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1、汽车运行材料车用替代燃料.txt明骚易躲，暗贱难防。佛祖曰：你俩就是大傻B！当白天又一次把黑夜按翻在床上的时候，太阳就出生了 本文由陈亮03贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 石油面临枯竭 2007年全球石油探明储量为1686亿吨，储采比（又称回采率 或回采比，指年末剩余储量除以当年产量得出剩余储备按当 年水平尚可开采的年数）由2003年41.0年减少到2004年40 .5 年、2005年40.6年、2006年40.5，但增加到2007年41.6年。 中东探明储量占世界比例由2005年61. 9%下降至2006年 61.5%、2007年6
2、1%，储采比相应由81.0年下降至79.5年， 61.5% 2007 61% 81.0 79.5 并增大到2007年82.2年。非洲探明储量占世界比例由2005年 9.5%上升至2006年9.7%，并下降至2007年9.5%，储采比相 应由31.8年上升至32.1年，并下降至2007年31.2。亚太地区 探明储量占世界比例2005和2006年均为3.4%，2007年下降 至占3.3%，储采比由13.8上升至14年和14.2年。 2007年世界各地区石油探明储量分别为：北美95亿吨（占 世界总量的5.6%），中南美159亿吨（占世界的9.0%）， 欧洲和前苏联194亿吨（占世界的11.6%），中
3、东1029亿吨 （占世界的61.0%），非洲156亿吨（占世界的9.5%），亚 太地区54亿吨（占世界的3.3%）。其中，欧佩克为1276亿 吨（占世界75.5%），储采比由2002年82年，2003年79.5 75.5% 2002 82 2003 79.5 年进一步减少到2004年73.9、2005年73.1、2006年72.5， 2007年增大至72.7。石油储量排名前五位的国家是：沙特、 伊拉克、科威特、阿联酋、伊朗 环 境 污 染 和 温 室 效 应 汽车尾气的排放使得现在环境越来越恶劣： 1 臭氧层的破坏 2 烟雾污染 3 酸雨 4 温室效应及气候变暖 1994年，人们首次观察到了至
4、今为止最大的臭氧层空洞。南 极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在 一个世纪里就被破坏了60%。清洁溶剂、制冷剂、保温材料、 喷雾剂、发泡剂等中都使用了氟利昂，氟利昂在使用中被排 放到大气后，其稳定性决定它将长时间滞留大气中达数十年 至100年，由于氟利昂不能在对流层中自然消除，只能缓慢地 从对流层向平流层，在那里被强烈的紫外线照射后分解。分 解后产生的原子氯将会破坏臭氧层。研究表明，臭氧层被破 坏后，紫外线会通过大气层长驱直入。强烈的紫外线照射会 强烈的紫外线照射会 抑制人的免疫力，会使白内障和皮肤癌患者增加。 抑制人的免疫力，会使白内障和皮肤癌患者增加 臭氧空洞 人类正在面
5、临臭氧空洞 的危害 如果臭氧层的总量减少1%的话，UV-B就将增加2%，其结 果是使皮肤癌发病率提高2-4%。此外，紫外线的增强还会 紫外线的增强还会 影响农作物的生长，并通过对海洋中的藻类产生的影响， 影响农作物的生长，并通过对海洋中的藻类产生的影响， 从而破坏整个水生生态系统。 从而破坏整个水生生态系统。据统计，目前全世界氟利昂 的年使用量超过100万吨，迄今为止向大气中排放的氟利 昂总量达2000万吨，大部分仍停留在对流层中。只有10% 左右到达了平流层。目前，最早使用CFC的24个发达国家 已于1985年和1987年分别签署了限制使用CFC的维也纳 公约和蒙特利尔议定书。1993年2月
6、，中国政府批 准了中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案，确定在2010 年完全淘汰消耗臭氧层物质，1995年1月23日，联合国大 会通过决议，为纪念1987年9月16日签署的关于消耗臭 氧层物质的蒙特利尔议定书，把每年的9月16日定为 “国际保护臭氧层日”。（摘抄自自然之友编20世纪环 境警示录） 随着工业和交通事业的发展，由工厂和汽车排放的有害气体，在 一定的气候条件下形成烟雾，对生物和人类造成毒害，称为烟雾 烟雾 污染。 污染 举例1：马斯河谷烟雾事件（原因是气候异常，大气层出现逆转 层，烟雾不能扩散） 比利时马斯河谷烟雾事件：马斯河谷是比利时境内马斯河旁一段 长24公里的河谷地段。这一段中部低
7、洼，两侧有百米的高山对峙， 使河谷地带处于狭长的盆地之中，马斯河谷地区是一个重要的工 业区，建有3个炼油厂，3个金属冶炼厂，4个玻璃厂和3个炼锌厂， 还有电力，硫酸，化肥厂和石灰窑炉。1930年12月15日，整个 比利时大雾笼罩，气候反常。当气候反常时，低层空气温度就会 比高层空气温度还低，发生“逆转层”现象。逆转层会抑制烟雾 的升腾，马斯河谷工业区内13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷 上空无法扩散，有害气体在大气层中越积越厚，其积存量接近危 害健康的极限，发生呼吸道疾病，症状表现为胸疼、咳嗽、流泪、 咽痛、声嘶、恶心、呕吐、呼吸困难等。马斯河谷烟雾事件是20 世纪最早记录下的大气污染惨案。
8、例2：洛杉矶的烟岩化学雾染 美国洛杉矶光化学烟雾事件，从本世纪40年代初开始，洛杉 矶的烟雾就使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头 痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以 外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。 1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人。 1970年，又发生了光化学烟雾污染事件。光化学烟雾是由 于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低，气 温在24-32度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯 烃类碳氢化合物和氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强 烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。吸收 了太
9、阳光的能量后，这些物质会变得不稳定起来，从而形成 新的物质，这种化学反应被称为光化学反应 光化学反应，其产物为含剧 光化学反应 毒的光化学烟雾。光化学烟雾可以说是工业发达、汽车拥挤 的大城市的一个隐患。治理方法：尽量减少工厂和汽车CH 化合物，NOx，CO的排放，开发利用新的清洁能源。 主要指燃烧化石燃料排放的SO2、NOx等污染物与大气中 的水结合形成硫酸和硝酸，使得降水的PH5.6以下，就为 形成酸雨 酸雨。 酸雨 酸雨的危害：危害水生生物，PH6时，鱼类受影响；直接 酸雨的危害 损伤植物；酸雨使土壤性质改变；酸雨对建筑物的侵蚀； 对人体的影响，酸雨含有少量金属（汞、镉） 酸雨被称为“空中
10、死神”，是大气污染的一种表现。“酸雨” 是通俗性名称，其准确叫法应为酸性沉降 酸性沉降，既包括酸雪、酸 酸性沉降 雾、酸冰雹等酸性降水，又包括空中的污染物以干物质的形 式降落到地面后，与水分作用生成的酸。煤炭等化石燃料燃 烧时，排放的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等污染 物与大气中的水蒸汽结合。，生成硫酸和硝酸。当这些污染 物随着降水落下时，就会形成低pH的酸雨、酸雪。酸雨的pH 值为5.6以下。 5.6 酸雨有固定发生源和移动发生源。火力发电工业及民用锅炉、 焚烧炉等都是酸雨的固定发生源，汽车尾气的排放则是酸雨 的移动发生源。酸雨会严重地破坏生态环境，使土壤酸化， 农作物减产，林木枯
11、死；使湖泊河流的水质酸化，水中的水 生物死亡。酸雨还会腐蚀各种建筑物，使钢铁锈蚀，使水泥 或大理石溶解，使各种历史遗迹受到不可弥补的损坏。全世 全世 界有三大酸雨区： 界有三大酸雨区：北美地区、欧洲地区、中国南方地区。中 国大量使用煤炭燃料，南方使用的煤炭燃料又多为高硫煤， 致使酸雨区的降水酸度仍在升高，面积仍在扩大。 大气中的CO2吸收红外线并阻碍红外辐射的通过，就像温 室的玻璃顶罩一样，能量进来容易出去难，大气中的CO2 越多，热外流越受阻，从而地球温度也升得更高，这种现 象称为温室效应 温室效应。除CO2外，CH4，氮氧化合物等气体浓 温室效应 度的增加，都能引起类似的效应，但全球增温作
12、用中以二 氧化碳为主，约占60%以上。 科学家预测，今后大气中二氧化碳浓度每增加一倍，全球 平均气温将上升1.54.5。而地面温度的上升随着纬度的 增加而增加，在纬度40度的地区接近全球的平均值，在赤 道地区只升高平均值的一半左右。两极地区却比平均值高3 倍左右。因此，气温升高不可避免地使南极冰层部分融解， 引起海平面上升。 在全球的变化中，海平面上升对人类社会的影响十分 严重，尤其是目前经济高度发达的海岸带和沿海城市。 部分沿海城市可能要内迁，同时大部分沿海平原将发生 盐碱化或沼泽化，不利于生产。同时，海水入侵后，河 口位置上移，江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁 加剧，江河下游环境进一步
13、恶化。 由于全球气温升高，气候带北移，湿润区和干旱区将 重新配制。 车用替代燃料的选择标准 1）资源丰富（最好是可再生能源） 2）价格便宜（氢燃料虽然是最清洁的能源，但是价格昂贵） 3）能量密度大，热值高，携带较少的数量就能维持较长的 时间（就像汽油） 4）毒性低，环境污染小（这部分的要求比较严格） 5）对内燃机的可靠性无不良影响。 综合考虑：醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、 氢气等。 第一节 醇类燃料 一 醇 类的来源广泛 汽车用醇类燃料主要是甲醇和乙醇，醇类的来源极其丰富，生 产工艺成熟。 甲醇可以较方便的从煤、木材 、天然气、石油伴生气、植物秸 杆、甚至城市可燃垃圾及近几年来正在
14、研究中的海草等物质中 提炼合成。1998年全世界甲醇生产能力达300万吨，产量约 2695 2695万吨，装置开工率为百分之七十左右，几乎全部甲醇均是 通过将原料转化成合成气（一氧化碳和氢气）在经过催化合成 而产生的。采用天然气生成甲醇是目前使用最广泛最经济的方 法。 乙醇既可以有乙醛氢化或乙烯水化和制而成，也可有单糖类 （如苷蔗、甜菜等），淀粉类植物（玉米、薯类、大麦等）及 纤维类（如木屑、树枝及秸杆等）为原料采用生物发酵方法制 成，还可以从再生的农业，林业，废料等生物物质中制取。 二醇类燃料的理化性质 甲醇燃料和乙醇燃料的主要理化性质与汽油燃料箱比较。醇 类燃料与汽油的主要理化性质比较 项
15、目 甲醇 乙醇 汽油 常温下物理状态 液体 液体 液体 密度/（g/cm3） 0.7914 0.7843 0.720.75 沸点/ 648 783 30220 闪点/ 12 14 43 / 470 420 260 自燃点/ 饱和蒸气压/ 30.997 17.332 62082.7 低热值/(MJ/kg) 20.26 27.20 44.75 蒸发潜热/(Kg/Kg) 1101 862 279 辛烷值(RON) 112 111 90,93,95,97,98 辛烷值(MON) 92 92 85,88,90 十六烷值 3 8 27 相对分子量 32 46 110115 着火极限(体积分数)（%）6.7
16、36 4.319 1.37.6 理论空燃比 6.4 9.0 14.8 三醇类燃料的特点 一 辛烷值高 醇类燃料的辛烷值与汽油的辛烷值比较如表2所示 #燃料种类 MON RON 灵敏度 甲醇 92 112 20 乙醇 92 111 19 汽油90# 85 90 5 汽油93# 88 93 5 汽油95# 90 95 5 从表中可以看出醇类燃料的辛烷值比汽油高，所以使用醇类 燃料的发动机可以通过增大压缩比来提高其热效率，从而提 高气动力性和经济性。因此醇类是汽油 车的替代燃料。另外 醇类燃料也可以作为高辛烷值组份调入汽油中，进而提高汽 油的抗暴能力。 还可以看出，醇类燃料的灵敏度非常大。灵敏度是反
17、映汽油 机燃料的抗暴性能随汽油机运转工况激烈程度增加热降低的 情况。对汽油机来说，灵敏度越小越好，醇类燃料的灵敏度 大，说明它们在低速是抗暴性能比中速、高速是要好。 。 蒸发潜热实质在常压沸点下，但位质量的纯物质由液 体状态变为气体状态需吸收的热量或有气体状态变为 液体状态放出的热量。醇类燃料的蒸发潜热大，意味 着醇类燃料在发动机内有液体变为气体状态形成可燃 混合气时需要吸收的热量比较多，所以醇类燃料在低 温条件下启动时，往往会由于气化所需要热量不足， 是形成的混合气浓度较低，从而形成发动机启动困难。 因此，燃烧醇类的发动机需加进气预热系统，以保证 其低温启动性能。 醇类燃料蒸发潜热大的 优点
18、是：形成的混合气温度低， 其充气效率会提高，进而可是发动机动力性增强：蒸 发潜热大，形成混合气时对发动机内部机件有冷却作 用，可减少冷却系统和润滑系统的冷却负担，从而提 高发动机的使用寿命 蒸发潜热大 着火极限是指：混合气可以 着火的最小浓度和最大浓度 之间的范围，浓度是以空气 中可染混合气的体积分数表 示。 醇类燃料的着火极限比汽油 宽的多，可以实现稀薄燃烧， 能有效降低发动机在部分负 荷是的能量消耗与排放污染。 热值低 醇类燃料的热值比汽油低。 甲醇热值约为汽油的一半， 以纯的热值约为汽油的61%。 但由于醇类燃料存在自供氧 效应，理论空燃比比汽油低， 甲醇理论空燃比约为汽油的 43%，乙
19、醇理论空燃比约为 汽油的 60%。所以在同样的 过量空气系数下混合气得热 至于汽油相当，汽车 使用醇 类燃料时动力性不会降低 。 着火极限宽 醇类燃料的化学性较强，对铜铝等金 属具有较强的腐蚀能力。对橡胶和塑 料等非金属也具有较大的溶胀作用 腐蚀性大 醇类燃料的沸点低，有助于形成燃料 与空气的混合气。但温度高时，容易 在燃油供给系中产生气阻现象，严重 会使供油中断，发动机熄火。 易产生气阻 醇类燃料在常温下为液态，和传统燃 料汽油和柴油相似，所以储存 和使用 比较方便。 储存和运输 方便 排放污染低 醇类燃料的蒸发潜热大，甲醇的蒸发潜热约为汽油的 3.7倍，乙醇的蒸发潜热约为汽油的2.9倍，所
20、以使用醇类 燃烧的燃烧温度较低，对氮氧化和物的生成有抑制作用; 醇类燃料分子没有C-C健结构，燃烧中不会有多环芳香烃 通过缩和形成碳烟粒子的现象，因此排气中基本没有碳烟； 醇类燃料氧含量很高，且C/H值比汽油小，混合气燃烧较 完全，因此排气中未然烃类与CO含量也相应降低。但醇 类燃料的排气中未燃醇类和相应醛类较多。 醇类燃料的辛烷值高，是良好的机油替代燃料。但由于其 着火性差，十六烷值比柴油低好多，所以在柴油机上使用 比较困难。汽油机应用醇类燃料主要有两种方法：掺醇 燃烧和纯醇燃烧。 掺醇燃烧 掺醇燃烧时指把甲醇和乙醇以不同的比例掺入汽 油中。甲醇和乙醇与汽油的混合燃料分别用 M(methan
21、ol)和E(ethanol)加一数字表示，其后数字表 示混合燃料中甲醇和乙醇的体积分数，如M15表示甲 醇体积分数是 15%的混合燃料，M10表示乙醇体积分 数为10%的混合燃料。 1）抗暴性好。 醇类燃料的辛烷值比汽油高，掺和后，可以明显提高 汽油的抗暴能力。因此，燃烧掺醇汽油时，可以通过 提高发动机的压缩比来提高其热效率，进而提高其动力 性和燃油经济性。 2)排放尾气中 NO 烃类及CO的含量低. 掺 醇 汽 油 的 优 点 醇类燃料蒸发潜热高，使掺醇汽油形成的混合气燃烧温 低，因而排放尾气中 和 含量低，醇类燃料含 ， C/H值 汽油 ，使掺醇汽油形成的混合气燃烧 ，因而尾气中烃类 含量
22、 低。 3) 低 醇燃料的 比 通汽油的 低 其 的 经济。 ， 醇汽油的 掺醇汽油的优点突出，对其使用的研究也 较多。 我国对低比例汽油研究较多，产醇比例在 15%以下掺醇汽油和纯汽油比较，不需要 改变现有的发动机，不增加改动成本，不 存在技术上的难度。因此低比例掺醇汽油 是比较实用的醇类能源的利用形式。 掺 醇 汽 油 的 使 用 2001 我国 醇 的发 ， 在 。 ， ， 醇的 点 。 醇 和 用 醇 国 ，在 2001 4 15 式实 。 使用 10% 醇的 用 醇汽油 。 掺醇汽油缺点 1）醇类燃料与汽油的互溶性差，醇 类燃料具有较强的极性，与汽油的互 溶性较差。其互溶性受醇与汽油
23、的混 合比例、助溶剂的品种和加入量、混 合温度等影响。当醇的含量较高或较 低时，醇与汽油可以不借助溶剂实现 互溶，但在很大比例内不能实现互溶， 必须借助互溶剂。常用助溶剂有甲基 叔丁基醚、叔丁醇、异丁醇、正丁醇 等。同时混合温度越高，醇与汽油的 互溶性越好。 2）掺醇汽油容易出现分层现象。掺醇汽油中的醇与汽 油的互溶性受水分的影响大，水分易引起体系分层。醇 类燃料的吸水性强，在使用和储存掺醇汽油时会自动从 空气中吸取水分，当水分含量达到一定程度时便出现 油 水分离现象。为解决油水分层现象，必须使用水含量较 低的醇类燃料。同时在储存和使用过程中要严防水分混 入。 3）掺醇汽油对发动机的金属，橡胶
24、，和塑料具有一定 的腐蚀性。 4）掺醇汽油的低温启动性差，高温时已发生气阻。这 主要是醇类燃料的蒸发潜热大、沸点低造成的。 纯醇燃烧 纯醇燃烧是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。从弥补石油资源短缺 的角度来说，纯醇燃料用于发动机燃烧比掺醇燃料，尤其比低 掺醇燃料更具有实际意义。因此，对纯醇燃料的使用也进行了 许多研究工作。 纯醇燃烧时，可根据甲醇或乙醇燃料的特点对发动机进行改造， 使其动力性经济性和排放性比燃烧汽油时由；较大的提高。燃 烧甲醇时，发动机的平均有效压力，热效率比燃烧汽油时高， 排放气体中的 氮氧化合物、未燃碳氢化合物和一氧化碳的含量 比燃烧汽油时 低；但燃油消耗率和排放中的甲醛含量比燃烧
25、汽 油时高。燃烧乙醇时的有关性能和燃烧甲醇时相似，只是排放 气体中的乙醇和乙醛的含量较大。 使用纯醇燃料需对发动机的改动较大，主要更改之处有：调整 供油系统，加大油泵供油量，加装进气 预热装置和改善零部件 的抗腐蚀性能等。 结束语：在石油资源日益减少、环境污染日益严重的双 重作用下，开发和寻找污染少经济便宜的车用替代燃料 已成为当务之急。 作为石油的替代能源 ，甲醇和乙醇 在技术和成本方面已达到实用阶段。醇类燃料的资源比 较丰富，可以从多种原料中进行提取。在2003年由山 西政府组织在五个城市率先封闭推广使用甲醇燃料。目 前我国河南、山西、黑龙江、四川、云南等省市对甲醇 燃料的推广使用给予了大
26、力支持，在一定范围内实现部 风替代石油产品。 乳化燃料是指汽油和柴油等燃料和水相混合并经特殊处理后 形成的一种相对稳定的乳化液。 燃料油的乳化技术，在世界范围内的研究已经持续数十年， 由于其明显的节能效果和环保效益，在其科学机理尚未完全 揭示的同时，各方面的应用已在全世界迅速展开。在当前世 界各国城市现代化发展中，内燃机排放污染已成为城市中一 大污染源，乳化燃料由于其独特性质，在使用期间，可有效 减少氮氧化物、一氧化碳、颗粒物生成，目前该项技术已在 美国、意大利、法国、德国、英国得到积极推广使用。左图 为“ZGH-FY富氧闭环反馈系统”在福建省立医院4吨蒸发量 的燃油锅炉应用，ZGH-FY富氧
27、闭环反馈系统是利用水溶性 助燃液及因此产生的富氧尾气的回收产生的节能环保效果。 将水掺到燃料油中改善燃烧这一设想，早在上个世纪就已有 人提出，到本世纪初，美国、前苏联、及欧洲一些工业国家， 开始乳化掺水燃料油的应用研究，由于在当时的条件下，乳 化燃油技术水平较低，能源问题并不突出，乳化燃料技术发 展处在较低较缓慢的状态。 五十年代后期，环境与发展矛盾日渐明显，石油危机开始出 现，具备节能降污双重机能的燃料油掺水技术获得重视，美 国、前苏联、日本等都将该技术列为国家级重点项目进行开 发研究，并取得积极的应用成果，1981年7月召开的国际燃 烧协会第一届年会上，燃料油乳化掺水燃烧被列为三大节能 措
28、施之一。我国自五十年代末起，也在该领域进行积极研究， 并取得一定成果。八十年代初，鉴于我国能源短缺，国家计 委、国家科委、中科院联合发文，组织研究乳化燃料技术， 国家相关研究机构及个人纷纷投入研究，取得了一定的实用 成果。 一、乳化燃料节能降污的原理 乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟 的解释是乳化燃料燃烧中存在的“微爆”现象和水煤气反应， 也就是从燃烧的物理过程和化学过程来解释。 微爆理论 乳化油燃烧过程的物理作用即所谓“微爆”作用（如下图所 示）。油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相。由于 油的沸点比水高，受热后水总是先达到沸点而蒸发或沸腾。 当油滴中的压力超过油的表
29、面张力及环境压力之和时，水蒸 气将冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，形成更细小的油滴， 这就是所说的微爆或称二次雾化。爆炸后的细小油滴与空气 更加充分混合，油液燃烧的更完全，使内燃机或油炉达到节 能之效果。 燃烧化学反应动力学理论 水能促进燃烧时的化学反应，水蒸气参与了一氧化碳的燃烧反 应。水的存在在化学反应中形成许多活性中心（OH）： H2OH+OH而烃类在燃烧过程中，形成许多中间产物或不完全燃烧产物， 其中包括CO、OH是相当活泼的活性中心，它可与中间产物结 合：CO+OH CO2+H 这就是说OH根等活性中心会使CO燃烧速度加快。 另外，在密闭容器中，co 和O2的混合气最大火焰传播速度与
30、水分的关系是随含水最的增加而增大，也促进了co 的燃烧速 度。 由于co 的燃烧速度加快，因而热能放出及时，且在活塞压缩 上止点附近。所以能量的质量好，作功能力强。 还有，由于水比热大，水蒸发时吸热，引起内部冷却，不仅减 少了NOx 的生成，且可使发动机不易产生爆燃。从而使点火 提前角增大，以达到节能的效果。 化学作用即水煤气反应。在高温条件下，部分水分子与未完 全燃烧的炽热的炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，反 应式如下： C+H2O CO+H2 C+2H2O CO2+2H2 CO+H2O CO2+H2 2H2+O2 2H2O 上述这些反应，减少了火焰中的炭粒，提高了油的燃烧程度， 改善了
31、燃烧状况，提高了油的燃烧效率。在缺氧条件下，燃 料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO 和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟 中的烟尘含量，另一方面，由于乳化水的蒸发作用，均衡了 燃烧时的温度场， 从而抑制了 NOx NOx的形成。 通过上述的微爆及水煤气反应，乳化油燃料可获得减轻 大气污染和节约能源的双重效果。 燃油乳化的措施 油与水在平常状态下混合指能形成悬浊液，静置后又会重 新分层，因此要想得到稳定的乳化液就要借助乳化剂并采 用适当的配制方法。 水是极性化合物,石油产品是由非极性化合物烃类组成,水 和油是不互溶的。要使二者成为混合液，需借助外力或加 入表面活
32、性剂，使其中一相液体均匀分散在另一相液体中， 成为为相对稳定的混合液，在精细化学中，这种混合液称 之为乳化液，由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油） 和水组成的乳化液就被称为乳化燃料。 乳化燃料油分为油包水型（W/O）和水包油型 （O/W），在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀 地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠 的外层，成为连续相或外相。我们目前所见的大多数乳化 燃料油都为油包水型乳化燃料。水包油型乳化燃料油正好 与油包水型相反，由委内瑞拉石油公司开发的奥里油就属 于水包油型乳化燃料油。 乳化添加剂是一种具有乳化作用的表面活性剂，其化学结 构由极性基和非极性基构成，极性
33、基具有亲水性质，非极 性基具有亲油性质。所以水和油就都“紧紧围绕”在乳化 剂的周围，并保持稳定。 1 超声波法 超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能 力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于 测距，测速，清洗，焊接，碎石、杀菌消毒等。在医学、军 事、工业、农业上有很多的应用。 超声波法设备简单耗能少，乳化液颗粒细小均匀、节油效 果也较好。工艺流程为： 2 ，机械混合法 机械棍合法设备简单，如齿轮泵、高压动力泵、静态混合 器等设备。但乳化燃料效果差，不稳定，耗能大。 3 ，化学添加剂法 化学添加剂法处理简单，成本高。 乳化燃料的稳定性 稳定性是评价乳化燃料质量好坏
34、的指标。 在运输和贮存过程中，乳化燃料的稳定性起决定性的作用。 稳定性不好的燃料会形成分层、变型、破乳等。 乳化燃料的稳定性与乳化添加剂的类型、数量、贮存温 度、掺水量搅拌程度等有关系。 乳化燃料需进一步研究的问题 1 选择最佳的乳化工艺参数。渗水量、乳化处理时间及次数、 乳化剂类型、剂量及处理温度等，都需要做大量的实验研究 2 考查乳化燃料对发动机的影响 3 对发动机进行怎样的调整和改造 4研究更好的乳化设备，乳化剂类型 第三节 天然气 近二十多年来，世界天然气需求持续稳定增长，平均增长率保 持在2%，专家预计2020年其在世界能源组成中的比重将会增 加到30%。21世纪天然气在世界能源结构
35、中的比重将超过石油， 成为世界第一大能源，21世纪将是一个天然气世纪。 从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体， 包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气 体。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度 出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体 的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和 生物生成气中。 天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。伴随原油共生，与原 油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气 和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。凝析气田天 然气从地层流出井口后，随着压力和温度的下降，分离为气液 两相，
36、气相是凝析气田天然气，液相是凝析液，叫凝析油。 与煤炭、石油等能源相比，产生的二氧化碳仅为煤的40% 左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产 生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。 天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲 烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还 含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体， 如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在， 戊烷以上为液体。 天然气储量丰富，2009年我国新增天然气探明储量7234亿 立方米，目前天然气的使用直线上升，在世界范围内已经出 现了天然气紧缺的状况。主要原因是生产力不足的原因。 若
37、天然气在空气中浓度为5%15%的范围内，遇明火即可发 生爆炸，这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸在瞬间 产生高压、高温，其破坏力和危险性都是很大的。 依天然气蕴藏状态，又分为构造性天然气、水溶性天然 气、煤矿天然气等三种。而构造性天然气又可分为伴随原油 出产的湿性天然气、不含液体成份的干性天然气。 天然气的主要的物化特性见表3-6 主要的数值有：汽化潜热为510kj/kg 比热容3.87kj/kg.K 理论空燃比 17.25（9.52） 辛烷值RON: 130 着火温度：537 天 然 气 的 特 点 1 着火极限宽 515（体积分数） 稀薄燃烧，燃烧完全 2 抗爆性能好（130的辛烷值）
38、 3 排放污染小（气态，很容易均匀混合，燃烧完全） 4 是发动机磨损少 （不污染润滑油、产生较少的积碳） 5 火焰传播速度低 （需要较大的点火提前，增大压缩阻力） 6 点火能量高 （537度，需要点火电压高） 7 密度小 （进气量减少，功率降低） 8 携带性较差（压缩贮存，增加技术要求） 9 理论混合气热值低（天然气发动机的功率比汽油机低） 天然气的存在形式 天 然 气 在 汽 车 上 的 使 用 压缩天然气 液化天然气 天然气汽车分类 按天然气燃料状态分类 按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为： 压缩天然气（ 压缩天然气（CNG）汽车 ）汽车压缩天然气是指压缩到20.724.8
39、 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（ ）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主 要成分是甲烷，由于组分简单，易于完全燃烧，加上燃料含 碳少，抗爆性好，不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。 液化天然气（LNG）汽车。液化天然气是指常压下、温度为162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气 （）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。 按 照 燃 料 使 用 状 况 专用燃料天然气汽车 发动机只使用天然气作为燃料 两用燃料天然气汽车 既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料。 双燃料天然气汽车 可以同时使用液体燃料和天然气 天然气汽车基础知识 压缩天然气（CNG
40、）汽车燃料系统通常包括：天然气 气瓶、减压调压器、各类阀门和管件、混合器（或者天然 气喷射装置）、各类电控装置等。 CNG气瓶是压缩天然气汽车的主要设备之一。气瓶的设置和生 产都由严格的标准控制。CNG车用气瓶可以分为四类：第一类 气瓶是全金属气瓶，材料是钢或铝；第二类气瓶采用金属内衬， 外面用纤维环状缠绕；第三类气瓶采用薄金属内衬，外面用纤 维完全缠绕；第四类气瓶完全是由非金属材料制成，例如玻璃 纤维和碳纤维。 尽管一般认为由于天然气积碳少，机油更换的次数可以少 一些，甚至例行的维护也可以少作一些，但汽车、发动机 和改装系统的定期维护可以保障天然气汽车与汽油车和柴 油车相比具有更好的性能。
41、天然气汽车主要部件：减压器，混合器或喷轨；开环 仿真器1套或燃气电脑一只；转换开关总成 1套；动力调节 阀或天然气过滤器1只；高压钢管61：0.8KG；导气管 1只；排气管1米；稳固件包1包；低压管19：1米；低压 管16 0.3米；卡箍16-27 4只；卡箍22-32 1只；卡箍 34 1只；充气阀1只 。气瓶及气瓶支架一组。 减压器 喷轨 燃 气 电 脑 吉利远景油气转换开关 发展我国天然气汽车的对策 1.加快天然气发动机关键技术的研究 电子控制技术。应用先进的电控技术对天然气发动机的燃料 电子控制技术 供给、点火定时等进行精确控制，是实现天然气汽车发动机 高效率、低污染燃烧的关键之一。电
42、控系统主要包括电控单 元、传感器和执行机构等。 空燃比控制技术。为协调发动机排放(NOHC)、气耗率和 空燃比控制技术 可靠性(排温)，空燃比在整个万有特性图上的快速与精细控 制是关键。 优化燃烧技术。发动机燃烧技术和高能点火技术及其协调优 优化燃烧技术 化是实现最佳性能的必要条件。 先进的后处理技术。由于欧排放法规不仅要求限制天然气 先进的后处理技术 发动机的非甲烷碳氢(NMHC)而且要求控制总碳氢排放 (THC)，先进的氧化型后处理技术就成为关键技术之一。 2.改善供气能力 改善供气能力，加快加气站基础设施的建设 改善供气能力 利用“西气东输”和进口天然气的管网建设在沿线和周 边城市改善供
43、气能力，为大力发展天然气汽车提供必要条件。 影响天然汽车发展的一个重要的因素是加气站的建设。发展 天然气必须有大量适用的加气站网点作保障。天然气汽车的 发展要有计划有步骤的作好发展规划，逐步实施。各大城市， 特别是有条件建设的城市应将天然气汽车加气站的建设列入 城市的发展规划中，并尽早投入经费建立天然气的供气系统。 3.贮气瓶的研制 贮气瓶的研制 研制储存量大、耐高压、轻质的车载复合气瓶已是一个 必须解决的重要关键技术。这方面国外已经成功地研制并生 产了压力大于25MPa的复合材料气瓶，且其PV(质量容 积)仅为0.6。我国应尽快开展这方面的研制工作。 4.政府政策的支持 政府政策的支持 政府
44、的经济政策是影响燃气汽车发展的一个最重要因素。 许多发达国家的政府为了保护环境，在价格，税收，投资， 补贴等方面制定优惠措施，积极鼓励燃气汽车的发展。我国 政府应结合实际情况，积极发挥引导、支撑和排障的作用， 如在法律方面予以保障，在燃气汽车生产、改装、零部件生 产、加气站建设、燃气汽车购买和使用等环节给予税收、资 金等方面的优惠政策。例如上海市政府对新增天然气公交车 进行补贴，政府投资进行加气站建设，由委托企业经营等， 都是行之有效的措施。目前我国正在进行燃油税改革，实行 税改后，燃油价格将上升，对燃气汽车的发展具有重要的促 进作用。 随着材料技术以及电子技术的不断发展和广泛应用，天 然气燃
45、料的优势将会大力被开发和利用。从长远来看，天然 气将会成为最有前途的车用“低污染燃料”。因此，发展天 然气汽车对解决环境问题和能源问题都具有十分重大的现实 意义。 液化石油气 液化石油气（Liquefied petroleum gas ） 又叫压凝汽油 （Compressed petroleum gas ） 液化石油气价格便宜，容易液化。贮 存和使用方便，其配套设施如加气站 等的建设费用也比较低。 主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。 外观与性状： 无色气体或黄棕色油状液体, 有特殊臭味。 闪点()： -74 引燃温度()： 426537 爆炸上限%(V/V)： 33 爆炸下限%
46、(V/V)： 5 记住一点：液化石油气是石油炼制的伴生气，随着石油的枯 竭也将枯竭也将枯竭。不能作为长远的替代能源！ 液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸 气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质 量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。 液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围时， 遇明火即爆炸。 LPG主要是由丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）组成的，有 些LPG还含有丙烯（C3H6）和丁烯（C4H8）。LPG一般是 从油气田、炼油厂或乙烯厂石油气中获得。LPG与其他燃料 比较，具有以下独特的优点。 污染少。LPG是由G3（碳三）
47、、G4（碳四）组成的 碳氢化合物，可以全部燃烧，无粉尘。在现代化城市中应用， 可大大减少过去以煤、柴为燃料造成的污染。 发热量高。同样重量LPG的发热量LPG的发热量相当 于煤的2倍，液态发热量为45 18545 980kJ/M3。 易于运输。LPG在常温常压下是气体，在一定的压力 下或冷冻到一定温度可以液化为液体，可用火车（或汽车） 槽车、LPG船在陆上和水上运输。 压力稳定。LPG管道用户灶前压力不变，用户使用方便。 储存设备简单，供应方式灵活。与城市煤气的生产、储存、 供应情况相比，LPG的储存设备比较简单，气站用LPG储罐 储存，又可装在气瓶里供用户使用，也可通过配气站和供应 管网，实
48、行管道供气；甚至可用小瓶装上丁烷气，用作餐桌 上的火锅燃料，使用方便。 由于LPG有上述优点，所以被广泛用作工业、商业和民用燃 料。同时，它的化学成分决定了LPG也是一个非常有用的化 工原材料，因而也广泛用于生产各类化工产品。 针对车用液化石油气的特点见课本89页 （1）（2）（3）（4）（5）（6） 液化石油气的危害 健康危害： 本品有麻醉作用。急性中毒：有头晕、头痛、 兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等；重症者可突然倒下，尿 失禁，意识丧失，甚至呼吸停止。可致皮肤冻伤。慢性影响： 长期接触低浓度者，可出现头痛、头晕、睡眠不佳、易疲劳、 情绪不稳以及植物神经功能紊乱等。 环境危害： 对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成 污染。