奧運火炬含“綠色”

劉　江

2008年北京奧運會從各個方面體現了綠色奧運、高科技奧運和人文奧運的理念，與鳥巢，水立方等奧運場館一樣，奧運火炬無疑也是高科技的結晶，在關注運動場館的壯觀、運動員們的矯健的同時，也讓我們把焦點放在那傳承文明的“火把”之上。

北京奧運會火炬高72厘米，985克重，由鋁制成。火炬的表面是彎曲的形狀，在制作的過程中采用了刻蝕和陽極化技術。火炬能夠連續燃燒大概15分鐘，在沒有風的環境下，火焰的高度為25～30厘米。火炬能承受每小時65千米的大風，并能在每小時50毫米的雨中保持不熄滅。火炬的火焰亮度很高，可以在太陽光和亮度很強的地方明顯顯現，并可采用照相機拍攝到火焰熊熊燃燒的效果。這是因為它的科技含量非常高，其精密的燃燒系統采用了火箭科學技術。

縱觀奧運會火炬燃料的歷史，它曾先后采用過金屬(鎂或鋁)燃料、天然樹脂、橄欖油、丙烯、丙烷及其混合氣體等作燃料。隨著時間的推移和技術的進步，人們對奧運會火炬的要求越來越高，特別是安全性、可靠性、環保性方面，還希望火炬的火焰在強光下也容易被看到并能夠拍出好的效果。要滿足這些要求，就要選擇合適的燃料。在奧運會火炬曾使用過的燃料中，金屬燃料可產生耀眼的火焰，但其安全性存在較大的問題：在金屬燃燒的過程中，不斷地有高溫碎片落下，曾有因此燒傷火炬手的報道。像丙烯這樣的含碳量較高的燃料(亞特蘭大奧運會采用的火炬燃料)，雖然能夠產生很亮的火焰，并且安全性要比金屬燃料好很多，但會產生較大量的煙塵，不利于美觀和環保。

北京奧運會火炬采用的燃料是丙烷，它是一種碳氫化合物，屬于烴類，分子式為C3H8。丙烷是民用液化石油氣的主要成分之一，在工業上主要用于有機合成，可作生產乙烯和丙烯的原料或煉油工業中的溶劑。在常溫常壓下，丙烷是一種無色無味的氣體，在20℃時，其飽和蒸汽壓約為10個大氣壓，即在20℃的溫度下，對其加壓到10個左右大氣壓的壓力，丙烷就會變成氣態和液態共存的狀態。而10個大氣壓的壓力是很容易實現的，因此丙烷的儲存和攜帶非常方便，可將其壓制成液體儲存于罐中。使用時，液體燃料通過微孔等渠道噴出，在大氣中呈氣態。因為丙烷的這種特性，它還被考慮用作新能源技術——固體氧化物燃料電池的候選燃料，特別適合便攜式應用。

丙烷燃燒后僅生成二氧化碳和水，沒有其他有害物質產生，是環保的燃料。丙烷被選做北京奧運會火炬燃料的另一個主要原因是它產生的火焰為亮黃色，火炬手跑動時，動態飄動的火焰在不同背景下都比較醒目。碳氫化合物燃料燃燒時產生的火焰的亮度遵循這樣的規律：含碳量越高，火焰越亮。但如果含碳量過高，比如前面提到的亞特蘭大奧運會采用的丙烯燃料和上屆雅典奧運會采用的丙烯和丁烷混合氣燃料，在燃燒時就會產生黑煙。含碳量太低，比如甲烷，火焰就不夠亮，達不到醒目的效果。而丙烷燃燒的火焰，即能達到足夠的亮度，又不至于產生黑煙。

要保持丙烷燃料的火炬產生的火焰穩定也需要采用一些技術手段。我們知道，物質從液體變成氣態時，要吸收一定的能量，這個能量就是“相變潛熱”。丙烷在燃燒時，從液態變成氣態，會從液體燃料及其儲存罐中吸收能量，使燃料及其儲存罐的溫度越來越低。而丙烷的飽和蒸汽壓是隨著溫度的降低而降低的，當外界溫度低至零下20℃時，丙烷燃料產生的大氣壓僅為2個。這個過程導致火炬的火苗越來越小。為了保持火焰的穩定，就需要給燃料系統加熱。本次北京奧運會火炬就是采用丙烷燃燒產生的部分熱量通過回熱管對燃料進行加熱，并通過穩壓閥控制，從而確保了火炬火焰的穩定性。

北京奧運會火炬完全由中國設計、研究并制造，其穩定的燃燒技術和對環境的適應性在奧運會火炬的歷史上又達到了一個新的高度，是我們全中國人民的驕傲。

責任編輯趙檸