內(nèi)燃機替代燃料正在多種壓力的夾縫中尷尬生存并緩慢前行。
尷尬之處在于，面對社會各界對于內(nèi)燃機這個耗能大戶實現(xiàn)減排的迫切渴望，內(nèi)燃機替代燃料的多種技術(shù)路線共同存在并均處于科研及示范階段。截至目前，尚沒有任何一種燃料可以完全替代石油以驅(qū)動每天都在飛速增加的內(nèi)燃機。
也正因如此，導(dǎo)致目前沒有一種替代燃料可以得到市場和政府的廣泛認同與鼎力支持。這在一定程度上也延緩了該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展與突破。
在4月2日中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會“傳統(tǒng)能源動力裝置(內(nèi)燃機)高效利用替代燃料技術(shù)交流研討會”上，各種替代燃料的研究者都表示出上述相似的無奈。
雖然在“醇迷”部長何光遠以及相關(guān)部門、學(xué)者以及產(chǎn)業(yè)界的推動下，甲醇似乎已經(jīng)看到了成為中國內(nèi)燃機替代燃料主力的曙光，但其在生產(chǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域尚存在進一步提升的空間，而且得到市場及用戶的認可也需時日。
與此同時，我國對其他清潔、高效的可替代燃料也在進行各種積極地探索。
二甲醚尚存難點
目前，代用燃料的研究非常廣泛。所謂代用燃料，是指能夠取代或部分取代當前內(nèi)燃機傳統(tǒng)燃料(汽油、柴油、煤油)的燃料。就代用燃料種類來說可以分為兩類：一是液體燃料，主要有醇類(甲醇、乙醇)、生物柴油等。二是氣體燃料，主要有天然氣、液化石油氣、二甲醚等。就代用燃料的實際使用來說，首先要求內(nèi)燃機的發(fā)動機本身不做大的改動即可使用，其次應(yīng)有足夠的資源，生產(chǎn)、運輸、使用和保管比較安全、方便。此外，不會因為使用代用燃料而使發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放性、耐久性有所降低。
其中，二甲醚是重要的技術(shù)路線之一。
4月2日的研討會上，來自西安交通大學(xué)教授劉圣華介紹說，二甲醚(DME)是一種無色無味的氣體，具有優(yōu)良的燃燒性能，清潔、十六烷值高、動力性能好、污染少，稍加壓即變?yōu)橐后w，非常適合作為壓燃式發(fā)動機的代用能源，使用該燃料的車輛可達到美國加州的超低排放標準。
有報道稱，日本NKK公司成功地開發(fā)出用劣質(zhì)煤生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備，并且和住友金屬工業(yè)公司于1998年完成了用二甲醚作為汽車燃料的試驗，二甲醚汽車不會排放黑色氣體污染環(huán)境，產(chǎn)生的氮氧化物比柴油少20%。
由于二甲醚的一些優(yōu)良特性，也被認為是柴油發(fā)動機理想的替代燃料之一。據(jù)介紹，上海交通大學(xué)、上海汽車工業(yè)(集團)總公司、上海柴油機股份有限公司和上海焦化廠正在聯(lián)合開發(fā)二甲醚燃料城市公共汽車，目標是計劃建立示范車隊，推廣二甲醚燃料汽車。太原理工大學(xué)內(nèi)燃機研究所試驗表明，二甲醚作為車用燃料比天然氣和液化氣都要清潔。
劉圣華認為，二甲醚的生產(chǎn)和應(yīng)用，是我國未來能源技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展比較有前途的領(lǐng)域之一。最近5年內(nèi)我國二甲醚市場需求量將達500～1000萬噸，其作為車用燃料有利于緩解我國柴油供應(yīng)緊張的局面，市場前景十分廣闊。
縱觀國內(nèi)外二甲醚燃料發(fā)動機研發(fā)現(xiàn)狀，劉圣華指出，在二甲醚發(fā)動機實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過程中還存在諸多問題。
首先，二甲醚燃料在常溫、常壓下為氣態(tài)，其理化特性與柴油有很大不同，需要研制并優(yōu)化適合二甲醚燃料的發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)。另外，二甲醚熱值僅為柴油熱值的64.7%，二甲醚液體密度只有柴油密度的78.5%，為了達到原柴油機的動力性，以體積計二甲醚供給量約是柴油的1.9倍。
同時，由于二甲醚理化特性引起的發(fā)動機燃料噴射和燃燒系統(tǒng)與常規(guī)柴油發(fā)動機的差異，包括發(fā)動機進氣與燃燒系統(tǒng)匹配、增壓與性能匹配等的研究將很大程度影響二甲醚發(fā)動機的整機性能。
其次，二甲醚的粘度低(為柴油的1/20)，容易使高壓供油系統(tǒng)中二甲醚泄漏，也容易使配件發(fā)生早期磨損。且二甲醚雖然對金屬無腐蝕，但對普通橡膠、塑料有腐蝕作用。針對二甲醚燃料引起的發(fā)動機部件磨損、泄漏及與可靠性相關(guān)的問題，發(fā)動機有關(guān)系統(tǒng)密封、潤滑和材料相容性及有關(guān)部件的優(yōu)化設(shè)計與定型是本研究的重點與難點。
另有與會專家指出，從現(xiàn)實的角度講，二甲醚替代柴油的可行性并不完全取決技術(shù)方面，其經(jīng)濟性即價格也是一個關(guān)鍵因素。這種經(jīng)濟性受多種因素影響，如原油價格、煤或天然氣價格、財稅政策、配套設(shè)施等。
生物柴油呼吁“新能源”待遇
那么，生物柴油是否會異軍突起呢？
清華大學(xué)教授王建昕4月2日在研討會上表示，生物柴油是繼天然氣和乙醇之后的最有可能大規(guī)模應(yīng)用的車用替代燃料之一。若要實現(xiàn)我國2020年替代能源的目標，必須盡早考慮生物柴油的應(yīng)用。
據(jù)他介紹，生物柴油同樣具有十六烷值高、硫含量低、不含芳烴、閃點高、潤滑性好等特性，是較為理想的內(nèi)燃機替代燃料。
王建昕表示，我國近年來對生物柴油的發(fā)展做了積極地推動。他介紹說，國家“十一五”863計劃中，《生物柴油汽車適應(yīng)性研究》等課題(2007～2008)已經(jīng)完成。國家發(fā)改委計劃，2010年生物柴油年產(chǎn)達到20萬噸，2020年達200萬噸。同時，生物柴油國家標準(B100)已于2008年5月頒布實施，混合燃料(BD5)的國家標準將于近期頒布。
近幾年，生物柴油曾經(jīng)經(jīng)歷過一次快速膨脹的發(fā)展階段。統(tǒng)計顯示，我國2009年生物柴油的產(chǎn)能已經(jīng)達到150萬噸(比2008年略有增長)，產(chǎn)量為30萬噸(與2008年持平)。但自2007年開始，我國確定了“不與民爭糧、油”的基本方針，叫停了用食用油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)路線。
王建昕指出，與美國和歐洲以優(yōu)質(zhì)食油(大豆油、菜籽油)為原料不同，我國目前以劣質(zhì)廢油(榨油油角、廢餐飲油)為主要原料，今后將考慮主要采用用小桐子油(麻風樹果)等野生籽油生產(chǎn)生物柴油。
同時，他介紹說，中海油與清華大學(xué)合作研究的“車用生物柴油生產(chǎn)標準和發(fā)動機適應(yīng)性”項目已于2009年11月完成。同時，中海油2010年初已開始在海南省全面推廣使用BD5柴油混合燃料。
王建昕坦言，一些研究者認為，生物柴油在燃燒中有可能產(chǎn)生甲醛、苯并芘等幾十種非常規(guī)排放物。其中甲醛，苯并芘等許多物質(zhì)為致癌和致畸形物質(zhì)，可引起各種慢性疾病和基因突變。但是到目前為止，由于測試困難，生物柴油的非常規(guī)排放還缺乏數(shù)據(jù)，有必要詳細研究。
他最后指出，目前生物柴油的瓶頸問題是資源不足，價格太高。但他表示，不能因此“畏縮不前”，應(yīng)積極采取“開源”(充分利用地溝油、廢油脂，種植野生植物、轉(zhuǎn)基因作物)，和“鼓勵”(生物柴油免稅或優(yōu)惠)措施，給予生物柴油“新能源”待遇。
對生物柴油非常規(guī)排放的初步測試表明，絕大多數(shù)非常規(guī)排放物的濃度很低，不會構(gòu)成危害；其中甲醛、乙醛、甲苯等均低于柴油的排放水平。
王建昕呼吁在目前資源不足的情況下，也應(yīng)積極進行局部地區(qū)的“示范運行”，積累經(jīng)驗；一旦資源和國際市場出現(xiàn)機遇時，可立即大規(guī)模推廣應(yīng)用。
