中国特色的煤制醇醚氢汽车发展路线(下)

　　煤可制造优良、洁净、廉价的汽车燃料

　　以高硫煤、煤层气、焦炉煤气为原料，气化成富氢的合成气，可以制造甲醇、二甲醚、氢气等汽车燃料。

　　燃料最终的能效和排放，决定于燃料和空气的混合气在发动机中燃烧的效果。混合气的主要成分是氢、碳、氧、氮、硫等，各种成分在燃烧时起不同的作用，其中氢是最好的燃料。氢和碳是燃烧成分，燃烧速度最快，是汽油的4~5倍，能快速均匀地燃烧，并且排放水，不产生碳化物。

　　在混合气中甲醇和甲烷(天然气、煤层气)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。甲醇产生的碳化合物是汽油的一半。甲醇和天然气的氢碳比是0.35，其辛烷值(汽油的标号)是110和120。乙醇和石油气氢碳比为0.25，辛烷值是103和105。汽油氢碳比为0.16，辛烷值不到90，加了抗爆剂才达到98(98号汽油)。

　　二甲醚和柴油的氢碳比分别是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%，燃油和燃气不含氧。含氧燃料燃烧时需要的空气少，带入的氮气就少(空气中氧氮比：1份氧气和4份氮气)。含氧燃料补偿了燃料的低热值，各种燃料混合气热值在2.7~3毫焦/千克之间，大致相同。甲醇与汽油的替代比由燃料的热值比2.1降到混合气热值比1.05。

　　甲醇含氧量最高，产生的氮氧化合物最低，是汽油的1/3、柴油的1/6，并且无颗粒物。煤制醇醚的含硫量为0.05ppm，是欧Ⅳ排放标准50ppm的千分之一，非常有利于尾气净化，降低最终排放污染。甲醇燃烧产生的甲醛含量，低于柴油，高于汽油。美国甲醇研究院测试，燃油的致癌度是甲醇的3~5倍。甲醛的排放处理是醚醇和油气共同的任务，可用尾气氧化处理。

　　甲醇的毒性可以防范。事物总有两重性的，优缺点并存，要发挥优良特性，减避不良特性。我国有几十年甲醇生产经验和20多年甲醇汽车的示范和使用的管理经验，而且甲醇是通用的传统化工产品，已有管理规章制度。北京医科大学对接触甲醇和不接触甲醇的两组各30人，连续3年进行动态跟踪观察，结果显示：在内科检查中，健康无明显危害，尿中甲酸、甲醛含量无明显增高，临床上未显示毒性作用；在眼科检查中，视野、眼底、晶体无异常，视力无变化。另外很能说明问题的一点是，我国甲醇厂没有甲醇职业病。还有一点需要说明的是，甲醇在人体内自然存在，大约每公斤体重0.6毫克。每天吃水果、蔬菜和酒精饮料，每公斤体重大约就吃进0.3~1.1毫克。在极端情况下，甲醇误饮中毒还可用解毒药急救，市面上有售。

　　煤及其二次能源是“最经济的能源”。进口1亿吨石油的资金，可建设年产1亿多吨当量石油的甲醇厂。目前，高硫煤、煤层气、焦炉气制二次能源，投资成本最低。煤矿投资每吨几百元，成品煤每吨一二百元，高硫煤几十元，煤层气和焦层气更廉价。高硫煤及气体制氢和发电的投资、成本也是最低的。燃料用户愿用廉价燃料，企业愿建设和生产投入少、产出多、市场大的燃料，因此，高硫煤及气体制醇醚氢燃料最具经济竞争力。

　　可以说，煤制能源势必压低油价，减少进口，利国利民，最适合社会主义初级阶段的经济水平。如果进口石油按每桶100美元计，7桶为1吨，人民币汇率按6.5算，1亿吨石油是4550亿元。如果建设年产2亿吨的甲醇厂，其投资是4000亿元，每年替代当量石油1亿多吨。每年增加1亿多吨煤，对煤的产量、运输、污染都无大影响。 

　　发展三种主导汽车：普通醇醚汽车、高压缩比醇氢汽车和氢气内燃机汽车20多年来，我国经过“五次国家研究工程”和自主发展，逐步形成了醇醚氢汽车体系。它可分为三个方面：一是普通醇醚汽车，二是高压缩比醇氢汽车，三是氢气内燃机汽车。下面我们对这三种醇醚氢汽车进行分析：甲醇汽油和甲醇柴油作为车用替代燃料最易推广，国内有各种比例的掺烧，M15汽油、柴油用得较多。用它代替15%的燃油，不用改变汽车发动机构造，可尽快推广。它的能效和排放稍好于燃油和乙醇汽油。为使甲醇与燃油互溶，可采用甲醇汽油助溶添加剂。目前我国自主研制成功了甲醇柴油助溶添加剂，攻克了甲醇柴油掺烧的难题。

　　普通醇醚汽车优于燃油汽车。我国“七五”以来长期试用M100，全部替代汽油，替代比为1.5~1.6，排放效果好，不排放苯和丁烯，致癌度降低2/3。它可用于在用车和在产车改造，改造费用与燃气汽车和汽油车排放升级基本相同。如果改造加油站，约需2万元，新建一个“罐系统”需要30万元。在与汽油并存时期和地区，为增加汽车行驶的灵活性，可发展双燃料汽车。为防止甲醇的冷启动困难和腐蚀、溶涨方面的问题，可采用燃油冷启动或半导体陶瓷片预热甲醇的方法。对一般受甲醇浸泡腐蚀的零件，可采用耐腐蚀添加剂。对燃烧室周围受高温燃烧腐蚀的气门、气门座和第一活塞环，可采用一般机械上常用的耐腐蚀材料和表面处理技术。此外，我国还研制了耐甲醇橡胶和甲醇专用润滑油。需要说明的是，易腐蚀、溶涨的都是小零件，价值很低。另外，二甲醚十六烷值高，可代替柴油，其能效、排放好于柴油，无颗粒，超低排放，易压缩液化，与液化石油气相似。

　　高压缩比醇氢汽车优于混合动力汽车。目前汽油机改造已达到压缩比12(大众公司开发的桑塔纳甲醇汽车，压缩比由汽油机的8.5提高到12.5；国内已开发出几种压缩比为12的发动机)，自然吸气，功率提高20%，升功率达60多千瓦，全部替代汽油，替代比1.3，排放又有降低。同时发挥高辛烷值和重整富氢气的两个优势，可达到高效能、低排放的综合效果。我们需要专门开发甲醇的合理压缩比醇氢汽车来作为一种主导汽车，而混合动力汽车只是蓄能节油而不能全部替代汽油，节油和排放效果由路段、时段的拥堵程度而定。我们在与丰田公司汽车研究所所长进行“醇氢汽车与混合动力汽车的比较”时，他说：“混合动力汽车在公路上是没有效果的。”有效使用范围受限，则不能成为广泛用途的汽车。另外，混合动力汽车技术和结构复杂，成本高、投资大、维修费用高。而高压缩比醇氢汽车可全部替代汽油，利用内燃机技术和生产基础，技术和结构可靠、简单，投资少、成本和维修费用低、寿命长，在城市和公路上普遍有效，在综合节能、减排、经济上优于混合动力汽车。高压缩比醇氢技术也可发展混合动力汽车，有可能成为甲醇汽车的一个小批量的品种。

　　氢气内燃机汽车接近零排放，优于燃料电池汽车。氢气是惟一不产生碳化合物的汽车燃料，是公认的21世纪汽车清洁燃料的目标。但氢气储运系统的建设投资大，周期长，不易普及。为此可分两步走：第一，先发展富氢合成气汽车；富氢合成气是制造甲醇、二甲醚的原料气，投资最低，以其节省的投资，自建气体供应站；第二，将富氢合成气脱去一氧化碳成为氢气，发展成氢气站。氢气内燃机汽车排放接近零，可先于燃料电池汽车进入市场。另外，氢气内燃机汽车可利用现有内燃机大量生产的基础，成熟可靠、寿命长、投资省，成本低，维修方便，费用低，易推广。相比之下，电动汽车有电的衰退、寿命短和成本高的难题，要建立全新的生产和维修系统；燃料电池大量用铂，而我国贫铂，99%进口。因此，氢气内燃机汽车势必将先于燃料电池汽车进入市场。当燃料电池汽车成熟而能被广大消费者接受时，氢气也可用于燃料电池汽车。

　　汽车是大量生产和广泛使用的流动性交通工具，要以最少的品种供应、维修系统满足生产和使用的需要，以达到最优的经济效果和最大的方便性，研究和探索要多方向，生产和使用成本必须最小化。汽车的发展需要有一个长久的稳定期，以便不断研究改进、完善提高，像燃油汽车那样成为一个时代的先进汽车。

　　综上所述，我国宜发展三种主导汽车：凡是有供应氢气条件的地方，使用氢气内燃机汽车；凡是能与城市燃气共同供应二甲醚的地方，使用二甲醚汽车；其他地方，可利用甲醇液体储运的方便性，使用高压缩比醇氢汽车。

　　煤制醇醚氢燃料汽车的规划和推广

　　首先，建议国家要制定长期发展的专项规划：一是列入国家能源、化工、汽车长期规划。能源化工是汽车燃料的源泉，醇醚氢燃料是汽车的好“粮食”，需要从矿山、燃料到汽车统一规划。建设绿色矿山，煤气化多联生产、管道运输，可使醇醚氢汽车实现全过程综合高效洁净。二是制定醇醚氢汽车长期发展专项规划。如果2020年发展醇醚氢汽车5000万辆，就可替代汽柴油1亿吨。三是用进口石油的资金发展本国煤制醇醚氢燃料。进口1亿吨石油的资金，可建设年产1亿吨当量石油的甲醇基地，并可再制成二甲醚和氢气。

　　其次，建议制定3年的紧急方案：——复苏一批小煤矿。前国家安全生产监督管理局局长李毅中曾表示，经过严格审查，全国计划可复苏1万个小煤矿。

　　——改造一批化肥厂，加速建成一批醇醚厂。执行原国务院总理朱矪基2001年7月12日对原国家经贸委“关于发展甲醇燃料的报告”的批示，规划、改造一批6万~20万吨中型化肥厂。目前化肥厂能力过剩，这样做有利于结构调整。同时，加速在建和批准建设醇醚厂的进度。

　　——改造一批加油站。在现有加油站进行改造或增加一个甲醇罐系统。恢复的液化石油气站改用二甲醚，或建设与城市燃气共用的二甲醚站。

　　——尽快完成整套国家标准制定工作，以利推广。

　　——确定首批推广的省市。将已开展和愿意开展甲醇汽车试点的省市定为推广重点，同时在发改委确定推广乙醇燃料的省市，进行甲醇、乙醇共同替代石油。

　　——掺烧开路，在用车改造先行，在产车改造和新车开发跟上。掺烧可最有效地普遍推广；在用车改造可大量替代汽柴油；在产车改造可提高节能减排水平；新车研发可保证汽车业持续发展。这些可列入国家技术发展规划。

　　——实行公平合理的支持政策。政府对各种燃料和汽车，给予公平合理的政策和资金支持。