张英磊:汽车行业VOCs污染防治综合解决方案初探
  • 更新时间:2018/5/4 17:31:24
  • 来源:中国汽车论坛组委会

北京首创博桑环境科技股份有限公司技术总监 张英磊

各位专家大家好,今天我跟大家分享的题目叫甲醇汽车助推绿色发展,实际上这个题目并不是我们自己起的,这也是我们这次论坛组委会给我们起的,实际上我觉得我们这个题目当我们写好这份材料的时候,我们觉得这个题目写的很好,也是写出了甲醇汽车对于环保做出一些贡献,助推绿色发展。实际上有了甲醇汽车它也可以带动甲醇的整个生产产业链。有了甲醇的产业链,它也可以带动了就是帮我们常规的,因为我们国家的资源属于以煤为主的一个能源结构,它也可以把我们以往不能烧的煤,不能用的这些煤也可以来生产我们的甲醇,甚至就可以把我们的梅春其、焦炉其(音)也可以运行。我们国外有一些垃圾做甲醇,废旧木材做甲醇等等一系列的,还有部际二氧化碳做甲醇。同时甲醇汽车实际上从排放,我们早上环保部的同志汪涛也介绍了很多,实际上从我们甲醇汽车试点运行结果来看,我们也是运行了很长时间,从整个排放,从对环境应该在这方面还是有很大贡献的。
    下面我汇报两个:
    一、研发历程。
    二、甲醇汽车推动绿色发展。
    从研发历程从2005年就开始启动,到现在已经13年了,我们攻破了很多关键技术,积累了很多专利,积累了甲醇汽车的研发经验,开发了4款甲醇动力以及14款甲醇轿车,并且获得了很多公告。
    从应用情况来看,我们工信部五省市的试点,在这个项目里头投入了1008台,占工信部试点总数的超过90%,现在运行总里程超过了4亿公里,最大里程超过55公里,最长运行时间超过5年,因为我们山西省是2013年的3月13日正式启动的。并到市国外测试运行进行了两年,因为车辆比较少,总里程20多万公里,单车超过6万公里,运行效果都很好,对中国的甲醇汽车评价都很高。从2016-2017年也启动了市场销售,进行小批量市场销售,销售了接近3000台,目前积累的甲醇汽车在市场保有量大概在4000台,当然这个4000台在量上面是一个很小的开始,但是毕竟是一个开始。总的来讲,甲醇汽车的安全性、可靠性、环保型、经济性、适应性得到充分验证。
    下面汇报一下研发历程,分四个阶段:
    第一阶段是技术积累阶段,在这一阶段我们开发了第一代甲醇动力,也开发了第一代甲醇轿车,这主要是在2005-2010年之间,在这一代车子上面我们并没有上国家的公告,但是我们的一些核心技术都是在这一代车子上面取得的。最左边这张图片,这个车子是我们2006年生产出来的,这台车子现在仍然还在路上,这也是很好的体现。
    第二阶段是第三代甲醇轿车到第四代甲醇轿车。
    第三阶段产品升级阶段,因为通过试点运行甲醇汽车得到了很好的体现,也预示着国家最后大面积推广,正好跟当前的形式相吻合,因为现在国家对甲醇轿车政策性逐渐明朗,包括去年8月份我们刘延东副总理也有一个批示,包括今年两会期间马凯总理也有一个批示,总得对甲醇汽车有一个高度肯定,工信部现在也在制定相关的推广方案。之所以我们研究第四代甲醇轿车,就是为了满足私家车用户包括公务车,这个车型目前在汽油版本上面,在市场销售很好,我们甲醇版本在去年前年就研发出来了。
    第四阶段处于技术提升阶段,因为前面研究了四款车公告,短期市场需求也不是个问题,那我们当前的阶段重点在动力提升,怎么去改善它的经济性,改善它的环保性,在这块做工作,包括甲醇的发动机采用高压速比的,充分利用甲醇燃料它的高循环特性,在这一阶段主要是技术提升。
    讲一讲我们的成果,我们有一批专利,同时我们甲醇发动机也获得上海中电信产品,同时在这个期间承担了两项国家科技部的重大专项,同时有4款发动机,14款车,这都是我们的成果。
    成果应用,2013年3月份工信部启动五省市试点,通过这个试点就是今年2月份所有的试点都通过了验收,尤其值得一提的山西晋中应该是2016年5月份进行验收的,当时验收这一个甲醇汽车也是我们首个试点进行验收,而且当时参加这个试点验收我们国家九个部两个局,所以涵概所有跟车辆相关的,跟环境相关的,跟人体健康相关的,包括公安部、交通部、科技部、工信部、发改委、财政部、卫生部、国家质检总局、能源局等等,这么多单位去参加这个验收,也证明我们国家大家对我们国家的能源安全有一个高度重视,而且也给出了很好的结论,这个结论就是我国自主研发的甲醇汽车整车技术处于国际领先,这是我们验收,其他的几个试点验收几乎结论也是相同的。在国外的冰岛测试运行,冰岛现在测试两年了,两年效果也很好,冰岛也是当时这个车辆数很少,因为冰岛国家很小,总人口很少,当时也就是有六辆车,今年他们就提出小批量运行,现在正在想采购甲醇汽车,明年后年每年都有一定的数量进行推广。
    下面再汇报一下第二块,甲醇汽车助推绿色发展。
    首先汇报一下甲醇对绿色发展的推动作用。甲醇是一种液态,是一种低碳的绿色能源,从分子式也可以看出来甲醇里头含有50%的氧,因为我们的燃料在发动机工作当中就必须要有氧气助燃,因为本身甲醇含氧,在工作过程当中就减少了大气对氧气的摄入量。同时甲醇的挥发量相当于汽油的50%左右,同时甲醇是单一化合物,不含硫,排放比较清洁,这块对大气环境应该是有贡献的。
    第二甲醇对海洋生态的影响,因为甲醇在水当中滞留时间是以小时计算,原油、汽油、柴油的滞留时间尺度以年计算。甲醇在水中的生物降解过程比原油或者汽油迅速得多。
    另外甲醇对陆地同样也是比较友好的,甲醇如果洒到土壤上面,在三个星期后这个地表的活性就完全恢复了,恢复率是90%。所以对陆地的影响也是很小的。
    甲醇从安全性来讲,这个评价应该是美国人做的,美国能源部做的,这个发布比较早。他对四种燃料,对汽油、柴油包括APG、甲醇,就是从多个维度,从泄露、蒸发、人体健康进行了评价,评价以7级划分,7是最高,1是最低,综合得分最高的就是安全性最差的,综合得分最低的就是安全性最好的,从这儿大家可以看到汽油是41,柴油是34,LPG是36,甲醇率是28。
    煤制甲醇生产工艺本身符合对煤炭的清洁利用,煤制甲醇不同于煤发电直接燃烧、直接排放的方式,煤制甲醇工艺过程高温、高压、全封闭,生产过程绿色环保,生产过程中的三废得到合理收集和利用,能源利用达到最大化。
    甲醇应用助推煤炭产业节能减排。因为我们国家能源结构所决定,缺油少气,比较富煤,煤制甲醇清洁利用,对煤炭的有效途径,可以促进煤炭生产的节能减排,也可以为煤炭利用中的环境治理的困境做出一些贡献地从上面这个图也可以看出来,如果煤直接发电,效率40-44%,如果是热点联产达到70%,现在我们国家在推广这些能化共轨技术路线,这个技术路线效率达到85%。
    同时发展甲醇汽车,甲醇作为燃料可以变废为宝,除了煤天然气制取甲醇,还有锅炉煤,高炉煤可以作为甲醇,另外煤层气、焦炉气都可以作为甲醇。还有城市垃圾、木材废料也都可以做成甲醇。
    可再生的甲醇生产,这个实际上这也是在今年投资冰岛首个进行产业化了,就是部际工业的二氧化碳跟氢气合成做甲醇,二氧化碳我们就收集电厂、钢厂大烟囱排放的二氧化碳,同时在冰岛是用的地热发电的,同时可以用风电、气风电、太阳能电、水电这种清洁能源制氢,最后由二氧化碳跟氢气合成就变成低碳甲醇。如果从甲醇我们在当做燃料被车用、船用又排放成二氧化碳,二氧化碳进行收集我们再合成这就形成了一个碳循环,真正形成绿色资源。
    进行小结,由于是甲醇自身特性决定的,甲醇对大气、对海洋,对陆地它的环境应该还是比较友好的,对这一方面影响比汽柴油小很多,同时安全性在几种常规燃料当中也是最好的,另外煤制甲醇也是符合对煤炭的清洁利用。同时我们还有一些废物利用的,刚才也提到高硫煤、高灰分煤等等变废为宝,实现资源的综合利用,践行我国节约优先的能源使用方针政策。使用可再生能源和回收工业二氧化碳排放合成甲醇技术,是取之不尽,环境油耗的这么一个燃料。
    下面汇报一下甲醇汽车对绿色环保发展的贡献。这张是国五排放的,我们从几十次16万公里耐久试验当中我们就选了一次,从这张图上大家也可以看到碳氢、氮氧、一氧化碳,这个变化都不是很大,而且控制在很好的范围之内,这也再次证明了甲醇汽车有良好的排放性能。
    这一块再讲一下甲醇汽车的甲醛排放,我们国家对甲醇汽车的研究超过40年,但是一直没有大面积推广,也是甲醛排放制约着这个推广的进程,原来研究的企业几乎很少,几乎就是高校做一些研究。之所以吉利在这方面的研究,就是通过多年对甲醇的研究,包括对甲醛排放的研究,在这一块投入大量人力物力,我们现在吉利甲醇汽车也是代表中国甲醇汽车的甲醛排放的水平在世界上也是领先的。现在我们中国的甲醇汽车排放每公里甲醛排放量在0.3几毫克,我们工信部为了推广甲醇汽车出了一个甲醛排放的限制,就是42号文的限制,是10个毫克,我们现在的数值相当于工信部的1/30,同时美国有一个超低排放每公里0.25毫克,所以我们在这个技术全球都是领先的。我们不但对甲醇汽车做了研究,同时对汽车也是做了研究,研究以后发现甲醛排放并不是甲醇汽车的一个专利,而在汽柴油都有,对于汽油车的排放应该还比吉利甲醇汽车排放还要高,我们是相当于汽油车的70-80%,但是也是一个同一个数量级,从量级上面都是很低的,但是甲醇汽车比他更好,柴油车是我们的十几倍左右,这个从表面数据大家也能看出来。
    下面这张表就是我们在市场上试点运行采集到的数据,因为工信部在几个省里试点运行,累计在市场上抽了39辆车,这个车是工信部委托几个试点省份抽的,抽了39辆车共做了42次检测,委托上海检测中心、天津检测中心以及襄阳检测中心,都是国家级检测中心,而在我们检测里程因为各个试点跑的里程不一样,最长的超过30万公里,时间超过三年,而在排放最后测的数值来看应该都没有超过国家标准的限制,因为我们早期试点运行,第二代甲醇汽车应该是国四排放,包括后面是国五排放,国五排放国家耐久是8万公里,国五是10万公里,我们的排放都没有超过标准的限制,在这一块也进一步证明了甲醇燃料的清洁性,这个是双向的,一个是甲醇燃料本身的技术比较好,第二我们在技术研发也投入了大量的力量,取得了比较好的效果。下面是甲醛排放,最高甲醛排放量就是1点几个毫克,这是用了三年跟30万公里的排放之下。
    下面讲一下蒸发污染物,现在汽车的排放回避不了这个问题,国五排放跟国四排放要求是2克,国六要求更低了,从我们这个表上可以看得出来我们按照标准来做,零公里碳氢排放总量是0.818克,标准是2克,这个也是符合标准。在16万公里的时候就是0.38克,因为起初是新车零公里,可能车子上面还有其他的塑料件,还有伴生物的排放在这里,到了16万公里这个伴生物已经完了,密闭蒸发的效果也是很好。
    介绍一下甲醇汽车减排二氧化碳的情况,这个要谈的就是我们在冰岛使用的电厂排放的二氧化碳以及加上电热制氢的合成的绿色燃料,这一块排放是冰岛人提供数据,他们正常汽油车排放大概在每公里170克左右的二氧化碳,但是用我们这个甲醇车大概就是30几克,40克不到,从这一块排放二氧化碳应该说下降幅度相当巨大。这个30几克还包括了,因为车子上面有汽油系统,在启动的时候使用了部分汽油,纯甲醇的话二氧化碳排放量是在19克。
    介绍一下汽油车、柴油车、甲醇车排放污染物的比较,上世纪七八十年代美国就在这方面研究了,并且有结论。柴油车的燃烧排放无大概有21种,汽油车有23种,甲醇有6种,在汽柴油有老牌子致癌物这些本质类的致癌物,甲醇的6种也是包含在汽柴油的21种、23种之内,它并没有新的污染物出来,而且种类也比它们少很多。另外我们在这几年也做了很多更深入的研究,在苯类排放汽油车尾气中五苯含量最高,柴油车与甲醇车苯类排放少一点。这一张图就是我们对苯类的市区工况的集中车辆,包括柴油车、汽油车、甲醇车,从这个可以看到苯类排放汽油车蓝柱子,草绿色的柱子是最高。这个是市郊工矿的仍然还是汽油车是最高,这个是对荃酮类的。
    这个是刚才对污染物的排放,下面就是对甲醇汽车运行效能,工信部五省市的运行一共是数据超过4万公里,整个数据平均下来我们在不同地区燃料消耗几乎接近,基本在15.3、15.5、15.6,我们把全过程的汽油每个阶段的价格是多少,我们最后进行加权平均,同时我们在试点运行期间的甲醇的价格波动情况下也进行加权,最后得出一个结论,运行成本可以降低30%左右,有些地方达到40%,各个地方不一样。
    从能耗的角度,甲醇跟汽油比,一个是45%的关系,那就是2.2个甲醇替代一个汽油,实际上我们在整个运行过程当中基本上得出是1.7个汽油可以替代甲醇,在这一块节能是21.7%。同时我们也关注了冰岛,冰岛的结论也是跟我们很相近,他的样本量比较少,百公里耗油量21.8%,我们是15.27,所以国内国外结论都是一致的。
    这也小结一下,吉利从总的试点运行。同时我们现在目前国六的甲醇汽车正在开发,对于国五的甲醇齐射我们用国六的检测方法,我们从尾气排放来讲不但符合国六A同时也符合了国六B,当然国六还有其他实验有些工作还得做。总的来说都是不错的。如果要使用二氧化碳加氢这个制度制甲醇,甲醇车的优势也是最好。
    最后就说一个结论,就是总的来讲甲醇应该对环境是友好的,它是安全的,它自身的燃料特性在内燃机表现是很优秀的。甲醇汽车绿色环保、节能减排,另外从技术瓶颈已经突破。因为我们不光在中国交流,因为我们在国际上也进行多次交流,大家也一致公认中国的甲醇汽车是世界领先的。另外它的重要意义是改善大气环境、减少对石油的依赖,同时缓解国家的能源安全,来构建清洁低碳、安全高效的能源体系。当前形势国家领导人、国家部委相当重视,现在正在策划下一步怎么推广,另外积极推动甲醇汽车的推广应用。我的汇报到此结束,谢谢大家!
(注:本文根据现场速记整理,未经嘉宾审核,仅供参考)