中國特色的煤制醇醚氫汽車發展路線(下)

　　煤可制造優良、潔凈、廉價的汽車燃料

　　以高硫煤、煤層氣、焦爐煤氣為原料，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動機中燃燒的效果。混合氣的主要成分是氫、碳、氧、氮、硫等，各種成分在燃燒時起不同的作用，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(汽油的標號)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，加了抗爆劑才達到98(98號汽油)。

　　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%，燃油和燃氣不含氧。含氧燃料燃燒時需要的空氣少，帶入的氮氣就少(空氣中氧氮比：1份氧氣和4份氮氣)。含氧燃料補償了燃料的低熱值，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，產生的氮氧化合物最低，是汽油的1/3、柴油的1/6，并且無顆粒物。煤制醇醚的含硫量為0.05ppm，是歐Ⅳ排放標準50ppm的千分之一，非常有利于尾氣凈化，降低最終排放污染。甲醇燃燒產生的甲醛含量，低于柴油，高于汽油。美國甲醇研究院測試，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，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，優缺點并存，要發揮優良特性，減避不良特性。我國有幾十年甲醇生產經驗和20多年甲醇汽車的示范和使用的管理經驗，而且甲醇是通用的傳統化工產品，已有管理規章制度。北京醫科大學對接觸甲醇和不接觸甲醇的兩組各30人，連續3年進行動態跟蹤觀察，結果顯示：在內科檢查中，健康無明顯危害，尿中甲酸、甲醛含量無明顯增高，臨床上未顯示毒性作用；在眼科檢查中，視野、眼底、晶體無異常，視力無變化。另外很能說明問題的一點是，我國甲醇廠沒有甲醇職業病。還有一點需要說明的是，甲醇在人體內自然存在，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“最經濟的能源”。進口1億噸石油的資金，可建設年產1億多噸當量石油的甲醇廠。目前，高硫煤、煤層氣、焦爐氣制二次能源，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。高硫煤及氣體制氫和發電的投資、成本也是最低的。燃料用戶愿用廉價燃料，企業愿建設和生產投入少、產出多、市場大的燃料，因此，高硫煤及氣體制醇醚氫燃料最具經濟競爭力。

　　可以說，煤制能源勢必壓低油價，減少進口，利國利民，最適合社會主義初級階段的經濟水平。如果進口石油按每桶100美元計，7桶為1噸，人民幣匯率按6.5算，1億噸石油是4550億元。如果建設年產2億噸的甲醇廠，其投資是4000億元，每年替代當量石油1億多噸。每年增加1億多噸煤，對煤的產量、運輸、污染都無大影響。 

　　發展三種主導汽車：普通醇醚汽車、高壓縮比醇氫汽車和氫氣內燃機汽車20多年來，我國經過“五次國家研究工程”和自主發展，逐步形成了醇醚氫汽車體系。它可分為三個方面：一是普通醇醚汽車，二是高壓縮比醇氫汽車，三是氫氣內燃機汽車。下面我們對這三種醇醚氫汽車進行分析：甲醇汽油和甲醇柴油作為車用替代燃料最易推廣，國內有各種比例的摻燒，M15汽油、柴油用得較多。用它代替15%的燃油，不用改變汽車發動機構造，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。

　　普通醇醚汽車優于燃油汽車。我國“七五”以來長期試用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車改造，改造費用與燃氣汽車和汽油車排放升級基本相同。如果改造加油站，約需2萬元，新建一個“罐系統”需要30萬元。在與汽油并存時期和地區，為增加汽車行駛的靈活性，可發展雙燃料汽車。為防止甲醇的冷啟動困難和腐蝕、溶漲方面的問題，可采用燃油冷啟動或半導體陶瓷片預熱甲醇的方法。對一般受甲醇浸泡腐蝕的零件，可采用耐腐蝕添加劑。對燃燒室周圍受高溫燃燒腐蝕的氣門、氣門座和第一活塞環，可采用一般機械上常用的耐腐蝕材料和表面處理技術。此外，我國還研制了耐甲醇橡膠和甲醇專用潤滑油。需要說明的是，易腐蝕、溶漲的都是小零件，價值很低。另外，二甲醚十六烷值高，可代替柴油，其能效、排放好于柴油，無顆粒，超低排放，易壓縮液化，與液化石油氣相似。

　　高壓縮比醇氫汽車優于混合動力汽車。目前汽油機改造已達到壓縮比12(大眾公司開發的桑塔納甲醇汽車，壓縮比由汽油機的8.5提高到12.5；國內已開發出幾種壓縮比為12的發動機)，自然吸氣，功率提高20%，升功率達60多千瓦，全部替代汽油，替代比1.3，排放又有降低。同時發揮高辛烷值和重整富氫氣的兩個優勢，可達到高效能、低排放的綜合效果。我們需要專門開發甲醇的合理壓縮比醇氫汽車來作為一種主導汽車，而混合動力汽車只是蓄能節油而不能全部替代汽油，節油和排放效果由路段、時段的擁堵程度而定。我們在與豐田公司汽車研究所所長進行“醇氫汽車與混合動力汽車的比較”時，他說：“混合動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，混合動力汽車技術和結構復雜，成本高、投資大、維修費用高。而高壓縮比醇氫汽車可全部替代汽油，利用內燃機技術和生產基礎，技術和結構可靠、簡單，投資少、成本和維修費用低、壽命長，在城市和公路上普遍有效，在綜合節能、減排、經濟上優于混合動力汽車。高壓縮比醇氫技術也可發展混合動力汽車，有可能成為甲醇汽車的一個小批量的品種。

　　氫氣內燃機汽車接近零排放，優于燃料電池汽車。氫氣是惟一不產生碳化合物的汽車燃料，是公認的21世紀汽車清潔燃料的目標。但氫氣儲運系統的建設投資大，周期長，不易普及。為此可分兩步走：第一，先發展富氫合成氣汽車；富氫合成氣是制造甲醇、二甲醚的原料氣，投資最低，以其節省的投資，自建氣體供應站；第二，將富氫合成氣脫去一氧化碳成為氫氣，發展成氫氣站。氫氣內燃機汽車排放接近零，可先于燃料電池汽車進入市場。另外，氫氣內燃機汽車可利用現有內燃機大量生產的基礎，成熟可靠、壽命長、投資省，成本低，維修方便，費用低，易推廣。相比之下，電動汽車有電的衰退、壽命短和成本高的難題，要建立全新的生產和維修系統；燃料電池大量用鉑，而我國貧鉑，99%進口。因此，氫氣內燃機汽車勢必將先于燃料電池汽車進入市場。當燃料電池汽車成熟而能被廣大消費者接受時，氫氣也可用于燃料電池汽車。

　　汽車是大量生產和廣泛使用的流動性交通工具，要以最少的品種供應、維修系統滿足生產和使用的需要，以達到最優的經濟效果和最大的方便性，研究和探索要多方向，生產和使用成本必須最小化。汽車的發展需要有一個長久的穩定期，以便不斷研究改進、完善提高，像燃油汽車那樣成為一個時代的先進汽車。

　　綜上所述，我國宜發展三種主導汽車：凡是有供應氫氣條件的地方，使用氫氣內燃機汽車；凡是能與城市燃氣共同供應二甲醚的地方，使用二甲醚汽車；其他地方，可利用甲醇液體儲運的方便性，使用高壓縮比醇氫汽車。

　　煤制醇醚氫燃料汽車的規劃和推廣

　　首先，建議國家要制定長期發展的專項規劃：一是列入國家能源、化工、汽車長期規劃。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、燃料到汽車統一規劃。建設綠色礦山，煤氣化多聯生產、管道運輸，可使醇醚氫汽車實現全過程綜合高效潔凈。二是制定醇醚氫汽車長期發展專項規劃。如果2020年發展醇醚氫汽車5000萬輛，就可替代汽柴油1億噸。三是用進口石油的資金發展本國煤制醇醚氫燃料。進口1億噸石油的資金，可建設年產1億噸當量石油的甲醇基地，并可再制成二甲醚和氫氣。

　　其次，建議制定3年的緊急方案：——復蘇一批小煤礦。前國家安全生產監督管理局局長李毅中曾表示，經過嚴格審查，全國計劃可復蘇1萬個小煤礦。

　　——改造一批化肥廠，加速建成一批醇醚廠。執行原國務院總理朱矪基2001年7月12日對原國家經貿委“關于發展甲醇燃料的報告”的批示，規劃、改造一批6萬~20萬噸中型化肥廠。目前化肥廠能力過剩，這樣做有利于結構調整。同時，加速在建和批準建設醇醚廠的進度。

　　——改造一批加油站。在現有加油站進行改造或增加一個甲醇罐系統。恢復的液化石油氣站改用二甲醚，或建設與城市燃氣共用的二甲醚站。

　　——盡快完成整套國家標準制定工作，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的省市定為推廣重點，同時在發改委確定推廣乙醇燃料的省市，進行甲醇、乙醇共同替代石油。

　　——摻燒開路，在用車改造先行，在產車改造和新車開發跟上。摻燒可最有效地普遍推廣；在用車改造可大量替代汽柴油；在產車改造可提高節能減排水平；新車研發可保證汽車業持續發展。這些可列入國家技術發展規劃。

　　——實行公平合理的支持政策。政府對各種燃料和汽車，給予公平合理的政策和資金支持。