高原地區推廣使用乙醇汽油的可行性分析

　　[摘要]隨著經濟的發展，車輛保有量在快速增長，如果高原地區車輛燃用乙醇汽油，既可以改善環境污染，又能提高農副產品的附加值。本文從國家推廣使用車用代用燃料的實際出發，通過對乙醇汽油的特性和高原環境對內燃機性能影響的分析，表明在高原地區推廣使用乙醇汽油是可行的。
　　[關鍵詞]高原地區；乙醇汽油；可行性；分析
　　[中圖分類號]U473.9　[文獻標識碼]A　[文章編號]1005-6432(2009)49-0062-02
　　
　　1　引言
　　
　　車用乙醇汽油是指在不含MTBE(甲基叔丁基醚)、含氧添加劑的專用汽油組分油中，按體積比加入一定比例(我國目前暫定為10％)的變性燃料乙醇混配而成的新一代清潔環保車用燃料。目前，我國在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5個省及河北、山東、江蘇、湖北、廣西等省的部分地區已成功開展了車用E10無水變性乙醇汽油的試點工作。運行結果表明，生物乙醇汽油作為一種新型生物燃料，在試點區域內的環境得到改善，推廣使用車用乙醇汽油無論從技術、管理、經濟上都是可行的，符合我國國情。
　　
　　2　高原地區推廣乙醇汽油的意義
　　
　　隨著經濟的發展，高原地區車輛保有量在快速增長，車用燃料也在大幅度增加，如果高原地區車輛燃用乙醇汽油，那么本地區車輛尾氣排放將會大大改善，并且會帶動部分農副產品的開發和利用，提高農副產品的附加值。因此，發展燃料乙醇對促進高原地區經濟建設可持續發展和環保治理具有廣泛的戰略意義。
　　
　　3　車用乙醇汽油的特性及優勢
　　
　　3.1　車用乙醇汽油的特性
　　燃料乙醇與汽油基本物化性質相比(見下表)，車用乙醇汽油有如下特性：
　　(1)辛烷值高，抗爆性好。乙醇可使汽油辛烷值增加，含乙醇10％可使93號汽油辛烷值提高0.1～2.2，可使90號汽油辛烷值提高1.3～3.0。
　　(2)乙醇含氧量34.7％。在汽油中含10％的乙醇，含氧量質量分數能達到3.5％。
　　(3)蒸汽壓：乙醇蒸汽壓20qC及40℃分別為5.66kPa及18kPa，汽油中摻入5％～10％乙醇(V)時蒸汽壓最大達58.4kPa，蒸汽壓比普通汽油高。
　　(4)乙醇的熱值是常規車用汽油的60.9％，據有關資料報道，若汽車發動機不作任何改動就使用含乙醇10％的混合汽油，發動機的油耗會增加5％。
　　(5)乙醇的汽化潛熱大，理論空燃比下的蒸發溫度大于常規汽油。
　　3.2　車用乙醇汽油的優勢及存在的問題分析
　　乙醇汽油中的乙醇既是一種能源，又是一種優良的汽油品質改良劑和綠色增氧劑，由于含氧量增加了3.5％，使原普通汽油中不能燃燒的部分完全燃燒，使燃燒更充分、更徹底，從而使油耗相應減少，與熱值低引起的因素相抵，使總體油耗持平或略有降低，同時可減少和消除汽車尾氣煙霧的形成，有效地降低汽車有害尾氣排放總量33％以上，有利于環境保護，使用乙醇汽油后，車輛尾氣排放達標；由于乙醇汽油的燃燒特性，能有效地預防和消除火花塞、燃燒室、氣門、排氣管、消聲器等部位積炭的形成，避免了因積炭的形成而引起的故障，延長部件的使用壽命；乙醇汽油中的乙醇是一種性能優良的有機溶劑，能有效地消除油箱及油路系統中雜質的沉淀和凝結，有良好的油路疏通作用，減少為清潔疏通油路而產生的維護費用；乙醇汽油有降低稀釋機油的作用，可延長發動機機油的使用時間，減少更換次數；乙醇汽油具有抗爆性優良的特點，減少工況噪聲，降低汽車噪聲對城市環境的影響。
　　在經濟性方面，國家規定乙醇汽油必須與同標號的普通汽油“同升同價”，2004年6月，一汽集團專門做過試驗，試驗表明車用乙醇汽油的動力性能和油耗與普通汽油基本持平。至于對銅產生腐蝕問題，已在車用乙醇的生產中加入了相應的添加劑加以解決。因此，對于汽車用戶來講使用乙醇汽油和使用普通汽油在經濟方面無多大區別。
　　
　　4　高原地區使用乙醇汽油的可行性分析
　　
　　4.1　高原環境對內燃機性能的影響
　　由于高原地區氣象環境的特殊性，工作在高原地區的內燃機面臨著一個共同的問題，即由于高原海拔高、大氣壓力低、空氣中的氧含量較平原地區有所下降，進入氣缸內的空氣質量較差(一般情況下，海拔每升高1000米，充氣量減少10％)，使得氣缸內進氣終點的壓力低于設計標準，致使壓縮終點壓力及溫度達不到應有的水平，引起內燃機啟動困難，小負荷時工作不穩定，大負荷時排煙變成濃黑色，最大功率大幅度下降，油耗上升、排放惡化。海拔越高，空氣越稀薄。因此，內燃機的性能隨海拔的升高而惡化就越明顯。
　　實驗表明：對于非增壓柴油機，海拔每升高1000米，功率扭矩下降9％～12％，油耗上升6％～10％，對于TJ376QE汽油機，使用CNG后，海拔每升高1000米，功率下降了5％～10％，扭矩下降了8％～13％。這是由于缸內充氣量減少、散熱性能下降、熱負荷增加、燃燒不充分等原因導致高原環境對發動機動力性能的影響。
　　4.2　高原環境下使用乙醇汽油后發動機性能變化分析
　　不論使用何種燃料，在高原環境下發動機功率和扭矩均有不同程度的下降，這是高原環境的氣象條件決定的，是不可避免的，但從發動機性能變化的機理而言主要是因大氣壓力下降、空氣密度減小和含氧量降低造成的。而乙醇汽油只是在普通汽油中加入了10％的變性燃料乙醇，高原環境對其影響與普通汽油、柴油及天然氣相類似，功率下降程度也與其他燃料相近，但由于乙醇汽油的含氧量比普通汽油有所增加，在高原缺氧情況下其燃燒性能比普通汽油會好一些；其辛烷值高，抗爆性好；乙醇汽油蒸發潛熱增大，會使使用乙醇汽油車輛低溫啟動和低溫運行性能惡化。
　　根據云南省在海拔1920米的條件下，用E10含水乙醇／汽油混合燃料和純汽油的對比試驗表明：①燃用乙醇汽油對發動機的動力性無負面影響；②燃用乙醇汽油后，能量的利用率高，經濟性優于純汽油；③燃用乙醇汽油后，相對于原機CH和CO的怠速排放分別降低了36.7％和12.8％。因此，在高原環境下使用乙醇汽油與使用普通汽油相比對汽車動力性無多大影響，經濟性有所提高，排放明顯改善。由于無水乙醇易于吸水，車用乙醇汽油的含水量超過標準指標后，容易發生液相分離，影響使用，車用無水乙醇汽油的儲運周期只有30天左右，不適宜遠距離運輸，若推廣使用，首先要解決無水乙醇在當地的生產或考慮采用加助溶劑的含水乙醇(其儲運周期達3個月左右)。
　　
　　
　　5　結論
　　
　　如果能夠保障車用乙醇的供應，在高原地區使用乙醇汽油是可行的，特別適合在海拔4000米以下的地區使