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替代柴油的理想能源

作者：cad 提交日期：2008-12-2| 分类: | 访问量：

替代柴油的理想能源

二甲醚是一种新型能源，二甲醚理化性质：
外观与性状：无色易液化气体，有醚类特有的气味。
pH值：6-7
熔点（℃）：－141.5 　　
相对密度（水=1）：0.661（20/4℃）
沸点（℃）：－24.9
蒸气密度(kg/m3)：1. 917～1. 918（298 .16 k，1 atm）
饱和蒸气压（kPa）：533.2（20℃）燃烧热（kJ/mol）：1455
临界温度（℃）：128.8　临界压力（MPa）：5.33
辛醇/水分配系数的对数值：0.1
闪点（℃）：－41.4（开杯法）爆炸上限%（V/V）：17.5
引燃温度（℃）：350 爆炸下限%（V/V）：3.5
溶解性：有良好的混溶性，能溶于水、醇、乙醚等。
其他理化性质：有惰性，无腐蚀性，燃烧时火焰略带光亮。
稳定性：稳定
禁配物：强氧化剂、强酸、卤素
避免接触的条件：明火、高热
聚合危害：不聚合
分解产物：CO　、CO2
执行标准：Q/LJT001—2004

主要用途：
1)替代汽油、柴油
由于石油资源不可再生，世界范围内都在研究开发未来汽车代用燃料。未来二甲醚应用的最大的潜在市场是作为柴油代用燃料。相比而言，常规发动机代用燃料如液化石油气、天然气、甲醇等的十六烷值都小于10，只适合于点燃式发动机。十六烷值含量是柴油燃烧性能的重要指标，二甲醚的十六烷值高于柴油，具有优良的压缩性，非常适合压燃式发动机。研究表明，使用二甲醚为燃料，仅需对原柴油机的燃油系统稍作改进。在保持原柴油机效率、同样的输出功率、扭矩及燃油经济性的前提下，不用任何废气再循环系统和废气处理装置，氮氧化物就能大幅度降低，达到2.5g/(kW/h)以下，同时，控制氮氧化物和微粒排放的矛盾不复存在，碳烟排放为零，没有任何加速烟度，微粒排放也大幅降低。二甲醚成本低于柴油，并且成本和污染都低于液态丙烷等低污染替代燃料。使用二甲醚，尾气无需催化转化处理，实现无烟燃烧，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加利福尼亚燃料汽车超低排放尾气的要求，并可降低发动机噪音，是理想的柴油发动机洁净燃料.
据日本钢管公司用二甲醚在柴油车上的试验（仅改造燃料喷射系统），发动机性能和排气指标均低于或等同于柴油。国内西安交通大学也在进行二甲醚作柴油代用燃料的发动机试验研究，并与一汽合作开发了我国第一辆改用二甲醚的柴油发动机汽车，并进行了试验。实施表明，使用二甲醚后可使发动机功率提高10%－15%，热效率提高2%－3%，噪音降低10%－15%。与柴油机相比，燃用二甲醚后，发动机完全消除了碳烟排放，氮氧化物排放降低50%～70%，未燃碳氢排放降低30%，CO排放降低20%，排放指标不仅满足欧洲Ⅱ和Ⅲ标准，而且接近欧洲将于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。
我国已成为汽车大国，汽车保有量增长也刺激了国内车用柴油需求的快速增长。由于国内柴油供需矛盾突出，我国每年都要大量进口柴油。用二甲醚取代柴油，如果按取代率5%计算，2005年约替代柴油415万吨，2010年约替代500万吨，可见二甲醚作为汽车燃料的市场前景广阔。不久的将来，二甲醚做车用燃料的市场将会超过民用市场规模。

在国内，我们的二甲醚发动机和汽车研究与发达国家几乎同步，上海交通大学、西安交通大学近十年来相继开展了二甲醚燃料喷雾和燃烧特性、发动机和汽车研究，并分别研制出了低排放的二甲醚燃料汽车。
上海交通大学选择上海公交客车的主要机型-上海柴油机股份有限公司生产的6114柴油机作为开发母机, 在6114柴油机上，进行燃用二甲醚燃料燃烧与排放控制研究，优化发动机运行参数和发动机燃烧系统，开发二甲醚发动机。研究表明：所有转速范围内，二甲醚发动机外特性转矩比原柴油机都大，相应功率也增加。特别当在发动机转速低于1400r/min时，二甲醚发动机的的转矩提高较大。低速大转矩对于起停频繁城市公交特别有利。
上海交通大学改装的二甲醚发动机经国家重型汽车质量监督检测中心检测：排气污染远优于欧Ⅲ限值。
D6114ZLQB二甲醚机欧Ⅲ试验结果

序号检验项目
欧Ⅲ限值
检验结果
符合性判定

1
CO(g/kW·h）
2.1
0.787
符合

2
HC(g/kW·h）
0.66
0.129
符合

3
NOx(g/kW·h）
5.0
4.014
符合

4
PM(g/kW·h）
0.10
0.050
符合

西安交通大学汽车系2000年已开发出国内首辆超低排放二甲醚汽车，行驶起动容易，换档自如；在城市繁忙路段频繁加减速、崎岖不平路面能稳定行驶，未出现熄火，气阻现象。具有良好的爬坡性能。原柴油车最高时速为95-100km/h，而二甲醚汽车最高时速可达到120km/h，表明二甲醚汽车具有更好的动力性。

二甲醚应用

燃料级二甲醚

2004年12月21日由国家检测站进行了排放检测，结果如下：
表1 CA498车用二甲醚发动机ESC 13工况下的检测结果

　
CO
HC
NOx
PM

欧3限值
2.1
0.6
5.0
0.1

二甲醚发动机的排放测量值*
0.35
0.515
3.962
0.028

二甲醚发动机的排放测量值**
0.529
0.512
3.966
0.042

*二甲醚发动机的动力性调整为与原柴油机一样
*二甲醚发动机的动力性调整为略高于原柴油机,转矩大25N.m,功率在3200r/min时大2kW
2005年6月在西安市汽车检测站进行了噪声检测，结果表明：
车外加速噪声平均降低3.8 dB（A）；
车内匀速噪声平均降低0.6 dB（A）；
车内定置怠速平均降低1.6 dB（A）；
车内加速及最高转速降低0.6 dB（A）
2005年7月21日,全国清洁汽车行动协调领导小组办公室在西安主持召开了由一汽集团大连柴油机厂、西安交通大学和无锡油泵油嘴研究所联合承担的“清洁汽车关键应用技术研究开发及示范应用”项目中“二甲醚汽车的研究开发”验收会，验收专家组认为：
课题承担单位围绕二甲醚汽车的核心技术，开展了适合于低粘度、低沸点二甲醚发动机的高低压燃料供给系统、二甲醚发动机燃烧系统参数优化、二甲醚汽车提高动力性和降低排放等研究，成功开发出高效低污染的二甲醚发动机及整车。经检测，二甲醚发动机达到了欧Ⅲ排放标准要求。二甲醚汽车样车目前已累计行驶超过4500km，经济性和动力性良好。同时，经噪声检测，发动机燃烧噪声和整车的加速行驶车外噪声与原柴油机/车相比

有明显降低。
该课题在二甲醚发动机及汽车的研究领域已发表论文52篇，申报专利5项。具有完全自主的知识产权，专家组建议进一步开展产业化研究，为我国能源多元化和代用燃料汽车的发展做出贡献。

2)替代液化石油气
二甲醚是取代液化气的一种理想的清洁燃料，可替代煤气、液化石油气用于民用燃料。二甲醚是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品，并且燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低，二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量，纯度超过95%二甲醚可直接作为替代液化气的燃料使用。二甲醚常温下蒸气压力为0.5MPa，同等温度下，二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，因而其贮存、运输比液化石油气更安全；二甲醚在空气中爆炸下限比液化石油气高一倍，因此在使用过程中，也比液化石油气安全；若二甲醚单独用作燃料，其压力等级符合液化气要求，可用现有的液化气罐集中统一罐装，灶具也可与液化气灶具通用。二甲醚还可以以一定比例掺入到城市煤气或天然气中作为调峰之用，并可改善煤气质量，提高热值。虽然二甲醚热值比液化气低，但由于二甲醚自身含氧，在燃烧过程中所需空气远低于液化气，因此二甲醚预混气热值及理论燃烧温度均高于液化石油气。除单独使用外，将二甲醚、甲醇、水（不外加，来自原料甲醇及甲醇制二甲醚反应）及其他组分混合可配成稳定燃料——醇醚燃料。我国自1990年开始大量进口液化石油气，伴随着南方沿海地区需求迅速膨胀，年进口量从1990年的11.7万吨增加到2000年的482万吨，年均增长率高达45%。由于中国陆上大型液化石油气冷冻库陆续建设投产，预计未来一段时间内液化石油气进口量将持续大幅增长。以今后液化石油气年进口增长率7%计算，仅取代进口液化石油气一项，2005年就需燃料级二甲醚约680万吨，2010年需950万吨。即使二甲醚只能取代其中一部分，其需求量也相当可观。

3)替代乙炔
随着二甲醚在化工、燃料方面的广泛应用，它作为气焊、气割气，代替传统的气焊、气割气乙炔已越来越受到人们的青睐。乙炔替代气的使用源于1970年，当时美国在丙烷气中添加助燃添加剂，开始在工业上代替乙炔气用于金属焊接和切割，80年代基本代替乙炔气，到90年代美国几乎没有使用乙炔气作为切割气使用了。近几年来我国在金属气焊、切割行业也逐步采用丙烷气、液化气、天然气作为切割气，但目前乙炔仍然占90%左右。与乙炔相比，无论从安全、环保、燃料费用，切割质量、切割速度等方面衡量，二甲醚都是比较理想的气割气代替燃料

二甲醚燃料的应用前景

二甲醚在替代汽车和民用燃料领域有着很好的市场前景，据预测，未来5年国内将有500万吨～1000万吨的市场需求。但要想在新一轮的能源结构调整中占据一席之地，仍需突破自身技术难题，降低成本，同时需要国家政策积极扶持。阻碍二甲醚大量进入这一市场的原因主要有两个，一是市场的认可程度，二是价格因素。目前，国内生产厂家已在成本控制上取得较好进展。如果生产成本能够得到合理控制，它与柴油和民用液化石油气相比，完全具有成本优势和竞争力。
二甲醚已具备了大规模开发的前提，如果生产成本可大幅下降，它的下游应用领域会进一步拓展。其作为传统能源的补充，代替汽油、柴油、液化气、天然气等传统能源已不再是遥远的梦想。

能普及么