的危害程度属于中等,但甲醇引起的肌体反应、栖居地破坏以及生物种群的变化,通常是可逆的,不足以导致死亡或永久性伤害。

    有专家指出,甲醇与汽油一样是危险化学品,但人们掌握了汽油的使用规律并用在了汽车上,更何况甲醇本身比汽油燃烧后污染少。如果现在是世界第一次用汽油,那肯定怕爆炸而影响使用与推广,而甲醇现正处于这样的第一次使用阶段。据他介绍,山西试用甲醇已20多年,没有出现人身损害或中毒的情况。而关于甲醇的腐蚀性及橡胶件溶胀等问题,现在已有相关技术可以解决。

    美国为何没有大面积推广

    中石化股份有限公司咨询委员会乔映宾对有关媒体表示,现在美国、欧洲、日本等都反对汽油中加入甲醇。美国的甲醇汽车主要由克莱斯勒和福特公司生产,在加州M85加油站最多时有近200家,但目前仅剩下一家,而且使用甲醇燃料的车辆只限于来往的校车。美国通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司甚至在其用户手册上公开声明,使用甲醇燃料的车辆发生损害不在汽车保修范围之内。

    目前,美国、欧洲及日本汽车制造商坚决反对在汽油中加入甲醇:美国车用无铅汽油标准中要求甲醇含量最大不能超过0.3%,欧洲相关法规中规定不应超过3%,德国的最大限度为3.5%,日本要求不超过0.1%。另外,1998年12月《世界燃料规范》中要求不允许使用甲醇,2004年4月新版的《世界燃料规范》中再次明确要求不允许使用甲醇。

    针对这一问题,山西省甲醇办公室的一位副处长告诉记者此中的原由:第一,美国的各个加油站大多由管道连接和输送,如果增加甲醇加注就需另加一路管道,这样投资大、工程复杂。第二,美国的一些石油财团怕自己的利益受到侵害,不仅不支持发展甲醇,而且利用他们把持着石油、汽车等市场千方百计排斥甲醇。第三,美国制造甲醇用的是天然气,成本比较高,推广有一定难度。

    这位副处长告诉记者,甲醇是一种既清洁又安全的替代燃料,也是一种有资源又经济的可以替代石油的理想燃料。目前大面积推广主要靠国家制定替代石油的战略和政策,然后逐步在市场上广泛运用。她为记者算了一笔账,我国制造甲醇既可以利用好煤又可以利用高硫劣质煤,而高硫劣质煤占我国煤储量的40%;甲醇最低的生产成本约为每吨1000元左右,最高1700元左右。现在,一吨甲醇售价为2200元,而93号汽油一吨约6000多元。

    相关链接:

    有关甲醇燃料的技术数据及问题

    (1)甲醇的辛烷值为112,不用抗爆剂相当于112号汽油,而汽油不用抗爆剂达不到90号,用了抗爆剂也达不到100号。甲醇是很好的发动机燃料,至今F1赛车场上的汽车,装备的仍是甲醇发动机。

    (2)甲醇含硫量只有百万分之零点零三,而欧Ⅲ标准汽油是百万分之一百五十。我国炼制的石油基本上是高硫油。据中石化科学研究院的汪燮卿院士预测:石化行业到2007年只能向大城市和重点地区提供欧Ⅲ汽油,不能满足全国的需要,即不能满足近期环境目标的要求。

    (3)甲醇为一碳含氧化合物,碳链短、含氧量高,与同样的汽油比,其尾气净化比汽油提高欧洲标准一个等级左右。甲醇与普通汽油的尾气常规排放相比,常规排放的几项指标均低30%~70%。

    (4)从非常规排放考虑,甲醇不排放致癌的苯类和可能致癌的二烯烃类,甲醛的排放量低于柴油高于汽油。甲醛属非常规排放,在汽油机中各种非常规排放量的总和不到常规排放量的1%。

    (5)甲醇和汽油同属中等毒性,甲醇燃料对人体综合影响比汽油低。因其极易被微生物降解,对环境的影响也极小。

    (6)甲醇对金属材料腐蚀和橡胶部件的溶胀问题。20多年来国际上各大汽车公司所开发的技术和应用试验结果以及近年来山西省进行的醇燃料汽车运营试验,如桑塔纳甲醇汽车,单车最长行驶16万公里,山西的甲醇汽车单车行驶已突破30万公里,发动机性能良好;德国、美国等大量的应用实践说明,甲醇对金属材料腐蚀和橡胶部件的溶胀等技术问题已经得到解决,且今天的材料科学水平彻底解决这些问题,已不是一个难题。

    (7)醇类燃料应用可行性分析。有人提出甲醇作为燃料会因热值低而消耗大的问题不客观,作为车用燃料除关注燃料本身物性外,更要关注其在发动机中的燃烧特性。由于醇燃料内含氧,使燃烧混合气热值较高,以此弥补了燃料本身热值低的弱点,这不仅提高了燃料的燃烧效率,还降低了废气排放量。

    美国发展甲醇燃料的情况

    经过上世纪70年代两次石油危机之后,美国大力寻找替代燃料,最后选择了甲醇作为主导替代燃料,在美国全国大力推广,其基本经验是:国家高度重视,组织了一个专家委员会进行了三年的调查研究,写出了"世界上最清洁的汽车发动机燃料是甲醇燃料"、"未来的汽车发动机燃料是甲醇燃料"两份对策咨文,澄清了对各类替代燃料上的认识,并明确了发展甲醇替代燃料的主攻方向。

    为了推广甲醇替代燃料,美国国会先后制订了三部国家法律,即1988年的替代汽车燃料法、1990年的清洁空气修正法、1992年的能源政策法,其主要内容有:使用替代燃料可以减免税收;要求各城市实施净化城市环境项目;政府部门带头使用甲醇汽车。这样,在美国推广甲醇替代燃料就形成了国家意志。

    1998年,美国18个大型甲醇生产工厂共生产甲醇20亿加仑(约600万吨),各汽车制造厂大力发展FFV灵活燃料汽车,在美国国土辽阔、经济发达、人口众多的加利福尼亚州全面推广FFV灵活燃料汽车。加州建加注站105个,18种车型使用了M85甲醇燃料,甲醇灵活燃料汽车拥有量达15000辆。加州的示范推广在美国造成了很大的影响,带动了其他许多州。                     

 
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