汽车运行材料车用替代燃料Word文档下载推荐.docx

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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,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。

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PH<

5.6以下,就为形成酸雨酸雨。

酸雨酸雨的危害:

危害水生生物,PH<

6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1.5~4.5℃。

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。

①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恶化。

②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26952695万吨,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）0.79140.78430.72~0.75沸点/℃64.878.330~220闪点/℃1214—43/470420260自燃点/℃饱和蒸气压/30.99717.33262.0~82.7低热值/（MJ/kg）20.2627.2044.75蒸发潜热/（Kg/Kg）1101862279辛烷值（RON）11211190,93,95,97,98辛烷值（MON）929285,88,90十六烷值3827相对分子量3246110~115着火极限（体积分数）（%）6.7~364.3~191.3~7.6理论空燃比6.49.014.8

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MONRON灵敏度甲醇9211220乙醇9211119汽油90#85905汽油93#88935汽油95#90955

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<

二>

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

<

八>

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。

一>

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（methanol）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2001415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,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）:

H2O→H++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+H2C+2H2O→CO2+2H2CO+H2O→CO2+H22H2+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NOxNOx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中的比重将