记者从天津大学获悉,由该校内燃机燃烧学国家重点实验室姚春德教授领衔的,内燃机替代燃料创新团队经过十多年的科研攻关,已经形成了一套较为成熟的甲醇替代柴油的关键技术及理论,全国12省2市百余辆试验用车正在应用。近日,该项成果获得了教育部高校科研优秀成果奖技术发明类二等奖。
呼啸而过的大卡车,卷起了满地尘埃,留下了浓重的柴油味,让人掩鼻皱眉。商用重型柴油车因为排量大、工作时间长,是重要的空气污染源。用甲醇部分替代柴油,则可以有效提高柴油的燃烧效率,同时减少重型柴油车的排放。
甲醇是内燃机的清洁燃料,其生产原料广泛、产能富余,生产技术成熟,燃烧清洁、加注和运输都很方便。但是,甲醇却难以直接应用于柴油机。一是它的热值低,就像秸秆或者树叶燃烧起来完全无法和木柴或者煤炭媲美一样,非常“不禁烧”。此外,甲醇在柴油机上应用还存在诸多难点,如难压燃,其着火温度是柴油的一倍以上;蒸发性差,15℃以下不蒸发,与柴油不相溶;此外,还有一定的腐蚀性。
姚春德领衔的内燃机替代燃料创新团队,采用发动机用纯柴油起动,热机后采用双燃料方式工作,解决了甲醇难压燃和冷启动以及甲醇与柴油不相溶、甲醇蒸发性差的难题。其特点是,甲醇进气管喷入、柴油引燃甲醇混合气、柴油甲醇实时最优配比,而更为方便的是,发动机结构无需改变。
该技术目前已达到甲醇的最大替代率45.6%,平均替代率32.7%,而燃料效率提高8.7%,最高值由原机的43.4%增加到47.6%。同时,甲醇与柴油掺烧后,明显加快了燃烧速度,减少燃烧中的炭烟生成,打破了柴油机氮氧化物与颗粒物排放此消彼长的魔咒。
目前该技术已和中国重汽、华菱汽车、陕重汽、东风汽车等合作,试验车已在12省2市部分地区得到应用。姚春德给记者算了一笔账:如果这项技术推广至全国所有商务重型柴油车,按照该技术能达到的30%的平均甲醇替代率来进行计算,用甲醇替代30%的柴油消耗量,就意味着每年节省柴油4800万吨(以2016年柴油消耗量1.6亿吨计);按照甲醇对柴油的平均替换比1.5(也就是替换1吨柴油需要1.5吨甲醇)来计算,则每年消耗的甲醇量为7200万吨,这对于缓解我国的石油能源紧缺、充分发挥甲醇的过剩产能具有重大意义。同时,按照甲醇均价2000元/吨算,柴油均价6500元/吨算,每年可以节省燃油成本1720亿元。