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甲醇燃料汽车在节能减排中的应用

   2014-07-25 中国节能网3940
核心提示: 实施单位:山西省长治市第一汽车运输有限公司  项  目:甲醇燃料汽车  一、概况  山西省长治市第一汽车运输有限公司始建于1957年,
 实施单位:山西省长治市第一汽车运输有限公司

  项  目:甲醇燃料汽车

  一、概况

  山西省长治市第一汽车运输有限公司始建于1957年,改制于2000年。是国家大型一类企业及客、货二级资质运输企业,通过ISO9001国际 质量体系认证。现拥有营运车辆4000余辆,下设42个分公司,11处经营场地20余万平方米,分布于长治市东西南北中各个方位。公司总资产4.7亿,银 行信誉等级A级,年营销收入约5亿元。产业格局已经囊括公路客运、公路货运、航空、旅游、汽车维修、汽车贸易、汽车配件、广告、出租汽车、房地产开发、煤 炭销售等10多个领域,企业连续多年荣获省、市人民政府和交通部、交通厅、交通局“文明企业”、“优秀企业”、“安全生产先进单位”等荣誉称号,被交通部 确定为重点联系单位,是全国道路运输百强企业、山西省百强企业。2006年被国家科技部确定为“十一五”863计划节能与新能源汽车重大项目“M100甲 醇燃料汽车运行考核与应用技术研究”课题的依托单位。

  公司坚持把节能减排工作作为企业义不容辞的责任,长期在技术、管理方面开展节能增效工作。公司从“十五”开始致力于清洁能源汽车项目的研究推广 工作。 2003年2月被山西省醇汽办正式确立为长治市甲醇燃料汽车示范工作依托单位,先后投资2400万元,于2003年建成一座甲醇加注站,2004年购置 10辆甲醇燃料客车投入长治至壶关常平客运线路运营,2005年购置20辆甲醇燃料客车投入到长治至壶关川底、长治至长治县两条客运线路运营,2006年 购置50辆甲醇燃料客车投入长治至长子县、长治县、壶关三条客运线路运营。2007年公司计划再投资1500万元,增加50辆甲醇燃料客车及改装甲醇燃料 出租车110辆。

  在三年的甲醇燃料客车运营中,公司根据甲醇燃料汽车的特点,有针对性地对车辆运行情况进行跟踪,对车辆排放性能进行监控,加强燃料消耗统计分 析,完善车辆维护规范,修订相关管理制度,创新思路、注重实效、稳步推进,形成了一套行之有效的甲醇燃料汽车使用管理方法。运营实践证明,投入使用的电喷 甲醇(M100)汽车能适应各种道路条件,动力性与同类型汽油机相比较功率增大10千瓦,爬坡动力增加,加速性能提高;车辆除正常保修外没有因为甲醇燃料 方面出现较大的机械故障;截至2007年9月底,80辆甲醇燃料客车总行驶里程6485940公里,总消耗甲醇燃料2958吨,替代汽油用量1814.7 吨。

  二、项目的基本原理

  甲醇是由碳、氢、氧组成的单纯化合物,常温下为无色透明液态。甲醇可由煤、焦炉气、天然气和生物质等制取,原料来源广泛丰富,工艺流程简单,生 产成本较低,以煤为原料制取甲醇的生产成本约为1700元/吨,而以焦炉气和煤化工伴生气为原料制取甲醇时的生产成本仅为900元/吨,并且使原本要排放 到大气中的废气得到高效利用,还能减少有害气体的直接排放,实现既节能又减排的双重效果,获得经济和环保的双重效益。

  与汽油相比,甲醇成分单纯,辛烷值较高,可燃空燃比界限较宽,易于实现完全燃烧,但易与水互溶,热值较低,蒸发性较差,对有色金属的腐蚀性较 强,对橡胶和塑料有溶胀作用。关于甲醇及其燃烧废气中存在的甲醛的毒性,国内外大量的研究表明:在正常使用环境下,甲醇及其燃烧排放物不会对人身健康造成 不利影响。

  国内外的实验室实验和运行试验均已证实,通过针对甲醇特性采取能够扬长避短、趋利避害的技术和管理措施,甲醇就可以作为汽车的重要替代燃料,从而有利于改善能源结构,提高能源利用效率,减少有害气体排放。

  目前,国内外将甲醇作为汽车替代燃料的方式通常有两类,一是将甲醇以一定比例与汽油掺混使用,二是以甲醇完全替代汽油使用。

  甲醇与汽油掺混使用时,可以在一定程度上利用甲醇辛烷值较高和易于完全燃烧的优势,并可弥补甲醇热值低和蒸发性差的劣势,能够降低有害气体排放及减少汽油消耗。但在掺混比例较高时,为充分发挥甲醇辛烷值较高等优势,需要对发动机进行改造。

  完全使用甲醇作为燃料时,通过改造汽油机的结构来适应甲醇的特性,完全取代汽油,能够充分发挥甲醇的优势,显著提高汽车发动机的热效率和降低有害气体的排放。

  三、具体做法

  (一)科学论证,优选方案

  公司从1998年开始积极关注并跟踪甲醇燃料汽车的发展动态,在分析国内外发展趋势的基础上,根据山西省煤炭资源丰富和甲醇成本较低、产量较高 的优势,结合企业短途客运实际情况和加注站网络建设可行性,对各种甲醇替代方式的优缺点进行了全面比较,确定采用M100甲醇燃料客车,完全替代汽油燃 料,充分发挥甲醇燃料的特性,最大程度降低燃料成本。

  (二)合理选型,系统改造

  通过实地考察,在对车辆技术性能分析的基础上,采用招投标方式选择了重庆客车制造厂的CKZ6109A、北汽福田的欧 VBJ6851C6NM9B、安凯股份的HFF6104GK63三种车型,并由客车制造厂的技术部门与山西省醇汽办认可的山西新天地发动机制造有限公司进 行技术衔接,装配CA6GH-M型六缸电控多点喷射甲醇发动机。

  针对甲醇的特点,甲醇燃料客车燃料供给系统采用耐醇橡胶件及不锈钢输油管路,配装200升不锈钢燃料箱,改用使用寿命较长的燃油泵,提高发动机 的压缩比,优化调整喷油和点火控制系统,并利用采暖系统对发动机进行冷起动预热。甲醇发动机的功率达到了118千瓦,比同系列汽油机的功率提高了10千 瓦,CO和HC排放分别降低了50.75%和79.37%。

  (三)规范供给,优质安全

  甲醇燃料质量好坏关系到甲醇燃料汽车的使用性能。公司以山西省地方标准DB14/T93-2002《车用燃料甲醇》为依据,通过国家煤及煤化工 产品质量监督检验中心检测,选购优质的甲醇燃料。为了保证储存过程中的甲醇质量,公司采用先进过滤技术和防腐储罐,自建一座160立方米的地埋式的甲醇加 注站。加注过程中,规范操作,把好甲醇加注关,并确保甲醇燃料不向非使用甲醇燃料的部门和个人提供,杜绝不法分子利用甲醇燃料非法生产危害人民生命财产的 产品。

  (四)循序渐进,实时跟踪

  在应用过程中,遵循循序渐进的原则,从一条线路到多条线路,从10辆车到80辆车,逐步推进。在运营过程中成立专门的数据收集调研组,对车辆逐日跟踪登记行驶里程、燃料消耗、尾气检测、机械故障,建立了完整的车辆运行台帐与档案,分析总结问题并及时处理。

  (五)强化队伍,技术保障

  选拔一批经验丰富、责任心强的司乘队伍,通过专业培训甲醇车辆的操作技能、安全要点,使驾驶员掌握甲醇燃料的特点和甲醇燃料汽车的使用特性。
建立专职机务保障队伍,对每日的行车记录进行分析,及时掌握汽车技术状况变化,探索甲醇车辆的使用故障规律,总结甲醇车辆维修要点,确保了甲醇燃料汽车的良好技术状况。

  四、主要措施

  (一)领导重视,积极推进

  公司领导高度重视甲醇燃料汽车推广应用工作,成立了以董事长郭士强为组长的“甲醇燃料汽车推广应用领导组”,制定了“先示范,后推广,再发展” 的《甲醇燃料汽车年度发展计划》。专门成立了甲醇燃料汽车推广应用的办公室、项目部、车队、加注站、技术保障组等部门,科学分工、明确职责,为甲醇燃料汽 车推广应用提供组织保障。同时积极筹措资金,为这项工作开展提供资金保障。

  (二)建章立制,规范管理

  科学的管理制度是提高管理质量的基础,公司依据ISO9001质量体系的要求,结合公司甲醇燃料汽车运行特点,制定了较完整的规章制度,主要有:

  1、甲醇车队管理制度
  2、甲醇燃料客车服务规范
  3、甲醇燃料客车安全运行管理办法
  4、安全责任事故追究管理规定
  5、甲醇燃料客车驾驶员准驾资格管理办法
  6、甲醇加注站安全管理制度
  7、甲醇加注站岗位操作规程
  8、甲醇加注站安全生产责任制
  9、甲醇加注站设备管理制度
  10、汽车维护管理办法
  上述规章制度为甲醇燃料汽车的运行提供了科学、规范的管理、操作程序。

  (三)严格程序,狠抓落实

  严把运行安全关,安全责任落实到人头、车头。司乘上岗前经过培训考核颁发内部上岗证,签订行车安全责任书。发车前对驾驶员、乘务员问询告知,每 周五组织全体驾驶员、乘务员、加注员参加安全例会,通报甲醇燃料汽车运营的情况、存在的事故隐患及处理措施,学习贯彻上级安全生产文件精神,提高全体参加 甲醇燃料汽车运营工作的管理者及员工的业务素质和安全生产意思,确保甲醇燃料汽车运营不发生责任事故。甲醇燃料客车每日上安全检测站例检,发现机械故障安 全隐患情况及时排除,检测合格后,由车检员签字后方可参加运营,确保运行客车技术状况良好。

  按照相关制度要求,详细记录甲醇燃料加注及车辆的行驶里程、百公里耗甲醇量、故障及处理结果,确保记录完整、准确、真实、有效,做到“日记录、周分析、月总结、年汇总”,掌握了大量的第一手资料。

  加强甲醇加注站的管理,严格贯彻执行有关消防法规、规章、技术标准,落实各项防火制度和措施。对甲醇加注岗位的员工经过消防知识培训,考核合格 后持证上岗。甲醇燃料客车加注甲醇后作好记录并由加注员和驾驶员双方签字,确保甲醇不向市场提供。加注员不得对汽车油箱外的任何容器加注甲醇。

  (四)政府引导,政策支持

  推广应用“甲醇燃料汽车”是国家的一项重要举措,各级政府和行业管理部门给予了极大的政策支持。山西省十六个厅局联合发文《关于加快我省燃料甲 醇和甲醇燃料汽车产业化示范推广的若干措施》(晋醇汽组办字[2002]38号),明确了推进甲醇燃料汽车产业化政策,提出了具体措施。山西省交通厅发布 了《关于加快我省燃料甲醇和甲醇燃料汽车产业化示范推广工作的通知》(晋交运字[2003]26号),在客运附加费、养路费等方面给予减免政策。长治市人 民政府成立了以市长为组长的领导组,协调有关部门推动该项工作的开展。长治市交通局运管处通过整合线路资源,许可甲醇燃料客车运营专线,为推进甲醇燃料客 车应用发展创造了条件。

  五、项目成效

  (一)减少汽油消耗

  数据统计结果表明,从2004年11月到2007年9月底,80辆甲醇燃料客车总行驶里程6485940公里,总消耗甲醇燃料2958吨,以替代比1.63:1计算,替代汽油1814.7吨。

  以年行驶里程4万公里计,甲醇燃料客车单车年均消耗甲醇19.34吨,相当于替代汽油11.86吨。截至2006年底,我国道路运输营运性车辆 共计802.58万辆,按照长治一运甲醇燃料示范客车替代汽油情况推算,若5%的营运车辆改装为甲醇燃料车辆,每年可减少汽油消耗476万吨,将对减轻石 油进口压力、节约外汇,保障我国能源安全和可持续发展将发挥重大作用。

  (二)保护大气环境

  根据美国联邦环保局的研究结果,尽管甲醇燃料汽车的甲醛排放量略高于汽油汽车,但是甲醇燃料的环境效益比汽油更好:(1)减少大气污染,降低大气中的臭氧浓度;(2)降低尾气中多种有毒物质的浓度,可以减少致癌的可能性;(3)减少火灾和燃料泄露所引起的环境风险。

  和汽油相比,甲醇是比较纯的混合物,不含硫以及其他复杂有机化合物,含氧量高,燃烧充分,尾气中CO、HC、SO2、NOX和悬浮物等污染物很少,有害物质更少。

  根据长治市环保局机动车排气污染监管办公室对甲醇燃料客车所做的尾气定期监测结果,甲醇 燃料客车与同类型汽油车相比,尾气中CO浓度降低50.75%, HC浓度降低79.37%,甲醇燃料客车尾气排放达到了欧Ⅱ标准,甲醇燃料汽车的减排作用十分显著。按照国家环境保护总局的测算,我国机动车尾气排放在城 市大气污染中的分担率约为79%,因此机动车若选用甲醇燃料对于改善城市的大气环境质量将发挥积极作用。

  此外,山西作为焦碳大省,焦碳生产所产生的焦炉煤气数量巨大,据有关材料估算每年约为200亿立方米。这些焦炉煤气有一部分回收用于发电,一部分回收用于生产化工产品,但目前仍有一部分放空而点“天灯”,不仅形成了浪费,而且造成了环境污染。如果能把这些放空气体利用起来,转化成燃料甲醇,将对减少温室气体排放、降低空气污染物浓度做出重大贡献。

  (三)降低运营成本

  从2004年11月到2007年9月底,80辆甲醇燃料客车总消耗甲醇燃料2958吨,按甲醇平均价格2480元/吨计算,燃油成本为734万 元;以替代比1.63:1计算,折合成汽油用量为1814.7吨,按汽油平均价格5800元/吨计算,燃油成本为1053万元。三年来,甲醇燃料汽车为企 业节约燃料成本319万元。

  根据甲醇燃料汽车工程项目的测算(见表1),甲醇燃料车比汽油燃料车,每万公里维修及燃料成本合计降低3775.9元。按每年运营4万公里计算,每辆客车可节约维修及燃料成本1.5万元。甲醇燃料汽车改造成本约为1.2万元,一年内即可全部回收改造成本,并实现赢余。

  表1  甲醇燃料车与汽油燃料车运营成本比较(单位:元/万公里)

  (四)促进社会和谐

  公司本着科学推广、服务社会、让利于民的指导思想,甲醇燃料客车运行三年来,取得了良好的社会效益。

  一是规范了长治市城市区间客运市场。原来经营区间的车辆型号多、车牌杂、车辆老化、运力小、浪费大,能源消耗高。更换甲醇燃料客车以后,由于该车车体宽敞明亮,排放没有异味,深受乘客喜爱,成为长治一道靓丽的风景线。

  二是大大降低了百姓的出行成本。例如,壶关县常平工业园、川底乡和长治县的群众到长治市办事,原来需要乘三次车,花七元钱。甲醇燃料车开通运营 后,实现了城乡公交一体化,企业将给予的优惠政策通过票价优惠到人民群众身上,群众只需乘一次车花两元钱即可到长治市客运中心。甲醇燃料车的开通极大了方 便了沿线百姓的出行,促进了城乡人民群众的交流,为建设社会主义新农村、构建和谐社会做出了贡献,得到了沿途百姓的一致认可和交口称赞。

  综上所述,甲醇是优良的汽车替代燃料,也是一种清洁燃料。甲醇燃料汽车具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,普遍适用于道路运输企业,具有广泛的推广价值。

  专家点评

  甲醇作为一种清洁的车用替代燃料,受到世界上许多国家的能源、环保等政府部门的重视和支持。我国通过大量的研究、试验和示范运行,甲醇作为汽车 燃料在使用技术上已日趋完善,为我国利用弃采的高硫劣质煤碳和焦炭生产中放空的焦炉煤气作原料制备甲醇的使用,发展循环经济、节约石油资源创造了有利的条 件。

  山西省长治市第一汽车运输有限公司坚持把节能减排工作作为企业义不容辞的责任,长期在技术、管理方面开展节能增效工作。公司从“十五”开始又致 力于节能环保汽车项目的研究推广,在2003年2月成为山西省长治市甲醇燃料汽车示范工作依托单位,2005年5月示范工作通过全国清洁汽车行动协调领导 组验收;2006年12月成为国家高技术研究发展计划(863计划)“M100甲醇代用燃料汽车区域化示范运行考核与应用”项目研究单位。公司应用甲醇燃 料汽车取得了很大的经济效益,甲醇燃料汽车与同类型汽油车相比,车辆维修及燃料成本合计下降了23 %。公司已先后投资2400万元,建成M100加注站1座,购置甲醇燃料客车80辆。2007年公司将继续投资1500万元购置甲醇燃料客车50辆。

  公司通过多年来扎实细致的应用实践,在燃料采供、车辆性能、机务保障、驾驶方法、组织管理等方面为推广甲醇燃料汽车积累了可靠的试验数据和成功的实践经验,普遍适用于道路运输企业,具有广泛的推广价值。

 
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