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向国家工信部汇报山西省M15甲醇汽油产业化示范运营的专题报告材料
关于M15甲醇汽油在山西省产业化
示范运营情况的报告
(山西华顿实业有限公司)
孙茂华
资源与环境约束日益突出,已成为经济和社会发展的瓶颈因素。根据我国富煤贫油少气的能源资源状况,以及世界政治经济格局对能源供需形势的影响,大力发展替代能源特别是低碳能源,既是维护我国石油安全的重要组成部分,又是支撑我国未来能源可持续发展的战略选择。
甲醇燃料作为一种调整传统能源结构、促进循环经济发展的新型替代能源,是以“降低能耗、减轻污染、低碳利用、循环发展”为特征的典型低碳能源。甲醇燃料以其环保性好、性价比高、技术成熟、资源有保障等优越性能,成为石油替代的首选产品。积极推进甲醇燃料产业化是开发低碳能源、发展循环经济最重要的举措之一。
一、国家和山西省对发展煤基醇醚燃料的有关批复和文件
精神
(一)国家领导人对发展煤基醇醚燃料的重要批示 2005年12月6日,胡锦涛总书记、温家宝总理在王茂林等写的“关于推广煤基醇醚燃料以替代汽油、柴油的建议”报告上做了重要批示。
2006年11月20日,曾培炎副总理主持召开会议,下发了国阅[2006]90号会议纪要,要求完善体制机制,重点发展车用燃料和替代石油产品,搞好煤炭液化、煤制醇醚、烯烃和煤基多联产技术的试验示范和研发应用。
2008年9月9日,李克强副总理明确指示:“要从政策上鼓励重视煤化工的发展方向,要重视发展综合利用,提倡高效益的多联供、多联产技术”。
2009年11月24日,胡锦涛总书记、温家宝总理和李克强副总理再次在由王茂林、何光远、谭竹洲、彭致圭四位原部委领导联名上报的《关于煤基醇醚燃料推动不力的情况反映》中做出重要批示。
胡锦涛总书记在十七大报告中也明确指出:“要加快建设科学合理的能源利用体系,全面提高能源、资源利用率”。
(二)国家有关部委对发展煤基醇醚燃料的有关文件 2006年6月,国家发改委通过认真调研,编写了“中国煤基替代燃料发展研究报告”。
2006年7月26日,国家发改委发布了《“十一五”十大重
点节能工程实施意见》,将醇醚燃料列入其中。
2007年9月,发改能源[2007]337号文《关于发展替代能源的指导意见(征求意见稿)》。
2007年9月,发改办工业[2007]2235号文《我国醇醚燃料及醇醚清洁汽车发展专题报告(征求意见稿)》。
2007年12月,国家发改委首次将“醇醚燃料生产”列入国家产业政策鼓励类项目。
2007年12月,《产业结构调整指导目录(2007年本)(征求意见稿)》,将发展醇醚燃料列为产业结构调整目录。
2008年9月23日,国家标准化管理委员会批准成立全国醇醚燃料标准化技术委员会。全国醇醚燃料标准化技术委员会由山西省质量技术监督局负责日常管理,山西省醇醚清洁燃料行业技术中心为秘书处单位。标委会的成立为煤基醇醚燃料标准化体系建设提供了组织保证。
2007年国家标准化管理委员会将《车用甲醇汽油(M85)》、《车用甲醇汽油(M15)》和《车用燃料甲醇》三项标准列入国家标准制定计划。《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油(M85)》已于2009年4月、5月相继颁布并分别于11月、12月实施。《车用甲醇汽油(M15)》国家标准已由上海内燃机研究所和山西华顿实业有限公司完成全部测试数据,进入论证审批阶段。
(三)山西省政府对发展煤基醇醚燃料的有关文件 山西省历届省委省政府对此项工作都非常重视,从上世纪
八十年代开始就对M15甲醇汽油开展了试验示范,取得了良好效果,积累了丰富经验,受到了国家领导人和有关国家部委的高度重视,特别是2000年以来,在全省进行了规模化的试验示范,为今后在全国范围内产业化推广应用甲醇燃料提供了很好的借鉴。
2001年7月3日,山西省政府 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”,内容包括“太原等四城市车用甲醇汽油产业化试点工作方案”和“山西省车用甲醇汽油产业化试点工作宣传提纲”。
晋交运字[2003]26号“关于加快我省燃料甲醇和甲醇汽车产业化示范推广的通知”。
晋醇汽组办发[2004]16号“山西省甲醇汽油添加剂、变性醇生产企业及调配站、加注站准入条件暂行规定(修订)”。
晋政办发[2004]46号“关于进一步推进车用甲醇汽油产业化示范工程扩大试点城市的工作方案”。
晋政办发[2005]58号“关于全省全甲醇(M100)汽车推广及部分城市甲醇汽油(M15)封闭运作的通知”。
晋政办发[2008]50号“山西省节能专项资金管理办法”对M85以上的甲醇汽车当年改造的每辆补助2000元,以后年度改造的每辆补助1000元。用于公交、城际客运汽车当年改造的每辆补助10000元,以后年度改造补助5000元。
石化股份晋业[2005]155号“关于规范甲醇汽油经营行为的指导意见——中国石油化工股份有限公司山西石油分公司文件”。
2004年10月,山西省经委、山西省国税局、山西省地税局、太原海关,批准由山西华顿实业有限公司、太原理工大学、山西佳新能源化工有限公司发起,成立全国 及技术研发、标准制定提供了平台。
二、M15甲醇汽油在山西省产业化示范运营中的技术情况
(一)甲醇燃料简介
甲醇燃料主要是指在常规燃料如汽油、柴油中按一定比例掺烧甲醇的混合燃料。燃料需要加入添加剂,形成不同标号的甲醇燃料产品,其掺入比例的不同可分为低比例、中比例和高比例。低比例主要指甲醇与汽柴油掺烧比例不大于30%,如M5、M15、M30;中比例主要指甲醇掺烧比例不大于50%,如M50;高比例主要指甲醇比例大于85%,如M85、M100。其中M15甲醇汽油是目前技术最成熟,产业化示范面最广,最能形成规模化替代的首选产品。该产品可以借助中石化、中石油现有的储存、运输、加注设施,迅速地在全国大面积推广。
在山西省甲醇燃料研发、试验和产业化示范过程中,早在“六五”期间就确定和进行了M15甲醇汽油掺烧技术试验研究和示范运营,获得了较好的应用效果。在“七五”、“八五”期间,原国家科委和多家科研院所、大专院校完成了M15甲醇汽油的应用技术成果。1998年开始,山西华顿实业有限公司先后对M5、M15、M30、M85和M100五种甲醇汽油进行了长时间对比实验。经过大量实验得出的结论是:使用M5、M15和M30时,不影响发动机的功率和扭矩,不需对车辆做任何改动,可以直接代替国标汽油在在用车上使用;在各种气候和工况下发动机能够正常启动、正常工作,长期使用对发动机及输油系统未见明显异常;
可以与同标号国标汽油以任意比例混合使用和替换使用;完全适应现有储存、运输、加注系统。使用M30甲醇汽油时,油耗略有增加。使用M85和M100时,需要对在用车部分部件进行改动或使用专用发动机。
在相同工况下,对比M5、M15、M30三个品种的动力性、能耗性、经济性、环保性和适应性,得出以下结论:在动力性方面,M5、M15其发动机功率和扭矩基本相同,M30略有降低;在加速性方面,M5和M15基本相同,M30时间略长;在油耗方面,M5低于M15和M30;在排放性方面M30较好,CO、HC和NOx常规排放分别比M5和M15低8%~20%;在经济性方面,以目前市场价格测算,国标汽油价格为8200元/吨,燃料甲醇5180元/吨,每吨M5的毛利润为150元左右,M15的毛利润为450元左右,M30的毛利润为900元;在减免燃料甲醇消费税的情况下,燃料甲醇3500元/吨。每吨M5的毛利润为235元左右,M15毛利润为700元左右,M30毛利润为1400元。从经济效益、环保效益和对能源替代的比例及车辆、输配、加注系统适应性等方面综合考虑,M15和M30具有规模化发展优势。山西省自2001年进行甲醇燃料产业化示范推广开始就确定M15甲醇汽油作为重点产品进行示范并全面推广。截至目前,山西华顿实业有限公司已在山西十一个地市及周边部分省份生产销售M15甲醇汽油80余万吨,使用车辆已超过5000万辆次(以每车每次加油20升测算),运行平稳,效果良好,无任何毒腐事故发生。
(二)M5、M15和M30甲醇汽油的使用条件
根据对M5、M15和M30甲醇汽油长时间的试验和示范运营,M5甲醇汽油在各种气候条件下都有很好的适应性,夏季高温40℃不发生气阻,冬季在-30℃能正常启动;M15甲醇汽油如果用甲醇燃料专用组分油调配,一年四季可在各种条件下使用,且运行良好,如果用现行国标组分油调配,在特别高温(大于35℃)时可能产生气阻;M30甲醇汽油用专用组分油调配,适合于在春秋两季气候温和的情况下使用。另外,国标汽油作为甲醇汽油组分油时,不同标号的汽油对甲醇汽油的使用性能有一定影响,M5甲醇汽油适宜用90国标汽油作为组分油调配,M15甲醇汽油适宜用90国标汽油和93国标汽油以一定的比例混合作为组分油调配,M30甲醇汽油适宜用93国标汽油作为组分油调配。
因此我们建议:在最高气温大于35℃的气候条件下,选用M5的比例及其相应的组分油;在春秋季气候温和的情况下选用M30及其相应的组分油;在大多数情况下,可选用M15的比例及其相应的组分油,其动力性、经济性、环保性、适应性均为最佳。
(三)甲醇燃料的基本特性(以推广量最大的M15为例)
1、辛烷值高,燃烧性好。甲醇研究法辛烷值为114.4,马达法辛烷值为94.6,敏感度为19.8。用90国标汽油配制的M15甲醇汽油,测试其辛烷值为94.1,用同标号汽油配制的M15甲
#####醇汽油的辛烷值比同标号国标汽油高3~5个单位。甲醇的热值比汽油低,但是单位质量的甲醇与空气的混合气的热值与汽油混合气的热值基本一致。甲醇含氧,在相同条件下,甲醇的层流火焰传播速度大于汽油,燃烧后体积增大率比汽油高,有利于发动机功率的提高。同时能够促进燃料更充分地燃烧,减少CO和HC的排放。
2、动力性强,能耗率低。通过采用定车、定驾驶员、定载重、定时间、定速、定行驶路线的对比试验,用90汽油调配的M15甲醇汽油平均油耗为6.06L/100Km,国标90汽油的平均油耗为6.24L/100Km,百公里油耗降低3%。通过在太原理工大学车辆工程实验室对晋ACQ280桑塔纳轿车的整车台架实验数据可知,采用底盘测功模块下的扭矩工况、功率工况和多点测功三个子模块进行测试,以90国标汽油配制的M15甲醇汽油与国标93汽油相比较:在功率方面,M15甲醇汽油的功率约增加3%;在加速性能方面(0~80千米/小时),M15甲醇汽油为13.2秒,93国标汽油为13.75秒,M15甲醇汽油加速时间缩短4%;在油耗试验方面,循环工况试验的结果为:M15甲醇汽油的油耗为4.515L/100Km,93国标汽油的油耗为4.69L/100Km,M15甲醇汽油的百公里油耗降低3.7%。
3、环保性好,安全性好。分析甲醇燃料的环保性,是与其理化性质和在发动机中的燃烧特性分不开的。甲醇属于含氧燃料,燃烧充分。表现在常规排放和非常规排放两方面。2009年
######9~12月,北京理工大学汽车动力及排放测试国家专业实验室,对山西华顿实业有限公司和山西佳新燃料公司提供的M15甲醇汽油在晋ACQ280和晋KJX209桑塔纳轿车(国Ⅲ车型)进行了燃用京标Ⅳ93汽油和M15甲醇汽油尾气排放的对比测试,结果如下:
(1)燃用M15甲醇汽油,其各项常规排放物均低于国IV排放标准的限值,满足国IV排放要求。
(2)燃用M15甲醇汽油,常规排放物除NOx略高于燃用京标Ⅳ汽油外,CO、HC排放均低于燃用京标Ⅳ93汽油。NOx虽然略高,但仍在排放限值范围内。
(3)燃用M15甲醇汽油,非常规排放物甲醛比燃用京标Ⅳ9
3###汽油平均降低51.3%,其他醛、酮类非常规排放物均低于或与燃用京标Ⅳ93汽油持平,且非常规排放物总量明显低于燃用京标Ⅳ93汽油。
(4)上海内燃机研究所在完成甲醇燃料适应性研究“863”计划课题及制定M15车用甲醇汽油国家标准过程中所做的排放测试结果与上述结果基本一致。
(5)可以把M15甲醇汽油定位为高清洁汽油
甲醇的蒸汽压力比汽油小,比重比汽油高,其蒸汽与汽油相比,不易挥发上浮,着火的危险性小。甲醇有优良的传导性,可减少静电产生的危害,发生意外火灾的可能性小。甲醇易溶于水且很快自然降解,在储运、加注过程中发生溅洒等事故,##不会造成环境和土壤污染。甲醇着火可用水熄灭。在对人类健康危害方面,甲醇燃料也比汽油、柴油小。因此甲醇燃料储运和使用比石油燃料更安全。
4、保持期长,通用性好。通过近十年的产业化运营实践证明,M15甲醇汽油在水分含量不超标和正常温度情况下,静臵存储时间可保持6个月以上。加油站在使用M15甲醇汽油前清洗储罐后,在常规储存条件下,可保持3个月以上,能够满足储存、运输、销售和使用各环节的要求。根据产业化示范过程中对甲醇汽油加油站的跟踪监测,80%以上的加油站在一周内可以完成周转,其余在两周内也能完成。同时经过对在加油站存放两周的甲醇汽油进行多次取样检测,其各项指标均符合产品质量标准的技术要求。
M15甲醇汽油在不改变发动机结构及参数的情况下,可直接用于各种车型的车辆,能满足发动机的动力要求和稳定运行,它与同标号汽油具有等同的适用范围和效果,可单独使用,也可以任意比例与国标汽油及乙醇汽油混合使用和互换使用。这样甲醇汽油可以在任何地点或以任何比例进行加注,均不影响车辆正常行驶。
5、适应性广,便于推广。M15甲醇汽油与国标汽油具有等同使用范围和效果,在全国各地只要国标汽油适用的地区,M15甲醇汽油都同等适用。M15甲醇汽油的储存、输送、加注设施与目前成品油使用的系统相同,不需要做改动,仅在特殊情况下,需稍加改动,但费用很少,完全能够适应目前成品油的储、输、加注系统,有利于规模化推广应用。这样甲醇燃料可以在任何区域以多种比例进行使用,均不影响车辆正常行驶。同时M15甲醇汽油的生产调配建设投资少,建设周期短,能够快速扩大生产规模。甲醇汽油的原料甲醇来源广泛,成本较低,在全国各地方便采供,有利于规模化推广应用。
(四)添加剂、专用组分油对甲醇汽油性能的影响
1、添加剂对甲醇汽油性能的影响
添加剂是影响甲醇汽油性能的关键。山西华顿实业有限公司在总结国内外技术成果的基础上经过多年潜心研制和多次试验,利用表面活性剂原理在添加剂中加入改变甲醇性质的成分来增强甲醇汽油的互溶性,加入能够在金属材料表面形成极性保护膜的成分来降低甲醇汽油的腐蚀性,加入提高燃烧效率的成分来增强甲醇汽油的动力性,将系列特效成分以一定的比例复配形成甲醇汽油添加剂系列产品。并针对不同比例的甲醇汽油开发出专用的添加剂,目前有M5、M15、M30甲醇汽油专用添加剂,该类产品具有用量少、可提高车用清洁甲醇汽油的使用性能,按体积比0.3%~2%加入甲醇汽油中,能抑制腐蚀性、提高动力性、增强抗水性、防止低温分层等。经过近十年的产业化实践验证,甲醇燃料添加剂技术是成熟的。
2、专用组分油对甲醇汽油的影响
(一)产业化示范推广的过程
1998年在总结我国“六五”期间甲醇燃料研发取得的成果和国内外甲醇燃料技术成果的基础上,华顿公司开始低比例甲醇燃料的研发,同年开发出“M15高清洁甲醇汽油”。1999年在太原经过对15种不同类型的23辆高、中、低档轿车及货运车进行了行车试验,运行5个月,共使用甲醇汽油50多吨,各项性能良好,无一例不良反应,并开始对外销售M15甲醇汽油。2001年,华顿公司被确定为“山西省醇醚燃料研发产供指定单位”,M15甲醇汽油销量快速增长。2002年 “华顿高清洁甲醇汽柴油及其添加剂与配制技术”通过成果鉴定,获得山西省科技进步二等奖。2004年被列入国家级火炬计划项目,被山西省政府确定为醇醚燃料产业化推广试点单位。在省政府的大力支持下,积极与中国石化山西分公司和中国石油山西分公司进行合作,快速实现了M15甲醇汽油销售区域由试点城市向全省范围推广,销售M15甲醇汽油加油站迅速增加,销量大幅上升。
从2001年的13个加油站发展到2009年的800余个加油站,甲醇汽油的销量从2001年的2000吨到2009年的21万吨。全省M15甲醇燃料调配中心从2001年的1个发展到14个。到2009年12月,在山西全省共推广使用M15甲醇汽油累计80余万吨,加注车辆累计5000万辆次,单车行驶已经超过30万公里。在示范推广的过程中,通过各种方式对不同车型的车辆跟踪调查和对专有试验车辆的全面定期检查。对动力性、能耗性、腐蚀
性、低温启动、高温气阻等各项使用性能进行跟踪检测和系统分析,除在推广初期发现因泡沫塑料制油浮子有溶胀现象和对一些使用年限较长的老旧车辆需要清洗供油系统外,其它均正常。通过对驾驶人员的调查,特别是对出租车驾驶员的调查,司机普遍认为动力有所提高,油耗基本持平、启动性能较好、尾气检测合格。
(二)建立了完善的调配、存储、运输、加注设施系统 为了使甲醇汽油具备产业化推广条件,山西华顿实业有限公司在太原北郊建立了年生产10万吨甲醇燃料的调配中心。随着销售规模的扩大,先后在怀仁和灵石建立了两座年产10万吨的调配中心,目前全省有甲醇燃料调配中心14个,具备了年产甲醇汽油150万吨的能力。为了满足全省甲醇汽油的配送需要,公司专门成立了物流配送中心,向全省配送甲醇汽油,现有运输车辆20多辆,每天可以配送甲醇汽油400多吨。
(三)建立了完善的产品检验、质量控制和服务体系 为了保证产品质量,建立了完善的质量保证体系,制定了从原材料采购入厂到产品生产、销售等各个环节的质量管理制度,并建立了中心试验室,购臵了气相色谱仪、原子吸收光谱、饱和蒸汽压测定仪、燃料冷滤点测定仪、水分测定仪、硫含量测定仪等仪器,保证了原材料和产成品主要质量指标的检验检测。同时,与国家煤检中心建立了长期的合作关系,加强检测控制,保证产品质量稳定可靠。
专门成立了售前培训、售中质量控制、售后应急处臵故障的专业技术服务队伍,保障了产业化顺利进行。在各地市推广之前,公司首先派出技术人员对销售单位业务人员、加油站站长、加油员进行专业知识培训,使他们了解甲醇汽油基本知识和注意事项,以便在工作开展后更安全、有效地工作。
为了做好技术服务,公司专门成立了专业清罐队,并配备了各种清罐设施,在太原、阳泉、晋城等十一个地市清罐累计2000余个,为甲醇汽油提供了清洁的储罐。同时,为了做好售后服务,我们在太原市醇汽办的统一安排下,在太原地区选择了9个修理厂,专门进行专业培训,保证搞好售后服务。在其它城市也指定了定点汽车修理厂,由专人负责对汽车在使用甲醇汽油中出现的故障车辆进行技术服务,使用户满意。
(四)建立了可行的标准化体系
甲醇燃料是一个新兴产业,目前从事该产业的企业越来越多。各企业的产品主要都集中在中比例甲醇汽油,但是由于没有相应的国家标准,而各生产企业的企业标准相对比较混乱,造成了现在甲醇燃料产品市场上产品质量参差不齐,比例多种多样,影响了产业的健康发展。
山西华顿实业有限公司坚持“标准兴企,品牌立业”的理念,早在2002年,就针对车用甲醇汽油的重要原料——变性燃料甲醇、添加剂及车用甲醇汽油组分油分别制定了一系列产品技术标准。2006年在公司原有标准的基础上修订和重新制
定了《车用甲醇汽油组分油》、《车用甲醇汽油添加剂》、《变性燃料甲醇》、《MH5车用甲醇汽油》、《MH15车用甲醇汽油》、《MH30车用甲醇汽油》、《MH85车用甲醇燃料》7项甲醇汽油技术标准;为了对生产过程进行控制,制定了《车用甲醇燃料的调配方法》、《甲醇燃料调配操作规范》、《添加剂安全生产操作工艺》等多项生产工艺技术标准。为了对甲醇燃料设备设施更好地控制,制定了《甲醇燃料储存、加注的配套设施技术要求》、《清洗储罐安全技术规程》等多项设备设施技术标准。为了对甲醇燃料生产储运全过程进行质量控制,制定了《甲醇燃料原材料采购储运的质量控制办法》及《甲醇燃料产品质量控制办法》等多项技术标准;同时对影响服务质量的人员、设施、环境等因素和提供服务的全过程进行控制,制定了《华顿高清洁甲醇汽油产品特点及注意事项》、《使用甲醇燃料车辆突发故障应急预案》等多项经营服务技术管理标准。至此,山西华顿公司共制定了40余项围绕甲醇燃料产品的企业标准,并在山西省质量技术监督局备案。2009年,华顿公司参与制定的两项国家标准《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油(M85)》已颁布实施。2008年华顿牵头及参与制定的山西省醇醚燃料系列地方标准已有四项颁布实施。这一系列标准的出台为山西省甲醇汽油的产业化快速健康发展起到了重要的推动和指导作用。
目前,山西华顿实业有限公司正在与上海内燃机研究所共同制定M15车用甲醇汽油国家标准,各项指标已测试完毕,正
在上报审批。
(五)形成了甲醇燃料产业化的系统集成工艺
山西华顿实业有限公司通过总结近十年来在甲醇燃料产业化示范推广过程中取得的系列成果,并充分借鉴国内外甲醇燃料成功企业的发展经验,从甲醇燃料行业发展的战略高度,采用系统工程的原则,形成了甲醇燃料产业化集成工艺技术创新系统。该系统是集甲醇燃料生产和应用过程关键技术研发的硬科学与产业化过程支撑条件搭建及完善的软科学于一体的开放性创新系统。该系统是由产品技术创新系统、产业化过程系统、标准创新系统和产业化支撑系统四大体系有机结合而成。其中产品技术创新系统由添加剂系列产品创新、原料合成工艺创新、调配工艺技术创新和甲醇燃料应用技术四个子体系构成;产业化支撑系统由政策法规及国家支持、科技创新体系、组织管理体系、产业化规模体系、价格财税体系和市场开拓与市场准入六个子体系构成;产业化过程系统由试验示范、检测检验、储配输送、质量控制、消防安全和营销服务六个子体系构成;标准创新系统是由产品技术标准、生产技术标准、设备设施技术标准和运营管理与工作标准四个子体系构成。该系统包括4大系统、20个子系统和88个子子系统,各系统之间相互关联、相互影响、相互补充。是对山西省甲醇燃料产业化示范推广运营以来所取得成果系统全面的总结,为甲醇燃料在全国推广提供了宝贵的产业化技术和管理服务方面的支撑。
(六)M15甲醇汽油已具备在全国示范推广的条件 M15甲醇汽油经过在山西省多年的产业化试验示范,运营良好,具备了规模化发展的产业化基础,同时从我国能源结构、社会效益、环境效益以及经济效益方面都充分体现出M15甲醇汽油进行规模化发展的强劲优势。
1、资源优势
一种替代燃料能够规模化发展的前提条件是有丰富的资源条件。甲醇可以采用焦炉气制醇、劣质煤制醇、煤层气制醇和化肥联醇等工艺制备。
(1)焦炉气制醇:焦炉煤气作为炼焦副产物,2009年全国规模以上焦化企业生产焦炭3.4亿吨,产生的600多亿立方米焦炉煤气白白排放或简单燃烧处理,不仅经济损失上百亿元,还给环境带来了极大的污染。采用焦炉煤气制甲醇技术,以年产10万吨甲醇计算,每年可消耗焦炉煤气2.2亿标准立方米。目前山西省已有几家焦炉气制甲醇企业投入运行,年产能达到30万吨以上。
(2)劣质煤制醇:我国煤炭资源中“三高”(高硫、高灰、高灰熔点)劣质煤和褐煤资源占全国总储量的40%~50%,总储量达几千亿吨。山西煤炭资源丰富,劣质煤占相当比例,这种劣质煤不能作为一次能源使用,但可采用煤的洁净利用技术,将其制成替代石油的二次能源——甲醇以及甲醇燃料加以利用。山西晋煤集团已成功实现了劣质煤气化制甲醇及甲醇制油
生产工艺的稳定运行。
(3)煤层气制醇:我国煤层气总资源量为36万亿立方米,与陆上常规天然气资源量相当,位列世界 深加工、以及煤液化等项目居多,造成能源消耗和浪费较大。为有效降低煤炭能源消耗,实现低碳经济,调整煤化工产业结构势在必行。甲醇燃料的产业化应用推广,将有效促进调整煤化工产业结构。
(3)劳动就业:甲醇汽油在全国实现规模化发展,将会涌现出一批相关的生产企业,按每个企业增加100—1000个就业岗位计算,在全国将会增加近几十万个就业岗位,从而有效拉动社会劳动就业。
3、环境效益
(1)制备甲醇过程中利用了大量的废弃劣质煤、煤层气以及焦炉煤气,减少了该类废弃物的直接排放,间接实现该产业的节能减排,具有较好的环境效益。以焦炉煤气制醇为例,以年销售M15甲醇汽油20万吨计,需甲醇3万吨,需要消耗焦炉煤气0.66亿标准立方米。既合理利用了资源,又减少了废气对环境的污染。
根据最新科技成果的应用实践,生产甲醇产生的CO2和H2,可以最大化进行再利用,变废为宝,循环发展。
(2)M15环保评价:2009年9月国家汽车排放测试专业实验室对山西华顿公司提供的M15甲醇汽油排放进行专业检测,检测结果表明:燃用M15甲醇汽油,常规排放物均达到国IV排放标准要求。非常规排放物甲醛比燃用京标IV汽油平均降低51.3%,且非常规排放物总量亦明显低于燃用京标IV汽油,在 减少汽车尾气排放对大气环境污染方面具有积极作用。
4、经济效益
M15甲醇汽油经济性效益可观,燃料甲醇的价格是车用汽油的64%左右,如果减免消费税后,只有43%左右。价格吸引力较大,不需要政府财政补贴,有较好的经济效益(前以说明)。M15甲醇汽油与同标号国标汽油相比较,能耗持平。无论是生产、销售还是使用,其经济效益都很明显。以山西省每年销售汽油150万吨计,若全部使用M15甲醇汽油,约需22.5万吨燃料甲醇,直接经济效益约为7亿元/年。
综上所述,在全国范围进行甲醇燃料规模化推广,效益显著,并且条件成熟,是发展新型替代能源,保障国家能源安全的重要举措之一。
四、产业化推广建议
鉴于规模化推广甲醇汽油的重要意义,为了积极推进甲醇燃料作为重要替代能源在全国范围内推广应用,实现有序、有效、健康、稳定地发展,殷切希望国家在以下三个方面给予支持。
(一)将山西省作为全国甲醇燃料封闭应用推广示范省份 以山西省为中心,作为甲醇燃料的重点发展区域,夯实基础,从而辐射周边省份,以逐步推进甲醇燃料在全国范围内的应用推广。将山西省作为全国甲醇燃料封闭应用推广示范省份,优势明显,准备充分,完全满足封闭运行的条件。
1、实践优势:从上世纪八十年代,山西省、原国家科委、计委、交通部等部门就进行了针对车用M15的试验示范和科技攻关工作,于2002年确定太原市、阳泉市、临汾市、晋城市作为山西省车用甲醇汽油产业化试点城市,并于2004年在全省展开甲醇燃料的试验示范推广工作。经过实践检验,积累了丰富的经验和技术储备,形成了成套的甲醇燃料产业化系统集成工艺,目前全省有调配中心14个,年产能达150万吨,完全能够保证甲醇汽油在山西封闭运行。
2、资源优势:山西是以煤炭产业为主的国家能源重化工基地,拥有全国三分之一的煤炭和煤层气资源,焦炭生产量占全国一半以上,山西省采用焦炉气制醇、劣质煤制醇,煤层气制醇、化肥联醇,均有大规模的产业化示范基础,在原料供应方面具有得天独厚的资源优势。
3、产业优势:山西省作为全国煤化工产业基地,焦化、煤炭深加工、以及煤液化等项目居多。为有效降低煤炭能源消耗,实现高碳能源低碳化利用的循环经济,调整煤化工产业结构势在必行,甲醇燃料的产业化应用推广,将对调整煤化工产业结构产生重大意义。所以将山西省作为全国甲醇燃料应用推广的示范省份具有较强的产业优势。
4、地理优势:山西省地形复杂,气候多变地处中纬度地区,属暖温带、温带大陆性气候,冬寒夏暖,并且南北差异和垂直差异较大。夏季南部运城地区最高气温可到37℃~40℃,接近
南方气候条件;冬季北部大同地区最低气温可达零下25℃~30℃,接近东北气候条件。中部地区四季分明,温度适宜,这样的气候特点可代表国内东西南北中各地气候条件。所以,在山西省作示范,具有良好的示范效果。
5、政策优势:目前山西省政府已向相关部门发布2010年关于甲醇燃料的重点工作安排及车用甲醇燃料工作方案的相关意见稿,各级部门正在积极为全省封闭运作甲醇燃料做准备,封闭令下达之后将会迅速得到实施。
(二)扩大试点建立产业联盟
1、在山西成功运作的基础上向中西部八省市拓展 鉴于中西部八省市与山西省具有相似的地理、气候和资源等先决条件,并且都属于相对富煤贫油的省市,在原料制取方面具有一定的优势。在山西省成功运作的基础上,向中西部八省市联合推广,可带动全国发展。
中西部八省市主要包括:山西、陕西、内蒙、甘肃、宁夏、重庆、贵州和新疆。联盟的主要理念为:技术协作、经营连锁、资源共享、组织共赢。
2、建议在全国有条件的地方扩大推广规模
在中西部八省市成功联合推广甲醇汽油的基础上,加快推进甲醇燃料在全国产业化发展的步伐。
目前,浙江、四川、黑龙江、上海等省市已相继出台了甲醇汽油的地方标准,也制定了相应配套的政策措施。在当今国
家政策支持下,大力发展替代能源,全国各省市将陆续推出甲醇燃料。
(三)政府支持、政策配套
1、国家应有明确的态度,并下发文件,要求在全国推广应用甲醇燃料。
2、在税收政策上给予优惠,特别是在消费税征收方面。建议M15消费税减半征收,M85消费税减免征收。
3、甲醇汽油已列入成品油消费税征收系列,建议有关部门给予甲醇汽油生产企业办理成品油经营资质证照等手续。
4、甲醇燃料是一项涉及能源、农业、煤化工和装备制造业的跨行业、跨地域的新能源产业,建议将其列入国家“十二五”发展规划。
五、M30甲醇汽油和M15甲醇柴油的研发、试验、示范情况
山西华顿实业有限公司在M15甲醇汽油研发成功并规模化应用的基础上,同时进行了M30甲醇汽油和M15甲醇柴油的研发和示范运营,并取得了一定成果。
(一)M30甲醇汽油
在M15甲醇汽油技术成果的基础上,为了提高甲醇在甲醇汽油中的替代比,进一步体现甲醇汽油经济性及替代石油的重大意义,山西华顿实业有限公司组织技术力量进行了M30甲醇汽油的技术攻关,研究在保障油品基本性能前提下,力求较好
地发挥甲醇燃料的燃烧性能,同时做到最大程度地降低油耗。目前已经取得阶段性成果。具备了产业化示范的条件。
1、检测结果
山西省汽车产品质量监督检验站,使用山西华顿实业有限公司提供的M30甲醇汽油与93国标汽油在桑塔纳SVW7180Ei轿车(晋ACQ280)上进行了整车的动力性、燃油经济性、环保性及启动性等项目的对比试验,结果如下:
(1)整车动力性:M30甲醇汽油与93国标汽油比较,底盘输出功率平均下降1.2%,扭矩平均下降1.4%;40~80Km/h加速距离增加1.8%,加速时间增加1.9%;40~100 Km/h加速距离增加2.8%,加速时间增加2.2%;起步连续换挡0~100Km/h加速距离增加0.8%,加速时间增加1.4%;最高车速下降2.9%;最低稳定车速上升2.4%;爬坡度下降2.1%。
(2)燃油经济性:用M30甲醇汽油与93汽油比较,在整车台架等速燃料消耗量试验中M30甲醇汽油百公里油耗平均上升9.1%;在限定条件道路试验中M30甲醇汽油百公里油耗上升7.5%。
(3)环保性:汽车稳态工况排气污染物测试,用M30甲醇汽油与93汽油比较,排气污染物CO平均下降63.4%;HC平均下降幅度为67.9%,N0X平均上升24.7%,但是比国标限值低12.4%。
(4)启动性:在温度-17℃的情况下,发动机使用M30甲
####醇汽油冷启动性能良好,能一次性启动成功。
2、示范使用情况
M30甲醇汽油的使用示范,在公司自有的8辆不同类型的轿车进行长时间的行车实验,目前累计行驶20余万公里,运行时间18个月,还在继续试用中。司机感觉动力性变化不大,油耗略高,冷启动性能良好。示范使用中没有出现任何车辆故障,对其中已经行驶5万公里的桑塔纳轿车发动机的燃烧系统和供油系统进行了检查,未发现腐蚀问题。
2006年已制定了M30甲醇汽油的企业标准,并已在山西省质量技术监督局备案。
(二)M15甲醇柴油
1、研发情况
柴油是由C10~C18的烃类组成的混合物,在柴油中低比例掺烧甲醇需要解决的关键问题是甲醇与柴油的混溶问题。山西华顿实业有限公司在总结国内外甲醇柴油技术成果基础上,通过添加剂技术的改进,成功地研制出M15高清洁甲醇柴油。“车用高清洁甲醇柴油(M15)、助溶剂与配制技术”已于2002年10月经过山西省科技厅成果鉴定,处于国际先进水平。
2、检验检测结果
经过对M15甲醇柴油和0柴油的使用性能进行对比试验,结论为:
(1)在温度为25℃的情况下,发动机使用甲醇柴油冷启动
#及热启动性能良好,都能一次性启动成功。
(2)在原柴油机结构和参数都未改变的情况下,使用甲醇柴油及0柴油时的总功率特性对比试验表明,在柴油机额定转速2500r/min时,使用0柴油的最大功率为90.2kW,使用甲醇柴油的最大功率为86.9kW,平均下降3.84%。
(3)柴油机使用0柴油和甲醇柴油在1800r/min时的最大扭矩分别为352.4N〃m和322.4N〃m,甲醇柴油最大功率平均下降8.5%。
(4)从总功率特性上看,柴油机使用0柴油和甲醇柴油时的最低油耗分别为260.07g/kW〃h和294.20g/kW〃h,如果将甲醇柴油的油耗量按等热值计算成当量柴油,那么柴油机使用甲醇柴油的当量比油耗将接近使用0柴油的水平。
(5)柴油机使用甲醇柴油时的有害排放物明显比使用0
######柴油时低,CO下降幅度为71%~86%,平均下降79.4%;CO2下降幅度为6.1%~9.8%,平均为8.1%;NOx下降幅度为13.2%~58.0%,平均为31.3%。稳定转速排气烟度下降幅度为78.8%~91%,平均为85.9%;自由加速烟度下降51.8%。噪声比使用0柴油增加5%左右。
(6)在柴油机结构参数都不变的情况下,使用甲醇柴油时如需增加功率,可通过加大喷油泵的循环供油量来实现。
3、示范使用情况及存在的问题
甲醇柴油的使用示范是在公司自有的两辆8吨油罐车和两
#辆25吨东风康明斯油罐车累计进行了3万多公里的行车试验,在试用中,司机感觉动力性无明显变化,油耗略高,冷启动性能良好,尾气排放物减少。但是长时间的使用对输油泵的橡胶密封垫有溶胀,影响车辆的正常行驶。目前正在通过山西省醇醚清洁燃料行业技术中心与全国的汽车制造厂家、输油泵生产厂家、橡胶材料生产厂家进行联系,联合进行攻关,争取在2010年底解决该问题。
以上报告综述了甲醇燃料作为一种新型替代能源,在山西省近十年的产业化运营示范情况,以技术创新解决甲醇燃料的关键、共性问题,以建立产业化系统集成工艺解决甲醇汽油产业化运营问题,以建立完善的标准体系规范甲醇汽油的产业化示范,使甲醇汽油在山西省成功推广,也为全国提供了示范借鉴作用。
请各位领导专家审阅,提出宝贵意见。
二〇一〇年四月十五日