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甲醇作为能源替代品的可行性分析

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以下内容仅供学习参考，严谨用于商业用途。作者非本人

甲醇作为能源替代品的可行性分析

一、甲醇的物理性质

甲醇的分子式：CH3OH，英文名称：methanol、methyl alcohol，也称为木精、木醇、木酒精。

甲醇是一种无色、透明、易挥发、可燃的液体，略带酒精味。沸点64.5～64.7℃、熔点-97.8℃、闪点根据纯度不同而各异（范围：12～16℃），自燃点473℃，相对密度0.7913，折光率1.3287，爆炸极限60％～35％（在空气中爆炸范围）。甲醇有毒、易燃烧，甲醇对眼睛有影响，严重时可导致失明。甲醇能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数有机溶剂限混合。甲醇易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其它物质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样也难以从甲醇中清除有机溶质。

甲醇是一种用途很广的泛的基本有机化工原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、农药、轻工、纺织及运输业等工业。

甲醇作为燃料替代汽油相关的其他物理性质，参见istis网站的另一篇文章“二甲醚作为能源替代品的可行性分析（一）” （http://172.16.103.131/updata/newsadmin/show.asp?id=3705）。

二、甲醇作为替代燃料的能量密度

所谓能量密度是指单位质量或单位容积的某种能源所能释放出来的能量，它是评价机动车代用燃料的重要指标。

表1：几种代用燃料的能量密度

燃料 能源密度 相对于汽油的能源密度系数 相对于柴油的能源密度系数 相对于汽油的容积系数 相对于柴油的容积系数

汽油 32.72 1 0.917 1 1.09

柴油 35.69 1.09 1 0.0917 1

甲醇 16.01 0.489 0.449 2.04 2.229

（资料来源：张晶等，机动车代用燃料性能比较，内蒙古环境保护，2005，l7（4）：27～29）

从表1数据中不难看出，目前甲醇作为代用燃料尚不能与传统汽油车和柴油车的单位行程媲美。

三、甲醇作为燃料的优势

1、作为民用清洁燃料

早在“六五”时期，中国政府就投巨资在山西省建设煤制甲醇燃料及清洁汽车产业化示范基地，按规划，到2010年山西省燃料甲醇生产能力将达l0Mt/a，其推广地首选北京。北京的公交车冬天一直使用以甲醇为主要原料的防冻液；而日常生活中燃料甲醇及灶具自1983年起就逐步形成产品，进人市场，现已在全国形成产业，并颁布了国标GB16663－1996《醇基液体燃料》及农业部部颁标准NY311－1997《醇基民用燃料》、NY312－1997《醇基民用燃料灶具》，燃料甲醇经过近20年的家用灶具、火锅灶具、餐饮及食堂大灶的使用证明，比油料、液化气更安全可靠、洁净卫生。

2、作为车用燃料替代汽油

甲醇是一种物理化学性质与汽油近似的有机燃料。可以由天然气、煤、生物原料等生产制得。甲醇用于汽车替代燃料，主要是按照一定的比例，同汽油进行混合以达到改善尾气排放、节约能源的目的。目前，经实践广泛使用的有按85％甲醇和15％汽油进行混合的M85燃料，以及100％甲醇的M100燃料。

早在1984年，德国大众公司就生产了400辆甲醇灵活燃料轿车，赠送给洛杉矶奥运会，后来美国福特公司首批生产了6万辆甲醇燃料轿车投放美国市场。

甲醇之所以能够作为汽车燃料，主要是由甲醇本身的性质特点所决定。

（1）抗爆性好：甲醇的辛烷值大，马达法辛烷值（MON）为106，研究法辛烷值（RON）为112，远高于普通汽油。甲醇与汽油混溶后辛烷值比同标号汽油提高3～5个单位，可以提高汽车发动机的压缩比，起到抗爆剂的作用，防止汽油机出现爆震现象。

（2）理论混合气热效率高：甲醇的热值为19.9MJ／kg，汽油热值为43.50MJ／kg，但甲醇理论混合气的热效率却与汽油相当，这是甲醇能够成为汽车燃料的主要条件。许多赛车使用甲醇燃料，就是因为其热效率很高。

（3）着火极限宽：汽油和甲醇的着火极限分别是1.4％～7.6％和6.7％～36.0％，甲醇燃料能够在较宽的混合气浓度范围内工作。

（4）排放物安全：甲醇是一种毒性有机化合物，可经呼吸道、消化道和皮肤接触方式进入人体，破坏人的神经和视觉系统。作为燃料，甲醇发生火灾的可能性比汽油小，且火灾后造成的危害也比汽油轻。低浓度时，甲醇的毒性要小于汽油。

表2：甲醇和汽油的危害比较

指标 甲醇 汽油

着火性 可能性 特定

露天空间 4

8（2～4）1 9

2

着火后的危害性 火灾损害程度

可灭火性

火焰可见度 3

7

8 10

10

1

毒性 吸入低浓度时 毒性

可能性 10

3 10

4

吸入高浓度时 毒性

可能性 10

3 10

4

皮肤接触时 毒性

可能性 9

3 8

3

口服时 毒性

可能性 10

8（2）2 10

3

注1：括号中数字为改变设计后可降低的值。

注2：括号中数字表示添加剂存在时的可能性。

（资料来源：王翔等，甲醇、汽油及甲醇汽油作内燃机燃料的性质比较，化工时刊，2005，19（3）：46～49）

（5）清洁、环保性能：甲醇具有降低温室效应气体排放的潜力，以目前的技术来看，源自于天然气的甲醇，其温室效应气体的排放比汽油小得多。在甲醇车辆上一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的排放都很低，也不产生固体颗粒、硫的氧化物。根据美国AQIRP研究报告，M85机动车的排放性能与汽油车相比，碳氢化合物（HC）降低31％，

一氧化碳（CO）降低13％，氮氧化合物（NOx）降低6％。此外，甲醇机动车的动力性和持久性相对来说也不错。

四、甲醇替代汽油经济性

燃料经济性是制约替代燃料推广应用的重要因素。目前我国汽油售价在4500元／t左右，而甲醇的生产成本仅为800～1200元／t，市场售价为2000～2600元／t。

甲醇是液体有机化合物，因其特性和汽油相似，储存运输方式比较方便；甲醇的蒸汽压力比汽油小、密度大、比汽油不易挥发、着火危险性小；甲醇有优良的传导性，可以减少静电产生的危险，意外火灾可能性小，生产、储存、运输和使用比石油燃料安全。

代用燃料的经济性在对代用燃料推广时，无疑会考虑其费用问题。其涉及面很广，比如车辆改装、燃料的运输、存储、开采、制取等。

表3：各种燃料加注站费用和燃料价格

油品 加注站建站费用（万元） 燃料价格（元/GJ）

汽油 20～40 68～92

CNG 400～800 49～67

甲醇 20～50 99～115

乙醇 20～50 111～150

氢气（气态） 1300 59～199

LPG 80～90 62～84

（资料来源：张晶等，机动车代用燃料性能比较，内蒙古环境保护，2005，l7（4）：27～29）

甲醇不仅可利用高硫劣质煤和焦炉气生产，而且还可以由氮肥厂联产生产，是具有巨大发展潜力的新型替代能源。而甲醇的生产成本，无论是以煤为原料，还是以天然气为原料，都与所选用的生产工艺，以及生产规模有关。近年，国内新建了很多百万吨级规模的甲醇生产装置，从甲醇的生产角度，完全有能力、并确保价格在一定范围内浮动。

五、甲醇作为替代燃料目前存在的阻碍分析

甲醇燃料是公认的清洁能源和良好的汽车代用燃料，但是甲醇燃料的性能毕竟与普通汽油、柴油不同，廿世纪七十年代，德国、瑞典、新西兰等曾经启动推广使用M15甲醇汽油计划，1987年美国也推广过M85甲醇汽油，推广中暴露了三大不容忽视的问题：

（1）使用甲醇汽油尽管可以减少尾气中CO、NOx排放，但尾气中总醛排放增加了3倍以上，而甲醛是一种致癌物质。汽油中加入甲醇后蒸气压上升明显，运输加工使用过程中挥发损失增加，加上甲醇又具有相当的毒性，使用甲醇汽油对环境有正效应，但也存在明显的负效应。

（2）使用甲醇汽油易造成汽车发动机活塞环和汽缸壁的腐蚀、磨损，发动机供油系统橡胶件溶胀，对汽车发动机造成渐进式、短时间难以察觉的损坏。

美国汽车制造商协会1996年公布的从MA汽油规格中，要求汽油中甲醇含量不超过0.15体积百分比，1988年12月世界汽车制造商组织联合发布的“世界燃料规范”中要求不允许使用甲醇。

（3）推广甲醇汽油，要建立相应的输送、调配、销售系统，销售成本增加；使用高比例甲醇汽油（如M85），必须使用专用的发动机；使用低比例甲醇汽油（如M15），发动机的某些零部件需要更换，用户的车辆维护保养的工作量加大，社会运行成本增高。

上述三方面的原因，使得始于廿世纪七十年代的推广甲醇汽油的

工作没有取得成功。

除了上述原因外，以下技术问题在推广甲醇燃料的过程中也需要得以解决：

（1）一般技术：包括调配工艺、原料选择、掺合比例和掺合工艺，保证甲醇燃料有适当的蒸发性和热值，防止使用中出现低温冷启动不良、高温产生气阻、动力明显下降等问题；

（2）核心技术：用于生产甲醇汽、柴油的甲醇改性剂，它以助溶剂为主，同时含有防腐蚀添加剂、抗橡胶溶胀剂、抗水剂等，不仅能够实现甲醇与汽油、柴油的互溶，稳定期长，而且能够完全防止发动机金属材料腐蚀，减少橡胶材料溶胀，提高甲醇燃料技术的能力；

（3）燃料中掺入比例：甲醇作为汽车燃料，可以单独使用，也可与汽油混合使用。单独使用甲醇需要专用的发动机。国内已有纯甲醇作为燃料的示范车队，使用2年多一直很正常，但这种方式存在燃料使用单一，不能同时使用汽油的缺点，同时由于甲醇加油站少，其应用受到局限。

而对甲醇汽油而言，低掺入量对发动机影响不大；中掺入量需加添加剂；掺入量高时则需改动发动机。从用户方便使用的角度看，以低、中比例掺入量为佳，这样甲醇汽油可以与汽油混用，不用改动发动机，也不受甲醇加油站的限制；但低掺入量（例如：5％以下），方法虽然最简单，但经济效益不明显；中掺入量（10～50％），甲醇汽油容易出现分层，需要加复合添加剂；

（4）甲醇汽油目前尚没有中国国家标准：甲醇掺入汽油中通常以甲醇含量作为燃料标记，例如：M85即甲醇含量为85％的甲醇汽油。目前甲醇汽油有多种规格：M5、M10、M15、M20、M30、M50、M85等，由于甲醇热值低，其掺入比例变化会影响到产品的动力性能，在使用时会感受到车辆性能变化，如功率不足、加速变慢、怠速不稳等，虽然可通过改变添加剂配方改善，但由于各技术单位的添加剂配方不同，混合比例不一样，产品只有地方标准，没有国家统一标准，产品

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甲醇汽油使用性能及应用前景

甲醇汽油使用性能及应用前景

I

甲醇汽油使用性能及应用前景

摘 要

随着机动车数量的不断增加,机动车排气对环境的污染越来越严重。另一方面从上个世纪七十年代起,出现世界性的能源紧缺,明显地预感到石油燃料供给危机,石油终将枯竭。内燃机替代燃料研究的主要目的在于：应付石油危机,提高燃料供给的安全性,为石油资源枯竭后燃料品种的平稳过渡作准备,提高现有能源的应用效率,开拓能源应用新领域,减少污染,保护生态环境等,人们在研究中发现,醇类是除石油、天然气以外,内燃机最可代用的燃料。

本文简单介绍了甲醇汽油的理化性能及其作为燃料的特点,并说明了甲醇-汽油混合燃料的种类及其特点,分析了目前推广甲醇汽油面临的问题及应用现状,在此基础上,展望了其应用前景。

关键词：甲醇汽油；燃料；能源

II

The Using Properties and Application Prospect

of Methanol Gasoline

Abstract

With the rising number of vehicles, vehicle exhaust steam pollution to

the environment is more and more serious. On the other hand, from the

1970s onwards, worldwide energy shortage appeared, oil supply of fuel crisis

obviously presentiment, so oil will dry up. Internal combustion engine

alternative fuels study aims to that dealing with oil crisis, improving the

security of supply of fuel for oil resource exhaustion, smoothing transition of

电站锅炉启动点火用甲醇的燃烧性能分析

电站锅炉启动点火用甲醇的燃烧性能分析

电站锅炉启动点火用甲醇的燃烧性能分析

摘要:锅炉点火是启动过程中一项非常重要的操作。由于电站锅炉的自身设计特点,普遍存在启动时间长,启动过程中易结焦,启动燃油量大的缺点,而近年的燃油价格一直攀升,使得点火过程的成本居高不下。根据我国能源的缺油多煤的现状,随着煤制甲醇工艺的成熟,甲醇被列为最有潜力的柴油替代燃料。本文尝试利用甲醇来代替柴油,作为启动燃料,以降低启动成本。本文通过fluent软件对循环流化床锅炉的甲醇点火性能进行分析和探讨,指出循环流化床锅炉甲醇点火的可行性和特点所在。

关键词:电站锅炉 点火 甲醇

循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler,简称CFBB或CFB锅炉)是近年研究的热门课题之一。循环流化床锅炉具有燃烧效率高、有害气体排放度低、负荷调节范围大等诸多优势[1]。其中循环流化床锅炉的点火技术对于提升循环流化床锅炉的实际燃烧效率和煤种可适应性具有重要作用。循环流化床燃烧是洁净燃煤发电技术较为现实的发展方向之一,也是解决我国以煤为主火力发电满足严格的环保要 求的有效途径之一。中国是世界上循环流化床锅炉装机容量最多的国家,尤其近年来发展极其迅速,从1995年首台国产50MW循环流化床锅炉投运以来,在短短的十多年内,中国完成了从高压、超高压到亚临界循环流化床技术的过渡,随着白马、云南开远等一批300MW CFB锅炉的成功投运,标志着中国的大型循环流化床锅炉技术已经走在了世界的前沿。但是循环流化床锅炉在启动运行中普遍存在着点火难、易结焦和磨损严重等问题[2]。

1 循环流化床锅炉启动点火的特点

循环流化床锅炉一般采用柴油点火,分为床上点火和床下点火两种方式。床上油枪点火装置可以投入大量燃料,也可以多点布置燃烧器,使总的点火能量能够克服散热和流化空气带走的热量,使床温迅速上升到煤着火温度。由于这种方式,燃烧器置于床层上方,床料吸收的热量只是燃烧器火炬放出热量的一小部分,散热损失大;同时,由于实际上应用时床料是选用宽筛分(0～6mm)炉渣,煤粒度也在0～10mm之间,实际上的完全流化风量大,这样,在床上油枪布置位置略高时,甚至不能完成点火过程。早期人们也在床下设计了点火油枪,意在加热热风,间接加热床料。但这种方式直接危及风室和布风板与风帽安全,实际上没有被应用。为了提高点火器效率,同时克服床下布置油枪的缺点,近年发展了热烟气发生器点火装置,也称风道燃烧器。流化风经燃烧器时与燃料混合并燃烧,形成900℃的热风,经过绝热风道、风室进入床内,流化物料并加热之。由于气固两相间的传热强烈,点火燃烧器的热量可以有效转移给床料,燃料利用率高。

甲醇工业用途

甲醇工业用途

甲醇工业用途

甲醇是一种广泛应用于工业领域的化学物质，拥有多种用途。本文将重点介绍甲醇的工业应用，以期为读者提供全面的了解。

甲醇在能源领域扮演着重要角色。它被广泛用作燃料，特别是在汽车和发电厂中。甲醇燃烧时产生水和二氧化碳，相对于传统石油燃料，它的燃烧更干净，对环境污染更少。由于甲醇的高可燃性和低排放特性，许多国家已经开始推广甲醇作为替代燃料的使用，以减少对环境的不良影响。

甲醇在化工行业中也有广泛的应用。它是合成其他化学物质的重要原料，例如甲醛、甲苯和乙二醇等。甲醛在家居装饰和医药领域中被广泛使用，甲苯则是合成塑料和染料的关键原料，乙二醇则是制造聚酯纤维和塑料的主要成分。甲醇作为这些化学物质的基础原料，为化工行业提供了重要的支持。

甲醇还可以用于生产氢气。通过催化反应，甲醇可以转化为氢气和二氧化碳，而氢气则可以作为清洁的能源供应。这种甲醇重整制氢的技术在氢能源领域具有重要的应用前景，可以解决传统燃料的有限性和环境问题。

甲醇还可以用于制备一些日用品和消费品。例如，它可以用作溶剂，用于制备涂料、油墨和清洁剂等。此外，甲醇还可以用于制备香料和香精，广泛应用于化妆品和食品行业。

甲醇作为一种重要的化学物质，在工业领域具有广泛的用途。它在能源、化工和消费品等方面的应用，为社会和环境带来了许多好处。随着科技的不断发展，甲醇的应用前景将会更加广阔，为人类创造更美好的未来。

我国燃料甲醇发展的可行性

我国燃料甲醇发展的可行性

第２２卷第２期　２００２年５月　山　西化工　ＳＨＡＮＸＩ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　ＶＯＩ．２２　ＮＯ．２　Ｍａｙ　２００２　

我国燃料甲醇发展的可行性　

王乐意　（山西化工信息中心，太原０３０００１）　摘要：介绍了我国燃料甲醇发展的历史及其现状。指出价格将决定燃料甲醇竞争力，在我国发展燃　料甲醇既有理论基础，又有实践基础和物质基础，发展甲醇燃料将给煤化工带来一个新的机遇。　关键词：燃料；甲醇；发展　

引　言　发展燃料甲醇的意见曾经热过一阵子，但后来　沉寂了。现在再次活跃起来，原因当然是今年头几个　月来煤炭涨价、天然气涨价、石油价格波动几个因素　的联合推动。山西省动作比较快，现在已经着手编制　“山西省燃料甲醇生产基地，国家甲醇汽车产业化示　范地区建设方案”和《山西省燃料甲醇和甲醇汽车产　业化示范管理暂行条例》。　此前，针对李琼玖等４位退休专家于２００１年提　出的关于选择现有合成氨厂联产甲醇燃料试点的建　议，国家经贸委组织召开了有汽车界、化工界有关专　家参加的３次座谈会，并向国务院提交了《关于发展　甲醇燃料有关情况的报告》。朱总理批示：“要抓紧制　订质量标准，使用规范、规划，改造一批６万ｔ～　２Ｏ万ｔ中型化肥厂，使用银行贷款。目前化肥厂能　力过剩，有利于结构调整。”随即，国家经贸委选择山　西省作为先行试点。　１　入世将使燃料甲醇工业发生深刻变化　１．１　资金压力与入世动力　“缺油、少气、富煤”是中国的基本国情。中国每　年进口原油、成品油耗资数百亿美元，而且已严重危　及国家能源安全。在这种情况下，中国许多省市都参　与了汽车代用燃料的研究和示范工作，包括液化石　油气ＬＰＧ、压缩天燃气ＧＮＧ、合成油、甲醇、乙醇、　酯化植物油、电能、太阳能、二甲醚ＤＭＥ等等。但在　燃料电池汽车技术最终成熟、实现产业化之前，燃料　油汽车仍将是汽车的主力，燃气汽车和电动汽车只　能作为辅助部分。　煤炭是中国的主导能源　煤制燃料甲醇便成了　代油首选。人们希望燃料甲醇和甲醇汽车既能解决　近忧，又能为“远虑”做好过渡的准备。　人世将加快燃料甲醇及甲醇汽车市场的培育和　发展。因为人世会推动人们对汽车的需求，使汽油、　柴油供不应求的矛盾将更为突出。设想，将来全国有　１／４的汽车改成甲醇汽车，每年就需要燃料甲醇约　８００万ｔ；如果到２００５年全国汽车全部使用Ｍ５清　洁汽油，每年需要燃料甲醇６００万ｔ。即使对上述数　据打个折扣，燃料甲醇的市场空间也是十分广阔的。　汽车工业将是中国人世后受到较大冲击的一个典型　产业，如能审时度势，把握机遇，另辟蹊径，大力研　发、生产、推广使用以燃料甲醇和甲醇汽车为主的具　有中国特色的汽车工业，很有可能成为中国汽车工　业增强自身优势参与国际竞争的有效途径。　１．２燃料甲醇步步推进　现在，低比例甲醇汽油即清洁汽油，已在美国、　法国、意大利、奥地利、瑞典、新西兰等国家商品化，　其中Ｍ１５甲醇汽油曾在德国和北欧大规模研究、示　范，示范车辆多达千辆，并配套建设了跨国界的　Ｍ１５加油站。Ｍ８５的高比例甲醇燃料被认为是较理　想的配比，德国、美国、加拿大、瑞典、日本都掌握并　示范推广了这种技术。在此基础上，德国、美国先后　研究生产了ＦＥＶ灵活燃料发动机，日本研制了替代　收璃日期：２００２—０３－１８　作者简介：王乐意，男　１９５３年出生，现为山西化工信息中心主任，《山西化工》杂志主编。