中國(guó)特色的煤制醇醚氫汽車發(fā)展路線(下)

　　煤可制造優(yōu)良、潔凈、廉價(jià)的汽車燃料

　　以高硫煤、煤層氣、焦?fàn)t煤氣為原料，氣化成富氫的合成氣，可以制造甲醇、二甲醚、氫氣等汽車燃料。

　　燃料最終的能效和排放，決定于燃料和空氣的混合氣在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的效果�；旌蠚獾闹饕�成分是氫、碳、氧、氮、硫等，各種成分在燃燒時(shí)起不同的作用，其中氫是最好的燃料。氫和碳是燃燒成分，燃燒速度最快，是汽油的4~5倍，能快速均勻地燃燒，并且排放水，不產(chǎn)生碳化物。

　　在混合氣中甲醇和甲烷(天然氣、煤層氣)是低碳燃料；乙醇和二甲醚含碳量80%，汽油和柴油含碳量85%，是高碳燃料。甲醇產(chǎn)生的碳化合物是汽油的一半。甲醇和天然氣的氫碳比是0.35，其辛烷值(汽油的標(biāo)號(hào))是110和120。乙醇和石油氣氫碳比為0.25，辛烷值是103和105。汽油氫碳比為0.16，辛烷值不到90，加了抗爆劑才達(dá)到98(98號(hào)汽油)。

　　二甲醚和柴油的氫碳比分別是0.25和0.15，十六烷值是55~60和45~55。醇醚是含氧燃料，甲醇含氧50%，乙醇和二甲醚含氧35%，燃油和燃?xì)獠缓�氧。含氧燃料燃燒時(shí)需要的空氣少，帶入的氮?dú)饩蜕?空氣中氧氮比：1份氧氣和4份氮?dú)?。含氧燃料補(bǔ)償了燃料的低熱值，各種燃料混合氣熱值在2.7~3毫焦/千克之間，大致相同。甲醇與汽油的替代比由燃料的熱值比2.1降到混合氣熱值比1.05。

　　甲醇含氧量最高，產(chǎn)生的氮氧化合物最低，是汽油的1/3、柴油的1/6，并且無(wú)顆粒物。煤制醇醚的含硫量為0.05ppm，是歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)50ppm的千分之一，非常有利于尾氣凈化，降低最終排放污染。甲醇燃燒產(chǎn)生的甲醛含量，低于柴油，高于汽油。美國(guó)甲醇研究院測(cè)試，燃油的致癌度是甲醇的3~5倍。甲醛的排放處理是醚醇和油氣共同的任務(wù)，可用尾氣氧化處理。

　　甲醇的毒性可以防范。事物總有兩重性的，優(yōu)缺點(diǎn)并存，要發(fā)揮優(yōu)良特性，減避不良特性。我國(guó)有幾十年甲醇生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和20多年甲醇汽車的示范和使用的管理經(jīng)驗(yàn)，而且甲醇是通用的傳統(tǒng)化工產(chǎn)品，已有管理規(guī)章制度。北京醫(yī)科大學(xué)對(duì)接觸甲醇和不接觸甲醇的兩組各30人，連續(xù)3年進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤觀察，結(jié)果顯示：在內(nèi)科檢查中，健康無(wú)明顯危害，尿中甲酸、甲醛含量無(wú)明顯增高，臨床上未顯示毒性作用；在眼科檢查中，視野、眼底、晶體無(wú)異常，視力無(wú)變化。另外很能說(shuō)明問(wèn)題的一點(diǎn)是，我國(guó)甲醇廠沒有甲醇職業(yè)病。還有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，甲醇在人體內(nèi)自然存在，大約每公斤體重0.6毫克。每天吃水果、蔬菜和酒精飲料，每公斤體重大約就吃進(jìn)0.3~1.1毫克。在極端情況下，甲醇誤飲中毒還可用解毒藥急救，市面上有售。

　　煤及其二次能源是“最經(jīng)濟(jì)的能源”。進(jìn)口1億噸石油的資金，可建設(shè)年產(chǎn)1億多噸當(dāng)量石油的甲醇廠。目前，高硫煤、煤層氣、焦?fàn)t氣制二次能源，投資成本最低。煤礦投資每噸幾百元，成品煤每噸一二百元，高硫煤幾十元，煤層氣和焦層氣更廉價(jià)。高硫煤及氣體制氫和發(fā)電的投資、成本也是最低的。燃料用戶愿用廉價(jià)燃料，企業(yè)愿建設(shè)和生產(chǎn)投入少、產(chǎn)出多、市場(chǎng)大的燃料，因此，高硫煤及氣體制醇醚氫燃料最具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　可以說(shuō)，煤制能源勢(shì)必壓低油價(jià)，減少進(jìn)口，利國(guó)利民，最適合社會(huì)主義初級(jí)階段的經(jīng)濟(jì)水平。如果進(jìn)口石油按每桶100美元計(jì)，7桶為1噸，人民幣匯率按6.5算，1億噸石油是4550億元。如果建設(shè)年產(chǎn)2億噸的甲醇廠，其投資是4000億元，每年替代當(dāng)量石油1億多噸。每年增加1億多噸煤，對(duì)煤的產(chǎn)量、運(yùn)輸、污染都無(wú)大影響。 

　　發(fā)展三種主導(dǎo)汽車：普通醇醚汽車、高壓縮比醇?xì)淦�車和氫氣�?nèi)燃機(jī)汽車20多年來(lái)，我國(guó)經(jīng)過(guò)“五次國(guó)家研究工程”和自主發(fā)展，逐步形成了醇醚氫汽車體系。它可分為三個(gè)方面：一是普通醇醚汽車，二是高壓縮比醇?xì)淦�車，三是氫氣�?nèi)燃機(jī)汽車。下面我們對(duì)這三種醇醚氫汽車進(jìn)行分析：甲醇汽油和甲醇柴油作為車用替代燃料最易推廣，國(guó)內(nèi)有各種比例的摻燒，M15汽油、柴油用得較多。用它代替15%的燃油，不用改變汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，可盡快推廣。它的能效和排放稍好于燃油和乙醇汽油。為使甲醇與燃油互溶，可采用甲醇汽油助溶添加劑。目前我國(guó)自主研制成功了甲醇柴油助溶添加劑，攻克了甲醇柴油摻燒的難題。

　　普通醇醚汽車優(yōu)于燃油汽車。我國(guó)“七五”以來(lái)長(zhǎng)期試用M100，全部替代汽油，替代比為1.5~1.6，排放效果好，不排放苯和丁烯，致癌度降低2/3。它可用于在用車和在產(chǎn)車改造，改造費(fèi)用與燃?xì)馄�車和汽油車排放升�?jí)基本相同。如果改造加油站，約需2萬(wàn)元，新建一個(gè)“罐系統(tǒng)”需要30萬(wàn)元。在與汽油并存時(shí)期和地區(qū)，為增加汽車行駛的靈活性，可發(fā)展雙燃料汽車。為防止甲醇的冷啟動(dòng)困難和腐蝕、溶漲方面的問(wèn)題，可采用燃油冷啟動(dòng)或半導(dǎo)體陶瓷片預(yù)熱甲醇的方法。對(duì)一般受甲醇浸泡腐蝕的零件，可采用耐腐蝕添加劑。對(duì)燃燒室周圍受高溫燃燒腐蝕的氣門、氣門座和第一活塞環(huán)，可采用一般機(jī)械上常用的耐腐蝕材料和表面處理技術(shù)。此外，我國(guó)還研制了耐甲醇橡膠和甲醇專用潤(rùn)滑油。需要說(shuō)明的是，易腐蝕、溶漲的都是小零件，價(jià)值很低。另外，二甲醚十六烷值高，可代替柴油，其能效、排放好于柴油，無(wú)顆粒，超低排放，易壓縮液化，與液化石油氣相似。

　　高壓縮比醇?xì)淦�車�?yōu)于混合動(dòng)力汽車。目前汽油機(jī)改造已達(dá)到壓縮比12(大眾公司開發(fā)的桑塔納甲醇汽車，壓縮比由汽油機(jī)的8.5提高到12.5；國(guó)內(nèi)已開發(fā)出幾種壓縮比為12的發(fā)動(dòng)機(jī))，自然吸氣，功率提高20%，升功率達(dá)60多千瓦，全部替代汽油，替代比1.3，排放又有降低。同時(shí)發(fā)揮高辛烷值和重整富氫氣的兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，可達(dá)到高效能、低排放的綜合效果。我們需要專門開發(fā)甲醇的合理壓縮比醇?xì)淦�車�?lái)作為一種主導(dǎo)汽車，而混合動(dòng)力汽車只是蓄能節(jié)油而不能全部替代汽油，節(jié)油和排放效果由路段、時(shí)段的擁堵程度而定。我們?cè)谂c豐田公司汽車研究所所長(zhǎng)進(jìn)行“醇?xì)淦�車與混合動(dòng)力汽車的比較”時(shí)，他說(shuō)：“混合動(dòng)力汽車在公路上是沒有效果的。”有效使用范圍受限，則不能成為廣泛用途的汽車。另外，混合動(dòng)力汽車技術(shù)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、投資大、維修費(fèi)用高。而高壓縮比醇?xì)淦�車可全部替代汽油，利用�?nèi)燃機(jī)技術(shù)和生產(chǎn)基礎(chǔ)，技術(shù)和結(jié)構(gòu)可靠、簡(jiǎn)單，投資少、成本和維修費(fèi)用低、壽命長(zhǎng)，在城市和公路上普遍有效，在綜合節(jié)能、減排、經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于混合動(dòng)力汽車。高壓縮比醇?xì)浼夹g(shù)也可發(fā)展混合動(dòng)力汽車，有可能成為甲醇汽車的一個(gè)小批量的品種。

　　氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車接近零排放，優(yōu)于燃料電池汽車。氫氣是惟一不產(chǎn)生碳化合物的汽車燃料，是公認(rèn)的21世紀(jì)汽車清潔燃料的目標(biāo)。但氫氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)投資大，周期長(zhǎng)，不易普及。為此可分兩步走：第一，先發(fā)展富氫合成氣汽車；富氫合成氣是制造甲醇、二甲醚的原料氣，投資最低，以其節(jié)省的投資，自建氣體供應(yīng)站；第二，將富氫合成氣脫去一氧化碳成為氫氣，發(fā)展成氫氣站。氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車排放接近零，可先于燃料電池汽車進(jìn)入市場(chǎng)。另外，氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車可利用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)大量生產(chǎn)的基礎(chǔ)，成熟可靠、壽命長(zhǎng)、投資省，成本低，維修方便，費(fèi)用低，易推廣。相比之下，電動(dòng)汽車有電的衰退、壽命短和成本高的難題，要建立全新的生產(chǎn)和維修系統(tǒng)；燃料電池大量用鉑，而我國(guó)貧鉑，99%進(jìn)口。因此，氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車勢(shì)必將先于燃料電池汽車進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)燃料電池汽車成熟而能被廣大消費(fèi)者接受時(shí)，氫氣也可用于燃料電池汽車。

　　汽車是大量生產(chǎn)和廣泛使用的流動(dòng)性交通工具，要以最少的品種供應(yīng)、維修系統(tǒng)滿足生產(chǎn)和使用的需要，以達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效果和最大的方便性，研究和探索要多方向，生產(chǎn)和使用成本必須最小化。汽車的發(fā)展需要有一個(gè)長(zhǎng)久的穩(wěn)定期，以便不斷研究改進(jìn)、完善提高，像燃油汽車那樣成為一個(gè)時(shí)代的先進(jìn)汽車。

　　綜上所述，我國(guó)宜發(fā)展三種主導(dǎo)汽車：凡是有供應(yīng)氫氣條件的地方，使用氫氣內(nèi)燃機(jī)汽車；凡是能與城市燃?xì)夤餐�供�?yīng)二甲醚的地方，使用二甲醚汽車；其他地方，可利用甲醇液體儲(chǔ)運(yùn)的方便性，使用高壓縮比醇?xì)淦�車�?

　　煤制醇醚氫燃料汽車的規(guī)劃和推廣

　　首先，建議國(guó)家要制定長(zhǎng)期發(fā)展的專項(xiàng)規(guī)劃：一是列入國(guó)家能源、化工、汽車長(zhǎng)期規(guī)劃。能源化工是汽車燃料的源泉，醇醚氫燃料是汽車的好“糧食”，需要從礦山、燃料到汽車統(tǒng)一規(guī)劃。建設(shè)綠色礦山，煤氣化多聯(lián)生產(chǎn)、管道運(yùn)輸，可使醇醚氫汽車實(shí)現(xiàn)全過(guò)程綜合高效潔凈。二是制定醇醚氫汽車長(zhǎng)期發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃。如果2020年發(fā)展醇醚氫汽車5000萬(wàn)輛，就可替代汽柴油1億噸。三是用進(jìn)口石油的資金發(fā)展本國(guó)煤制醇醚氫燃料。進(jìn)口1億噸石油的資金，可建設(shè)年產(chǎn)1億噸當(dāng)量石油的甲醇基地，并可再制成二甲醚和氫氣。

　　其次，建議制定3年的緊急方案：——復(fù)蘇一批小煤礦。前國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局局長(zhǎng)李毅中曾表示，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審查，全國(guó)計(jì)劃可復(fù)蘇1萬(wàn)個(gè)小煤礦。

　　——改造一批化肥廠，加速建成一批醇醚廠。執(zhí)行原國(guó)務(wù)院總理朱矪基2001年7月12日對(duì)原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委“關(guān)于發(fā)展甲醇燃料的報(bào)告”的批示，規(guī)劃、改造一批6萬(wàn)~20萬(wàn)噸中型化肥廠。目前化肥廠能力過(guò)剩，這樣做有利于結(jié)構(gòu)調(diào)整。同時(shí)，加速在建和批準(zhǔn)建設(shè)醇醚廠的進(jìn)度。

　　——改造一批加油站。在現(xiàn)有加油站進(jìn)行改造或增加一個(gè)甲醇罐系統(tǒng)。恢復(fù)的液化石油氣站改用二甲醚，或建設(shè)與城市燃?xì)夤灿玫亩�甲醚站�?

　　——盡快完成整套國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定工作，以利推廣。

　　——確定首批推廣的省市。將已開展和愿意開展甲醇汽車試點(diǎn)的省市定為推廣重點(diǎn)，同時(shí)在發(fā)改委確定推廣乙醇燃料的省市，進(jìn)行甲醇、乙醇共同替代石油。

　　——摻燒開路，在用車改造先行，在產(chǎn)車改造和新車開發(fā)跟上。摻燒可最有效地普遍推廣；在用車改造可大量替代汽柴油；在產(chǎn)車改造可提高節(jié)能減排水平；新車研發(fā)可保證汽車業(yè)持續(xù)發(fā)展。這些可列入國(guó)家技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。

　　——實(shí)行公平合理的支持政策。政府對(duì)各種燃料和汽車，給予公平合理的政策和資金支持。