山西省燃料甲醇与甲醇汽车

山西省燃料甲醇与甲醇汽车山西省作为全国的能源重化工基地，煤炭储量丰富，煤化工技术成熟，可采用多种工艺路线低成本生产甲醇。发展燃料甲醇替代成品油具有明显的资源、成本和竞争优势。二十年来，山西省在燃料甲醇汽柴油掺烧，甲醇发动机，燃料甲醇汽车试验示范过程中进行了大量的攻关，取得了一系列成果。得天独厚的自然资源和成熟的应用技术，山西省在发展燃料甲醇与甲醇汽车方面形成较强的比较优势。作为煤炭产业新的经济增长点，有利于山西省产业结构调整，同时有利于降低污染，符合我国的国情和可持续发展战略。一、近几年工作的开展情况

山西省发展燃料甲醇与甲醇汽车的工作已延续了二十多年。大体分为三个阶段：

第一个阶段：“六五”试验探索阶段“六五”期间，国家科委与交通部和山西省共同组织就M15甲醇汽油掺烧技术进行了试验研究，在省运汾阳公司组织了475辆中吨位载货汽车进行示范运营，建立了四个M15加油站，累计运营里程8000余万公里，获得了理想的应用效果。此后太原、临汾等地区的一些单位长时间应用M15甲醇燃料，积累了甲醇掺烧方面的经验。1994年12月，国家科委安排了《山西省利用小化肥联醇发展民用燃料及精细化工产品的可行性研究》在我省实施。

第二个阶段：“九五”试验示范阶段1996年3月由原国家科委组织，美国福特公司、麻省理工学院、山西省、清华大学、中科院、化工部等合作进行了煤制甲醇的“3E”研究，即：能源、经济、环保的生命周期研究，得出了“在山西省等富煤地区发展燃料甲醇与甲醇汽车是现实可行的”的研究结论。从1998年7月起，承担国家经贸委“煤制甲醇——洁净燃料汽车示范工程”的山西佳新能源有限公司先后购入装有山西榆次新天地发动机制造有限公司生产的多点电喷定比例甲醇发动机M85－M100，共计55辆，投入榆次——太原城际客运，单车行驶里程已突破35万公里。示范运营车队总的评价是：该机比化油器式发动机及电喷汽油机加速性好，故障率低，使用可靠；经济性好，运行成本低，优于同类中巴汽油客车；排放完全达标。得到了用户的好评。目前，佳新公司承担了“十五”国家科技攻关计划“甲醇燃料汽车示范工程”项目。计划投入50辆示范公交车，尾气排放达到欧Ⅱ标准。甲醇发动机研发取得重大进展。榆次新天地发动机制造公司和太原理工大学开发研制成功的M85多点电喷495汽油发动机，被列为99年国家技术创新项目。HL495JIQ甲醇电喷发动机（单燃料），HL495JIQ(双燃料)电喷发动机被国家经贸委认定为2000年国家级重点新产品。上述产品已被江苏牡丹集团公司选为甲醇汽车主要动力。新天地公司还牵头，联合天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室、北京客车总厂、北京绿创环保设备有限公司和北京创意杰公司等单位承担了“十五”国家科技攻关“M85点燃式甲醇燃料轻型汽车的研究开发”项目；太原理工大学和企业联合研制的410OQDM(144KW)和610OQDM(216KW)甲醇发动机进入样机试制阶段；山西净土公司研制开发的JT468QM100多点电喷全甲醇发动机被国家经贸委考察团评价为高效、清洁、低耗的具有中国特色的世界领先水平的全甲醇发动机；大同云岗汽车公司研制的全甲醇（M100）清洁汽车燃烧装置，2001年被列为国家火炬计划项目，并通过了国家经贸委组织的产品鉴定。甲醇发动机的技术不断趋于成熟，大家关心的一些问题诸如对油路、发动机附件的磨损、腐蚀性、动力性、冷启动、热阻等已获得较好的解决，选择定点线路如公交线、城际线，改造一批车扩大试点条件已成熟。山西省从实际出发，甲醇汽车示范工程示范车数量的增扩采用新增和更新相结合的方法进行操作，以更新为主。计划实施的重点是市内公交、城际客运、改装全甲醇出租车。目前，山西佳新公司有30辆M85－M100甲醇车运行在阳泉、昔阳、寿阳的公交线，有30辆M100全甲醇客车承担国家甲醇示范工程“太原—晋中绿色客运通道”；晋城市成立了绿色汽车运输服务中心，绿色中心13部M85甲醇车运行两年来，情况基本良好。计划增加100辆甲醇公交车，20辆出租车参与甲醇汽车示范运营；大同云岗改装的全甲醇在用车已达1000台。随着省内示范运营扩大规模，稳定运营的基础上，计划开通晋城—焦作、大同—张家口省际示范专线；条件成熟时，向京、津、鲁、豫、冀、陕、内蒙古等环渤海经济区省市推广，首选北京。甲醇汽车尾气催化器研究稳步推进。山西净土实业有限公司是生产甲醇汽车尾气催化器的专业厂家，拥有甲醇发动机尾气催化器方面的国家专利15项，产品整体技术达到国际先进水平。该公司开发的适应不同车型的多种甲醇催化器，经对使用M100甲醇发动机的中巴公交车进行驾放试验，安装催化器后的甲醛浓度为2.99mg／m3，低于安装前的88.22mg／m3，且仍有下降空间，转化率达到96.6％，远远超过国家标准，证明甲醇催化器的开发是成功的，可以有效降低甲醇燃料非常规排放中的甲醛浓度。添加剂研究应用范围不断深化。山西华顿实业有限公司课题组通过对车用甲醇汽油试用中存在问题的分析，结合国内外研究成果，选择了不同种类的高碳醇、醚、酮类等有机物，经过千百次的对比实验，配置成添加剂，并按不同比例和严格调配技术解决了遇水分层和低温乳化问题。使水分含量在1.5‰之内不乳化，－30℃下48小时不分层。99年在实验室反复调配，在试样成功的基础上，进行了小范围试用，试用成功。但又发现了低温启动困难、高温气阻、橡胶件腐蚀溶胀等问题，针对上述情况，课题组对添加剂中不同组分再次进行优化配制。通过近三年的行车试验，基本上解决了低温启动困难和高温气阻的问题，在—20℃环境温度下，静置12小时后正常启动，在38℃高温环境下未发生气阻，腐蚀溶胀问题经检测认定，已得到解决。燃料甲醇产量继续增加。燃料甲醇的生产按照资源综合利用和老企业技术改造的原则，可分别采用化肥联醇、焦炉气制甲醇、高硫煤“多联供”制醇等多条工艺路线生产。按照中、美两国合作进行的“3E”研究成果中对煤制燃料甲醇的几种方案进行综合比较后认为，化肥联醇和焦炉气制甲醇最为经济，而这两种方式是山西最具实施的条件。在山西用煤大量生产燃料甲醇具有生产成本低的优势。完全具备了和国际国内石油化工竞争的能力，这个结论在中国有特殊意义。煤制燃料甲醇几种工艺路线生产成本对比见表1。表1煤制燃料甲醇几种工艺路线生产成本对比类型工艺路线甲醇生产成本元/吨技术改造模式化肥副产甲醇（合成氮联醇）900—1000环保—资源综合利用模式焦炉气制甲醇650—900后继潜力发展模式煤层气制甲醇1100“多联供”资源综合利用模式粉煤、高硫煤、多联产制甲醇750规模经济大型化模式60万t/a煤制甲醇装置600—850

目前，晋城无烟煤矿业集团有限责任公司申报的60万吨高硫煤制甲醇已获得国家发改委支持；融合中外资金的交城县60万吨焦炉气制甲醇项目已签订协议，计划于2006年建成投产。另外，山西焦化厂20万吨焦炉气制甲醇，丰喜肥业的20万吨化肥联醇等项目的建设无疑将极大促进我省燃料甲醇推广工作的进程。我们的目标是，2004—2006年建设燃料甲醇生产能力365万吨；建设二甲醚生产能力100万吨；2011年，甲醇能力力争达到千万吨规模，二甲醚生产能力达到300万吨规模。通过努力把山西建成国家燃料甲醇生产基地。

第三个阶段：产业化示范阶段国务院非常重视，2001年7月朱总理在国家经贸委上报的“关于发展燃料甲醇有关情况的报告”上作了重要批示：要抓紧制订质量标准，使用规范、规划改造一批6—20万吨中型化肥厂，使用银行贷款。2003年7月，国务院发改委张国保副主任接曾培炎副总理的批示，认真听取了山西省副省长靳善忠、人大副主任彭致圭同志的汇报，并结合2003年１月国家经贸委专家组对山西的考察情况进行研究的基础上，提出山西省发展燃料甲醇与甲醇汽车是现实可行的。由山西省在省内扩大推广试点。最近国家“汽车产业发展政策”第十六条、第十七条明确指出：“国家支持研究开发新型车用燃料技术，支持开发使用醇燃料、天然气、混合燃料、氢燃料等新型替代能源的汽车产品”；“在政策上引导和鼓励发展节能型汽车，鼓励使用节能型和代用燃料汽车”。甲醇燃料已被国家发改委列入“国家替代能源发展计划”。同时由中国石油和化学工业协会、中国汽车工业协会牵头领导，成立了行业组织即“中国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会”，具体负责全国醇醚燃料及清洁汽车行业建设、发展、协作和服务。在国务院重要批示精神指引下，山西省委省政府高度重视，加大了项目的推行力度。在2001年7月3日召开的省政府第69次常务会议上，充分肯定了省汽车工业领导组提出的《关于加快实施我省燃料甲醇和甲醇汽车产业化的报告》。会议明确指出：“我省发展燃料甲醇条件十分优越，我们应当抓住这一次难得的机遇”。会议决定，将原省汽车工业领导组更名为“省燃料甲醇与甲醇汽车领导组”，由省长亲自担任组长，工业副省长担任副组长，明确了办公室的职能和编制。2002年3月份召开了全省第一次甲醇燃料与汽车工作会议，省长亲自讲话并与有关地市就甲醇燃料与甲醇汽车的产业化示范任务签订了责任书。会议讨论并原则通过了《山西省建设国家燃料甲醇生产基地、国家清洁（甲醇）汽车试点地区工作方案》和《山西省燃料甲醇与甲醇汽车产业化示范暂行管理条例》，并于2002年8月正式向国务院提出“关于将我省列为国家燃料甲醇生产基地和国家甲醇汽车试点地区的请示报告”。2002年9月省质量技术监督局正式颁布实施了《车用燃料甲醇》、《M5、M15甲醇汽油》两个地方标准。2002年10月，山西省人民政府办公厅下发“关于车用甲醇汽油产业化试点工作的通知”，通知决定在太原市、阳泉市、临汾市、晋城市作为首批推广车用甲醇汽油的试点城市。并决定在总结试点城市经验的基础上，制定全省产业化示范方案，在全省分步推广。2002年12月省计委、省经贸委、省科技厅、省燃料甲醇与甲醇汽车领导组办公室等16个厅（局、办）下发了“关于加快我省燃料甲醇和甲醇汽车产业化示范推广与若干措施”。这是我省燃料甲醇和甲醇汽车产业化方面一个重要的政策性文件。在山西省燃料甲醇与甲醇汽车领导组的总体部署下，省政府办公厅正式行文从2002年四季度起，在太原、阳泉、临汾、晋城等四个城市进行甲醇汽柴油产业化示范推广。各城市积极贯彻省政府办公厅晋政办发[2002]54号《关于车用甲醇汽油产业化试点工作的通知》精神，按照《太原等四城市车用甲醇汽油产业化试点工作方案》要求，克服今年上半年“非典”影响和甲醇售价的持续高位运行，组织和协调各部门，开展了卓有成效的工作。到目前为止，中国石化山西分公司所属石油公司已新建、改建了100座加油站销售甲醇汽柴油。其中太原市建立了3个甲醇汽油调配站，7个甲醇汽车特约服务站，拟建立燃料甲醇检测站。经过阳泉市醇汽办的努力，中石化阳泉分公司投资360万元，已经建成规范的、具有一定规模的甲醇汽油三级调配站。晋城市出租车、公交车运行相对集中；晋城市又是兰花无烟煤基地，生产燃料甲醇有着雄厚的资源实力，在近两年内燃料甲醇生产量可达七、八十万吨。计划实行城市封闭运作。截止目前，在山西省及周边省市累计使用甲醇汽油的机动车超过50万辆次，单车行驶超过15万公里以上，销售变性甲醇10000余吨、添加剂1000余吨。理论技术的不断创新和实践范围的不断扩大，说明甲醇汽柴油技术已经成熟，适合大面积推广。在产业化示范阶段，山西省燃料甲醇汽油的推广由省醇汽办统一管理。为防止在推广使用过程中出现管理漏洞造成安全隐患和负面影响，由华顿公司和兴远公司两家定点企业负责添加剂配方的研制生产，清洁汽油的调配供应，以石油公司系统的业务渠道为主进行推广应用，实行许可证制度。随着试点推广条件的成熟，已引入竞争机制，经下列程序：“企业申请—条件认证—专家评审—省醇汽办批准”，适度扩大甲醇汽柴油调配示范企业的数量，并按照市场化运行模式，纳入甲醇燃料推广渠道。在政府行为主导下，山西省在边实践边完善的过程中逐步形成了符合国情省情较为成熟的实施计划和总体目标。实施计划：整个计划建设工程分为两期三个阶段，分步实施，滚动发展，考虑到项目前后衔接的时间差，整个计划比国家“十五”计划置后一年，与入世后我国汽车工业过渡期基本同步。见工作网络图：总体目标：把山西省建成国家燃料甲醇生产基地和清洁（甲醇）汽车产业化示范地区。图1

二、示范运行的结果（一）燃料甲醇的排放性明显好于汽柴油燃料甲醇是公认的清洁能源，辛烷值高，燃烧性能好，M85－M100甲醇汽车尾气常规排放比汽油车CO降低了70％，HC降低了50％，NOX降低了10％，表现出良好的环保特性，使用M15甲醇汽油、尾气常规排放中的CO和HC浓度平均降低率分别为23.2％和28.5％。甲醇车的排放甲醛量略大于经三元催化后的汽油车，但其绝对值并不大，还小于未经三元催化的汽油车和常温下的柴油车。甲醛主要来源于汽车低温冷启动和暖机过程，现已研究出甲醇汽车尾气催化器，可将甲醛降低到汽油车相同水平，山西净土实业公司推出的净化器，可使排放出的甲醛90％以上得到净化。据美国加州大气资源局评估，甲醛的毒性为苯的1/5，乙醛为苯的1/10，因此可以认为，在非常规排放中，甲醇比汽油和柴油还好，并和CNG、LPG相当。佳新示范中巴客车尾气排放汇总见表2，佳新示范车队尾气抽检结果统计见表3。表2佳新示范中巴客车尾气排放汇总表车型CO(%)HC（ppm）M85多点电喷0.1—349—500汽油多点电喷2—4150—250汽油化油器4—6600—1200

表3佳新示范车队尾气抽检结果统计表2001年—2002年8月车号CO%HCppmCO%HCppmCO%HCppmCO%HCppm晋K094900.2492.443571.023371.734483.293023.002300.111693.573150.127081.561383.866762.965671.665623.08418

晋K094910.315160.621560.084070.675530.64683.062294.393090.111691.965671.23442

由表2和表3可以得出结论：甲醇汽车尾气常规排放比汽油车大幅度降低，表现出良好的环保特性，降低幅度50－70％。多点电喷甲醇、汽油机怠速排放对照见表4，汽油机工况排放见表5。

表4HL495、CA6102甲醇、汽油机怠速排放对照表怠速排放污染物技术要求检验结果DB11/044—1999HL495JIQ★CO%≤0.80.15HCppm≤15080HL495JIQCO%≤0.80.02HCppm≤15017CA6102甲醇★CO%≤1.00.41HCppm≤200153CA6102B6CO%≤1.00.01HCppm≤20010注：★为不带三元催化器

表5HL495、CA6102汽油机工况排放表九工况排放污染物技术要求检验结果京DHJB2—1999HL495JIQCO（g/kw.h）≤20.402.41HC（g/kw.h）≤8.400.14CA6102B6CO（g/kw.h）≤20.401.55HC（g/kw.h）≤8.400.38

由表4和表5可以得出结论：常规排放完全符合国家现行标准，达到并超过欧Ⅱ指标。（二）有明显的经济性经过几年的推广应用，山西省燃料甲醇与甲醇汽车取得了明显的经济性。除了甲醇燃料制造成本低，还表现在以下几个方面：1.改造成本方面——低比例M15掺烧时，不需要改变发动机的任何零部件；——高比例多点电喷甲醇发动机比同型号规格汽油机的制造成本仅增加3000元；——全甲醇（M100）燃料装置在用车改装费用为4000元。2.运营成本方面分“低、中、高”3种情况，见表6：

表6运营成本对照表3.辅配系统建站成本方面这是甲醇燃料汽车的一个比较优势，在现有的常规汽、柴油加油站增设一套甲醇辅配装置即可（改造费用２万元，建设费用22—24万元），且不影响现有的汽、柴油加注运作程序和安全管理，同时可充分利用现有的加油站网。综上所述，在汽油价2800—4000元／吨范围内，甲醇价格低于2300元／吨时，使用M15甲醇中巴车的燃料费用均低于同类汽油车。当甲醇价与汽油价之比低于0.6时，M85甲醇车的经济性均优于同型汽油车。（三）一些社会关心的问题已获得解决毒性和安全性甲醇和汽油在化学上都属于中等毒性物质，安全使用至关重要。“六五”期间我省就在国家组织的试验中参与了研究工作，自“九五”承担国家“煤制甲醇——洁净燃料汽车示范工程”及在全省五个地市进行的示范运营中，始终对此高度重视，制订了严格规范的操作规程，坚持跟踪检测，至今，未发现一例违章操作的案例和误饮误食的急性中毒事故。我们曾经组织省里涉及燃料甲醇和甲醇汽车项目的九个单位的有关人员（每个单位抽三名，包括：生产岗位、储运岗位、司乘岗位并与一名不接触甲醇的人员进行比较）在省卫生厅指定的省职防检查鉴定医院——山西省第二人民医院进行体检，也未发现一例因甲醇引起的健康异常和职业病。实践证明，只要遵守操作规程，使用燃料甲醇是安全可靠的。动力性山西省M15甲醇汽油课题攻关组“六五”期间选用两辆新东风汽车，按国家标准不超载等规定，分别使用M15和国标汽油作四万公里行驶试验。试验历时一年零三个月，经历春、夏、秋、冬，运行各种路况，得出结论为：与汽油相比，动力性下降不超过1％，M15混合燃料在东风EQ—140单车上使用其动力性、经济性与使用汽油相差不大。由山西华顿实业有限公司研制开发的《M15高清洁甲醇汽油》经山西省技术监督局汽车质量检验站进行台架试验证明，使用两种燃料整车动力性基本相同。2001年10月至今，山西邦洁实业有限公司的13部车辆通过一年多使用该甲醇汽油，司机均感到动力性无明显变化。

山西新天地发动机公司开发的多点电喷甲醇发动机实现了M85－M100甲醇燃料的成功应用。与同型号汽油机相比，动力性、加速性相同或稍好，爬坡时无任何区别，满载时最高时速相同。腐蚀性甲醇对有些材料的腐蚀相对汽柴油较强，可采取防腐蚀材料或添加燃料腐蚀抑制剂。美国、德国均采用类似技术，国家甲醇燃料攻关和中德甲醇汽车合作过程中，已经开发了自己的甲醇腐蚀抑制剂、甲醇汽车专用机油及耐甲醇密封件。我省华顿公司的M15清洁甲醇汽柴油专用腐蚀抑制剂也较好地解决了这一问题。近10万辆次车的实际使用未发生这一现象，技术上已无问题。

输配系统及生产储备装置不存在严重腐蚀问题。我省太原化肥厂、原平化工有限公司、介休光华化工有限公司等主要甲醇生产企业，未发现普通碳钢储罐有明显腐蚀，其中太原化肥厂的甲醇储罐已使用30年，一直正常。晋中佳新公司从98年开始投入运营的示范中巴车，已累计运行30万公里以上，在国内专家共同参与，解体检测后，其使用的甲醇发动机各主要部件的工作部分未发现因使用甲醇产生的异常损伤腐蚀。（四）在试点工作中出现的共性问题1.甲醇价格很高，不利于甲醇汽油的推广。2.从经济方面考虑，效益不高，规费减免不够优惠，先征后返周期太长，不合算。3.社会认知程度不够，怕麻烦（更换油箱、油泵、密封件等）和增加支出负担、有的怕中毒和车辆行进过程中出故障，有的怕出长途加油发生困难，后勤保障不力。三、2004年工作重点1.继续加大宣传力度，通过各种途径，从战略性、环保性、经济性、技术性和安全性几个方面全面介绍燃料甲醇与甲醇汽车这一朝阳产业，吸引更多的资本特别是民营资本以至外资的介入，积极寻求与国内外汽车企业集团的合作，共同推动燃料甲醇与甲醇汽车产业化进程。2.以掺烧先行为重中之重，在认真抓好四个试点城市产业化工作基础上，在全省其他地区扩大甲醇汽油的产业化试点范围，使全省甲醇汽油在总量上有较大突破。甲醇柴油的推广也要有新举措，迈出重要步伐。为了使掺烧工作顺利进行，省醇汽领导组准备政府采购部分甲醇，保证此项目平稳进行。3.全甲醇（M100）汽车要有重大突破。（1）以城市公交、城际客运固定线路为重点