乙醇燃料,也称为乙醇汽油,是指在不含MTBE含氧添加剂的专用汽油组分油(由炼油厂或石油化工厂生产的用于调合车用乙醇汽油的调合油)中,按体积比加入一定比例(我国目前暂定为10%)的变性燃料乙醇,由车用乙醇汽油定点调配中心按国标GB18351-2004的质量要求,通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料。能源结构调整和降低环境污染推动了乙醇燃料的发展。
燃料乙醇中主要杂质是正丙醇,它是一种可再生能源。大量的试验研究和成功的实践都证明,乙醇作为汽车的代用燃料是完全可行的。目前,乙醇作为燃料应用在汽油机上的技术已经相当成熟了,但在柴油机上的应用受到与柴油不能互溶的限制,尚未产业化。车用乙醇燃料由变性燃料乙醇和汽(柴)油以一定比例混配而成。燃料乙醇的生产方法有合成法(即乙烯水合法)和生物法两种。近年来受原油资源问题及乙烯价格上涨的制约,合成法被生物法取代。生物法以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜、木屑、树枝和植物秸杆等农产品或农林废弃物为原料酶解糖化发酵制造乙醇。对发动机零部件的影响乙醇在汽油机上的应用技术已经相当成熟,巴西和美国多年的实践经验证明,普通汽油车无需任何改动就可以使用添加10%乙醇的汽油。超过15%乙醇的汽油,则必须对汽车发动机进行调整。
由于乙醇是一种有机溶剂,在生产、储存、燃烧过程都会产生有机酸,易对机件产生腐蚀和磨损。需清洗燃油系统和油箱,对汽车的塑料密封件进行防腐蚀处理,更换部分橡胶材料,如软管更换为丁睛橡胶,密封件更换为含氟橡胶。
我国试点使用中发现,发动机使用初期,燃油系零部件、油路及油管壁上的沉积物会剥落下来,可能会导致滤清器的堵塞;长期使用汽油醇时,一些镁、铝、锌的合金、镀铅锡的钢板及有些黑色金属将遭到腐蚀,尤其在燃料分层时更明显;润滑油的酸度值及粘度增加,在发动机进气系统的部件上,容易产生油污,润滑油污染严重可能导致拉缸;供油泵中的橡胶件、化油器加速泵中的皮碗及滤清器中的橡胶油封出现胀大现象。对发动机动力性的影响从机理讲,燃料乙醇热值比汽油热值低,会使动力性能下降。但因乙醇中的氧将原汽油中不能完全燃烧的部分充分燃烧,从而使功率上升。两者相抵,总体持平或略有下降。据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明,使用车用乙醇汽油,发动机不需改造,动力性能基本不变。乙醇的分子组成C2H5OH,无限溶于水,与烃类燃料相溶性差。乙醇可以单独作为汽车燃料, 也可和汽油或柴油混合形成混合燃料。
乙醇作为汽车燃料,有以下特点:
(1)乙醇的低热值相当于汽油的60.9%,相当于柴油的62.8%,但从相对能耗的角度看,其热效率并不比汽油和柴油低;
(2)乙醇的辛烷值比较高,是良好的汽油机代用燃料,也是提高汽油辛烷值的良好添加剂,但其十六烷值很低,在压燃式发动机上应用难度较大;
(3)乙醇的沸点比汽油低,有助于燃油-空气混合气的形成,但缺少高挥发性成分,对起动不利。乙醇的蒸气压比汽油低,会影响汽车的动力性和蒸发排放;
(4)乙醇的汽化潜热大,有助于改善N0×排放,乙醇的着火界限宽,能够在较稀的混合气状态下燃烧,所以适合稀混合气燃烧模式的发动机。
汽车用乙醇汽油在燃烧值、动力性和耐腐蚀性上的不足:
(1)乙醇的热值是常规车用汽油的60%,据有关资料的报道,若汽车不作任何改动就使用含乙醇10%的混合汽油时,发动机的油耗会增加5%。
(2)乙醇的汽化潜热大,理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃烧速度,导致汽车动力性,经济型,及冷启动性的下降,不利于汽车的加速性。
(3)乙醇在燃烧过程中会产生乙酸,对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明,在汽油中乙醇的含量在0~10%时,对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,必须添加有效的腐蚀抑止剂。
(4)乙醇是一种优良溶剂,易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀,溶涨,软化或龟裂作用。
(5)乙醇易吸于水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离。
乙醇作为燃料早在20 世纪初就出现了,后来随着价廉物美的石化系燃油大量生产,使汽油和柴油成了发动机的主要燃料,从而抑制了乙醇燃料的发展。直到20 世纪70 年代初全球性“石油危机”的爆发和不断严格的汽车排放法规才使得燃料乙醇的研究应用迅速发展。
我国是世界上第二大石油消费国,1993 年,我国开始成为石油净进口国,2001 年我国耗原油2亿吨,进口原油6500万吨,进口油占国内耗油的32.5%,已超过国际安全警戒线30%。预计到2010 年,进口原油占国内耗油比例将达到56%。我国目前各个大中城市大气污染严重,其中60%的污染物来自于机动车所排放的尾气。我国政府已经充分认识到了发展乙醇燃料的重要性,于2001 年颁布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两个国家标准,并在河南、吉林、黑龙江、安徽等省开展使用车用乙醇汽油试点,燃用在汽油中添加10%无水乙醇的混合燃料,生产乙醇使用的原料主要为玉米。截至2005年4 月1 日,我国的东三省、河南和安徽已经实现了封闭推广乙醇汽油,禁止销售普通汽油。山东7 个地市、江苏5 个地市、河北6个地市成为局部试点城市。
汽车用乙醇汽油在燃烧值、动力性和耐腐蚀性上的不足:
(1)乙醇的热值是常规车用汽油的60%,据有关资料的报道,若汽车不作任何改动就使用含乙醇10%的混合汽油时,发动机的油耗会增加5%。
(2)乙醇的汽化潜热大,理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃烧速度,导致汽车动力性,经济型,及冷启动性的下降,不利于汽车的加速性。
(3)乙醇在燃烧过程中会产生乙酸,对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明,在汽油中乙醇的含量在0~10%时,对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,必须添加有效的腐蚀抑止剂。
(4)乙醇是一种优良溶剂,易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀,溶涨,软化或龟裂作用。
(5)乙醇易吸于水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离。