二甲醚——解决中国能源安全与环境保护之路
作为世界上人口最多的国家,我国正面临能源和环境的双重巨大压力,二甲醚简称(DME),是一种无毒含氧燃料,它可从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取。二甲醚有望成为我国石油替代的重要途径,解决我国油品短缺矛盾和能源安全问题,对于我国经济发展与环境保护具有重大战略意义。
1,二甲醚是新型二次能源
二甲醚是一种无毒含氧燃料,常温常压下为气态,常温下加压到0.5Mpa液化,易于储藏与输运,二甲醚能从煤、煤气层、天然气、生物质等多种资源制取,二甲醚作为一种新型二次能源具有巨大的发展潜力和市场前景,它能实现高效清洁燃烧,可广泛用于汽车、燃气轮机、锅炉、小型热电冷联供、发动机热泵、燃料电池及家庭灶具、热水器等。
我国煤炭资源储量丰富,是世界第一煤炭生产与消费国。我们可以构想,在未来,将污染严重的煤炭,转化为洁净的二甲醚,供给本地的能源消费,来改善西部地区环境,保护生态,同时用油罐车运输二甲醚到资源贫乏东部地区,形成一个新的二甲醚能源经济。二甲醚有望成为我国石油替代的重要途径,解决我国油品短缺矛盾和能源安全问题。
2,二甲醚燃料的发展现状
近年来,二甲醚已成为国际石油替代途径与新型二次能源的热点课题,引起欧美、日韩等国政府和专家高度关注与重视。为了促进二甲醚清洁燃料的发展,2001年成立了国际二甲醚联合会简称IDA,在日、韩等国也相继成立了本国的二甲醚联合会。2004年第一届国际二甲醚大会和亚洲第一届国际二甲醚大会分别在巴黎和东京举行,2005年9月第二届DMED大会在上海交通大学成功举行。
二甲醚燃料的环保性和对国家安全的重要性已引起我国政府有关部门的高度重视,发展二甲醚已列入国家中长期科技发展规划,国家科技部、教育部、国家自然科学基金委、中科院和政府有关部门已经先后启动了一批二甲醚制备技术和二甲醚发动机、汽车研发项目。我国山东、陕西、四川、内蒙古、新疆、上海等地已建成或正在建成一批规模不等的二甲醚制造基地。
二甲醚作为二次能源的生产成本,取决于二甲醚燃料制造工艺和生产规模,二甲醚的生产成本约为1572元/t。由于It柴油和1.48t二甲醚在价格上具有较强的竞争力。
二甲醚的推广应用,将以作为汽车燃料替代柴油、替代民用液化石油气为切入点,刺激二甲醚生产与应用,进一步扩展到小型热冷电装置、发动机热泵、燃气轮机发电、燃料电池等。
3,二甲醚汽车
针对我国自然条件和能源资源特色,发展汽车待用燃料,逐步改变汽车能源结构,降低汽车对石油燃料的依赖性,控制汽车有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严重的影响,是我国能源与环境研究中的一个十分重大和紧迫的研究课题。二甲醚十六烷值大于55,具有优良的压缩性,非常适合于压缩式发动机。
1995年以来,丹麦技术大学、Haldor Topsoe A/S、Navistar、AVL、AMOCO公司等相继对二甲醚用于柴油机进行了研究,结果表明,燃用二甲醚燃料的发动机,在保持原柴油机高热效率和动力的前提下,不用任何废气再循环系统和废气处理装置,氮氧化物就能大幅降低,碳烟排放为零:在车用Navistar8缸7.3L柴油机上然用了二甲醚燃料后,发现发动机氮氧化物、微粒、一氧化碳、非甲烷碳氢和醛类有害排放全面达到了世界上最严格的美国加里弗尼亚州中型车超低排发车标准。这些研究结果表明了二甲醚燃料是一种十分理想的汽车清洁代用燃料。由于DME燃料的卓越性能,近年来欧美、日韩和俄罗斯等国家十分看好二甲醚汽车的市场前景和环保效益,纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在欧洲VOLVO汽车公司已研制出了二甲醚大客车示范样车,日本JFE,产业技术综合研究所,COOP低公害车开发会社、交通公害研究所、五十铃汽车公司和伊藤忠会社等分别研制了多种二甲醚卡车样车和城市客车样车,建立了数个二甲醚车用加气站,计划在政府支持下,规模和推广二甲醚汽车。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、天津大等近10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。
上海交通大学正在上海市政府的支持下,联合相关企业,进一步实施二甲醚城市公交车队运行示范,积累二甲醚汽车和加注站管理、运行和维护保养经验。为二甲醚汽车商业化、大批量推广应用打下基础。
4,结论
作为世界上人口最多的发展中国家,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,能源已经成为我国可持续发展的关键。针对我国自然条件和“富煤、少油、有气”的能源资源特色,二甲醚可从煤、天然气、煤层气和生物质值得,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。
二甲醚能广泛用于汽车、燃气轮机、锅炉、小型热电冷联供、发动机热泵、燃料电池及家庭灶具、热水器等,将形成一个新的二甲醚能源经济,二甲醚作为一种新型二次能源具有巨大的发展潜力,有望成为我国能源经济的主要支柱之一。
