摘 要 本文研究了新型的能源代用燃料汽车—二甲醚燃料汽车,分析了二甲醚燃料的特性并得出二甲醚燃料汽车的特性,同时指出了一些发展的问题,而这也是今后研究和发展的方向。
关键词 代用燃料 二甲醚 特性
中图分类号:TQ223.24 文献标识码:A
1概述
随着人民生活水平的提高,人类对能源的需求日益增长,特别是对清洁燃料的需求将更加迫切。我国能源总的特征是富煤、少油、有气,从可持续发展的战略观点出发,以天然气或煤出发生产清洁的二甲醚等燃料,作为石油资源的补充,对我国具有十分重要的战略意义。
2二甲醚燃料的特性
二甲醚,又称作甲醚,简称DME,是最简单的脂肪醚。作为一种新兴的基本化原料,其挥发性能极好,液态密度大,混合气热值高,十六烷值大,含氧量大,这些特性使其具有良好的燃烧性能、高的热效率,无残渣、无黑烟、燃烧安全,是城市煤气、液化气的最佳替代品,是一种具有广阔发展前景的清洁燃料”。
3二甲醚燃料汽车的特性
随着我国经济的快速发展,我国机动车保有量迅速增加,随之而来的机动车辆尾气排放也成为城市大气污染的主要来源,可见清洁性车用二甲醚燃料将有很大的发展空间。
3.1二甲醚燃料汽车的动力特性
二甲醚的低热值为28.4 MJ/kg,为柴油的67.7%,要达到与柴油相当的动力水平,需在每次循环中加大其供给量。但二甲醚在化学当量混合时的热值比柴油高5%(二甲醚理论混合气热值为3066.7kJ/kg,柴油的混合气热值为2911kJ/kg),因此,在同一台发动机中只要每次循环中增大二甲醚的循环供给量,其产生的功率即可大于使用纯柴油的发动机功率。
3.2 二甲醚燃料燃烧效率分析
由于二甲醚本身含氧,含氧质量高达34.8%,其理论燃烧温度可达2250℃,燃烧性能较好。以燃烧反应分子式与乙烷作比较,二甲醚燃烧反应分子式如下:
从燃烧反应分子式来看,在燃烧温度不太高的情形下,若反应前后理论空气量不变,由于二甲醚本身所含的氧并未参与氧化反应,致使燃烧过程中降低了二甲醚生成的燃烧热,进而影响热效率。但是,在产生同等有效功的情况下,二甲醚燃烧反应降低了不参与反应的空气量,减少了热损失,相当于提高了二甲醚的热效率。
3.3 二甲醚燃料汽车的排放特性
国外研究结果表明,燃用二甲醚燃料的发动机,仅需对原柴油机的燃油系统进行相应改造,使其喷射压力降低到20~30 MPa,在保持原柴油机高热效率和同样输出功率、扭矩及燃油经济性的前提下,不采用任何废气再循环系统和废气处理装置,氮氧化物就能大幅降低。若卡车和大客车柴油机普遍采用二甲醚燃料,则发动机氮氧化物、微粒、一氧化碳、非甲烷烃和醛类有害物排放可全面满足世界上最严格的美国加里弗尼亚州中型车超低排放车(ULEV)标准,且发动机燃烧噪声可降低10 dB(A)左右(见表1)。
4车用二甲醚燃料应用存在的问题
我国车用二甲醚燃料应用还处于起步阶段,大规模推广仍需解决大量问题。
(1)生产工艺有待优化。虽然我国已掌握二甲醚生产技术,并建成多套生产装置,但当前所面临的最大挑战仍是开发高效、低耗、环保的二甲醚生产技术,所以还需要进一步加强高效催化剂的研发和合成反应器优化设计两个环节。
(2)物流配送有待发展。在现有的几种运输方式中,由于目前全国尚未建成一条醇醚输送管道,醇醚产品不可能通过最廉价的管道实现运输。按照铁路部门的规定,二甲醚尚不能通过铁路装罐运输。同时,绝大多数醇醚企业也享受不到水运的便利。
(3)标准缺失影响发展。二甲醚相关标准的缺失也是影响其发展的重要因素。据介绍,二甲醚的质量标准目前有两个:一是2007年4月13日国家发改委发布的二甲醚行业产品标准;二是2007年8月21日原建设部颁布的《城镇燃气用户二甲醚标准》,但这只是行业标准,并没有明确的产品名称和针对液化气掺烧二甲醚的标准。
5结语
我国能源的开发利用面临着经济增长和环境保护的巨大压力,结合世界能源形势以及我国的资源特点,车用二甲醚燃料替代能源利用,特别是非石油基燃料的煤基二甲醚是一种重要的清洁能源和环保产品,二甲醚清洁燃料非常适合我国的能源结构,这对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重大战略意义。
参考文献
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