且来源丰富，是理想的石油替代品。醇类燃料的大力推广和应用是加快新能源开发、克服能源消费制约、促进经济协调
发展的必由之路。
关键词：醇类燃料汽油机甲醇乙醇
随着全球经济的快速发展，我
国汽车产业也得到了飞速发展。但
是交通运输和汽车保有量的迅速增
加，给我国能源供给和环境污染造
成了极大的压力。一方面，传统的
汽油、柴油发动机面临着石油资源
短缺的1司题；另一方面，汽车排放
造成的大气污染日趋严重，在各国
的大中城市，汽车尾气排放污染已
经成为大气污染的最主要污染源，
它们对人体健康的危害已经引起世
人的关注。
为了缓解石油资源短缺带来的
压力，改善大气环境，促进人类社
会和汽车产业的可持续发展，开发
汽车新能源和新动力已经成为汽车
工业面临的十分紧迫的任务。醇类
燃料(甲醇、乙醇)作为新型的
代用燃料出现在人们的面前。使用
醇类等代用燃料替代或部分替代传
统汽油、柴油，不但燃烧清洁，能
够大幅度降低常规有害物质的排
放，使其中的碳氢化合物(HC)、
氮氧化合物(NO )、一氧化碳
(CO)、二氧化碳(CO )和颗粒
物的排放浓度有显著的降低，具有
良好的环保特 ；而且醇类燃料的
来源还很丰富，是理想的石油替代
产品。因此，在环保与能源的双重
压力下，醇类燃料发动机作为新型
的汽车动力将呈现出广泛的发展前
景。
1 醇类燃料的理化特性分析
甲醇、乙醇都是无透明、易
挥发、易燃的液体，其中甲醇有
毒。它们不但热值较低、蒸发潜热
较高、抗爆性能好、含氧量高，而
且甲醇、乙醇在少量水分存在的情
况下还容易产生相分离。甲醇、乙
醇和汽油的物理化学性质比较见表
1。
表1 醇类燃料的理化性质
2 醇类燃料的生产来源
甲醇可以从天然气、石油、煤、
木材及其他生物体来制取。甲醇最
早是通过木材干馏法和氯甲烷水解
法制取，而目前生产甲醇的原料是
天然气、轻质油、重质油、煤焦炭等。
从20世纪50年代开始，天然气和
石脑油逐步成为合成甲醇的主要原
料。国际上甲醇主要由天然气(约
占世界产量的78％)、重油(约占
10％)、石脑油(占7％)、液化石油
气(占3％)、煤炭(占2％)生产。
目前，全世界的甲醇生产能力已达
6 000万t／／年。
我国的甲醇主要是以煤炭为原
料生产的。我国能源结构长期以煤
及煤炭的下游产品为主，煤产量占
全国能源产量的76％。从储量看，
已探明
煤产量储量为7 650亿t。
煤炭无疑是我国的主导能源，在我
国未来能源结构中将扮演越来越重
要的角。
乙醇的制造成本较高，主要是
从植物中获得，可以谷类、甘蔗和任
何含淀粉或糖类的农作物为原料，
采用生物发酵方法制成；也可由乙
烯水合制成。目前，国际上燃料乙
醇的总产量约为4 063万t／，年。
当前我国燃料乙醇的原料主要
来源于玉米、糖料等作物，但是为了
保证我国的粮食安全，“十一五”期
间国内将不再审批以粮食为原料的
燃料乙醇项目，而采用甘蔗、木薯、
红薯、甜高梁等非谷物原料生产燃
料乙醇。未来生物乙醇燃料的发展
方向是纤维素乙醇，即用秸秆等为
原料生产乙醇，这样既可以降低成
本，也可以有更广泛的原料来源。
3 醇类燃料作为汽车燃料的
可行性分析
3．1 甲醇作为汽车燃料的技术可
行性
甲醇可直接作为内燃机的燃
料，具有以下良好特性：
1．甲醇分子量小、分子结构
简单。甲醇燃料中含有氧，按质量
计算，甲醇中含有50％ 的氧，有
利于完全燃烧；C／H小，有利于
燃烧时产生较多的水和较少的
CO2。
2．甲醇的沸点和凝固点均较
低，前者有利于燃料一空气混合气
的形成，后者可保证发动机在低温
下工作。
3．醇类的热值比较低，甲醇
的质量低，热值只有汽油的45％ ，
因此，在同等的热效率下，醇类燃
料的有效质量燃油消耗率高。醇类
燃料是富氧燃料，它在汽缸内完全
燃烧时所需的过量空气系数远小于
燃用汽油时所需要的值。
4．甲醇的汽化潜热是汽油的
3．6倍，高汽化潜热和低的蒸汽
压，将导致混合气形成困难和发动
机启动困难，但可以使进气温度降
低，提高充气效率；同时，由于甲
醇的汽化潜热大，可以改善发动机
燃烧后的内部冷却，改善发动机的
动力性，降低排气温度。
5．甲醇具有较高的辛烷值，
具有较高的抗爆震性能，对通过提
高发动机压缩比来提高发动机的热
效率很有利，所以，甲醇是良好的
汽油机代用燃料，也是提高汽油辛
烷值的优良添加剂。普通汽油与
15％ ～20％的甲醇混合，辛烷值可
以达到优质汽油的水平。
6．甲醇的着火界限比汽油宽，
能够在较稀的混合气状态下燃烧，
即可以使发动机在稀混合气条件下
稳定运转，对排气净化和降低油耗
非常有利。
7．甲醇的燃点比汽油高，不
易于发生火灾事故，比使用汽油安
全；醇类燃料的沸点及蒸汽压都比
汽油低，有助于燃油一空气混合气
的形成，不过其中缺乏高挥发性成
分，对启动不利。
8．甲醇对某些非金属材料
(如塑料、橡胶等)有溶胀作用，
对某些金属
材料(如锡、铅、铝
等)有轻微的腐蚀作用，在使用
中应采取相应的措施。
9．醇类燃料含有羟基，能与
水互溶，而烃类燃料憎水性强，因
而甲醇与汽油的相溶性差，甲醇与
汽油按一定比例混合时，在一定温
度范围内具有分层现象。
10．甲醇汽油常温常压下为液
体，操作容易，储带方便。
甲醇与汽油按照一定比例混
合，并添加一定添加剂组成混合燃
料后，低比例甲醇汽油，如M3、
M5，可以和汽油一样使用，发动
机不需作任何改动，在欧洲等地曾
大量当作汽油销售，但一般要添加
助溶剂等以防燃料分层；中比例甲
醇汽油，如M15、M25，发动机只
需作稍微调整，技术问题较简单，
曾在欧洲一些国际性车队进行示
范，必须添加助溶剂；高比例甲醇
汽油，如M85、M90，需要对发动
机进行改装、优化，其功率、排放
和热效率都优于原汽油机。目前，
甲醇生产技术、燃烧高比例和纯甲
醇燃料的专用甲醇燃料汽车技术比
较成熟，市场供应也比较充分，而
且高比例甲醇燃料在国外也已经商
业化。但是甲醇汽油在毒性、金属
腐蚀l生等方面还存在严重1司题，还
需要研究人员对车用甲醇汽油全
面、系统、科学的可行『生论证。
3．2 乙醇作为汽车燃料的技术可
行性
乙醇与汽油在某些物理化学性
质上非常接近，但是有些性能则相
差较大：
1．从分子结构上看，汽油中
不含氧，而乙醇中含氧，更有利于
促进燃料的完全燃烧，节省燃料。
2．乙醇的辛烷值高、抗爆性
能好。乙醇的研究法辛烷值
(RON)达到112，马达法辛烷值
(MON)为92。有资料显示，乙醇
的调合辛烷值为115，在RON91
的汽油中添加10％ (体积-)的乙
醇，其RON可提高约4个单位，
MON增加约2个单位。因此，燃
用高比例乙醇燃料时，通常可以提
高汽车发动机的压缩比，提高发动
机的热效率和动力性。
3．通过添加乙醇改变汽油组
成，可以有效地降低汽车尾气排
放。美国汽车／油料研究计划
(AQIRP)的研究报告表明：使用
含6％乙醇的加州新配方汽油与常
规汽油相比，HC排放降低10％ ～
27％ ，CO排放减少21％ ．~28％ ，
NO 排放降低7％ ～16％。
4．乙醇的热值比常规汽油的
热值低。因此，使用乙醇汽油，发
动机的油耗随着乙醇搀入量的增加
而增加。有资料报道，使用10％
乙醇的混合汽油时，发动机的油耗
约增加5％ 。若在辛烷值相同的前
提下，发动机的动力性能也会因乙
醇的含量增加而有不同程度的下
降。
5．乙醇的汽化潜热大，这将
导致汽车动力性及经济性下降。通
常通过发动机进气加热系统或废气
预热空气系统，提高进气温度，改
善混
合气的形成及燃烧，改善乙醇
汽车的低温启动性。
6．乙醇在燃烧过程中会形成
乙酸等对金属有腐蚀性的硫化物，
在乙醇生产过程中一般也会形成酸
性物质，而且在贮存时由于空气的
氧化或细菌发酵也会产生少量的有
机酸，且乙醇本身具有吸水性，也
会使之含有少量水分，这些都会对
发动机产生较为严重的腐蚀和磨
损。另外，乙醇的蒸发潜热大，汽
化不良的乙醇流入汽缸壁，使得润
滑油膜被冲洗而造成的润滑油稀释
或严重乳化也将导致发动机部件的
摩擦和磨损。国外使用E85和
El00等高比例的乙醇燃料时，通
常使用适合燃用乙醇的特制发动
汽车改甲醇机，其供油系统、进气系统材料需
要经防腐处理。在使用低比例乙醇
燃料时，可加入金属腐蚀抑制添加
剂来有效抑制乙醇汽油对铜片
(黄铜、紫铜)的腐蚀。
7．乙醇是一种化工溶剂，对
汽车供油系统的橡胶部件有一定的
溶胀作用，对油泵的密封及其他部
件的合成橡胶材料大都有轻微的腐
蚀、溶胀、软化或龟裂作用。
8．乙醇的抗水性较差，乙醇
汽油在少量水分存在的情况下容易
发生相分离。有关试验研究表明：
随着乙醇汽油中水含量的增加，相
分离温度明显提高；而在相同水含
量的条件下，随着乙醇含量的增
加，相分离温度将会大幅度降低。
9．乙醇调入汽油后，会产生
明显的蒸汽压调和效应。乙醇本身
的饱和蒸汽压为18kPa，当乙醇添
加量为3％ ～5．7％时，乙醇汽油
的调和蒸汽压随乙醇添加量增加而
提高，最高达58kPa；当乙醇添加
量大于5．7％时，乙醇汽油的调和
蒸汽压随乙醇添加量增加逐渐降
低。美国、巴西乙醇汽油的应用经
验以及国内车用乙醇汽油的可行l=生
研究、使用试点试验已经表明，推
广使用车用乙醇汽油在技术上是可
行的。但是，一个系统工程需要国
家经济及税收政策上的支持，并建
立车用乙醇汽油生产、储运、销
售、使用、市场监管、价格调控、
质量监督、环保监测的成套政策措
施和管理方法。因此，推广乙醇汽
油还需要进一步研究。
4 醇类燃料的应用前景分析
4．1 甲醇燃料应用前景
甲醇是传统的化工产品，其原
料煤、天然气和可再生的植物纤维
素等资源丰富。甲醇燃料来源丰
富，燃烧性能优良，完全或部分取
代石油作为内燃机燃料，不但能缓
解石油供应紧张的矛盾，还能显著
降低有害物质的排放，具有较强的
经济效益和社会效益(图1)。
图1 国内甲醇燃料应用范围
以煤制甲醇的生产效益来看，
每生产1t甲醇耗煤1．5—1．8t，产
煤区的煤价在100元／t左右，工业
甲醇成本800 yTE／t左右，而市场甲
醇价
格2 300元／t，这是巨大的利
润空间。再以甲醇燃料的使用看，
理论上1．8t甲醇相应于n汽油，
而实际中甲醇汽油辛烷值高、爆发
力强，实际消耗1，4t相当于1t汽
油，按目前汽油价格7 317~Tr／t，
甲醇2 300元／t，每消耗1 t甲醇可
比汽油降低成本2 926元。
中国经济的快速发展，也为甲
醇汽油提供了巨大的市场需求。专
家预测，到2020年中国的石油产
量在1．7～2．0亿t，供需缺口3．3
— 3．6亿t，按3t石油生产lt汽油
计算，汽、柴油缺口1．2亿t，相
当于2．O9～2．28亿t甲醇，而且
还不包括甲醇作为四大基本原料的
消耗。2020年甲醇的市场销量可
能在3亿t左右，尽快出台甲醇发
展产业政策，促进甲醇工业发展，’
形成国家支柱产业是当务之急。
随着科技的发展和进步，特别
是世界范围内的石油涨价和石油资
源日见枯萎，甲醇作为燃料的经济
性更加凸显出来，同时甲醇燃料的
大力推广和应用还具有良好的环保
特性，可减少汽车尾气污染物
HC、C060％以上的排放，是一个
利国利民的好事。如此巨大的市场
和环保效益、经济效益呼唤国家产
业政策尽快出台，甲醇燃料的产业
发展前途将会一片光明。
4．2 乙醇燃料的研究现状和应用
前景
随着国内石油需求的进一步提
高，以乙醇等替代能源为代表的能
源供应多元化战略已经成为我国能
源政策的一个方向。据悉，由国家
发改委工业司牵头编制的《生物
燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一
五”发展专项规划》将很快出台，
一起面世的还有《生物燃料乙醇
产业发展政策》。据了解， “十一
五”期间，我国将生产600万t生
物液态燃料，其中燃料乙醇500万
t；乙醇汽油的使用将从目前的黑
龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5
个省，河北、山东、江苏、湖北4
省的27个地市省市试点转为除西
藏、青海、宁夏、山西、甘肃以外
的全国推广。可以说，燃料乙醇产
业作为一个新兴的事物，已同百姓
的利益息息相关，同社会的发展密
切相连。
鉴于我国人多地少，发展燃料
乙醇应该考虑我国国情，防止出现
与民争粮、与农争地的现象。以粮
食为原料的燃料乙醇发展应合理适
度，发展重点应放在以其他各种经
济作物为原料上，还可以结合副产
品提取和综合利用深加工等手段发
展燃料乙醇工业。在我国人均粮食
年产量不足400kg的背景下，利用
荒山、荒坡及盐碱地种植木薯，生
产燃料乙醇，这是生物能源发展的
必由之路。
甘蔗也是理想的能源作物。虽
然我国已经能够用玉米、陈化粮生
产绿能源——燃料乙醇，但用甘
蔗生产还几乎是一片空白。我国目
前甘蔗年
产量在8 500万t左右，
但生产食用酒精用量仅5O多万t。
若技术攻关成功，成本控制得当，
中国用甘蔗生产燃料乙醇将会有很
好的发展前景，势必给乙醇燃料生
产带来更大的发展空间。
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(责任编辑臧姝)
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