1、 本文由陳亮03貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 石油面臨枯竭 2007年全球石油探明儲量為1686億噸，儲采比（又稱回采率 或回采比，指年末剩余儲量除以當年產量得出剩余儲備按當 年水平尚可開采的年數）由2003年41.0年減少到2004年40 .5 年、2005年40.6年、2006年40.5，但增加到2007年41.6年。 中東探明儲量占世界比例由2005年61. 9%下降至2006年 61.5%、2007年61%，儲采比相應由81.0年下降至79.5年， 61.5% 2007 61% 81.0 79.5 并增大到2007年82.2

2、年。非洲探明儲量占世界比例由2005年 9.5%上升至2006年9.7%，并下降至2007年9.5%，儲采比相 應由31.8年上升至32.1年，并下降至2007年31.2。亞太地區 探明儲量占世界比例2005和2006年均為3.4%，2007年下降 至占3.3%，儲采比由13.8上升至14年和14.2年。 2007年世界各地區石油探明儲量分別為：北美95億噸（占 世界總量的5.6%），中南美159億噸（占世界的9.0%）， 歐洲和前蘇聯194億噸（占世界的11.6%），中東1029億噸 （占世界的61.0%），非洲156億噸（占世界的9.5%），亞 太地區54億噸（占世界的3.3%）。其中，歐

3、佩克為1276億 噸（占世界75.5%），儲采比由2002年82年，2003年79.5 75.5% 2002 82 2003 79.5 年進一步減少到2004年73.9、2005年73.1、2006年72.5， 2007年增大至72.7。石油儲量排名前五位的國家是：沙特、 伊拉克、科威特、阿聯酋、伊朗 環 境 污 染 和 溫 室 效 應 汽車尾氣的排放使得現在環境越來越惡劣： 1 臭氧層的破壞 2 煙霧污染 3 酸雨 4 溫室效應及氣候變暖 1994年，人們首次觀察到了至今為止最大的臭氧層空洞。南 極上空的臭氧層是在20億年的漫長歲月中形成的，可是僅在 一個世紀里就被破壞了60%。清潔溶劑、制

4、冷劑、保溫材料、 噴霧劑、發泡劑等中都使用了氟利昂，氟利昂在使用中被排 放到大氣后，其穩定性決定它將長時間滯留大氣中達數十年 至100年，由于氟利昂不能在對流層中自然消除，只能緩慢地 從對流層向平流層，在那里被強烈的紫外線照射后分解。分 解后產生的原子氯將會破壞臭氧層。研究表明，臭氧層被破 壞后，紫外線會通過大氣層長驅直入。強烈的紫外線照射會 強烈的紫外線照射會 抑制人的免疫力，會使白內障和皮膚癌患者增加。 抑制人的免疫力，會使白內障和皮膚癌患者增加 臭氧空洞 人類正在面臨臭氧空洞 的危害 如果臭氧層的總量減少1%的話，UV-B就將增加2%，其結 果是使皮膚癌發病率提高2-4%。此外，紫外線的

5、增強還會 紫外線的增強還會 影響農作物的生長，并通過對海洋中的藻類產生的影響， 影響農作物的生長，并通過對海洋中的藻類產生的影響， 從而破壞整個水生生態系統。 從而破壞整個水生生態系統。據統計，目前全世界氟利昂 的年使用量超過100萬噸，迄今為止向大氣中排放的氟利 昂總量達2000萬噸，大部分仍停留在對流層中。只有10% 左右到達了平流層。目前，最早使用CFC的24個發達國家 已于1985年和1987年分別簽署了限制使用CFC的維也納 公約和蒙特利爾議定書。1993年2月，中國政府批 準了中國消耗臭氧層物質逐步淘汰方案，確定在2010 年完全淘汰消耗臭氧層物質，1995年1月23日，聯合國大

6、會通過決議，為紀念1987年9月16日簽署的關于消耗臭 氧層物質的蒙特利爾議定書，把每年的9月16日定為 “國際保護臭氧層日”。（摘抄自自然之友編20世紀環 境警示錄） 隨著工業和交通事業的發展，由工廠和汽車排放的有害氣體，在 一定的氣候條件下形成煙霧，對生物和人類造成毒害，稱為煙霧 煙霧 污染。 污染 舉例1：馬斯河谷煙霧事件（原因是氣候異常，大氣層出現逆轉 層，煙霧不能擴散） 比利時馬斯河谷煙霧事件：馬斯河谷是比利時境內馬斯河旁一段 長24公里的河谷地段。這一段中部低洼，兩側有百米的高山對峙， 使河谷地帶處于狹長的盆地之中，馬斯河谷地區是一個重要的工 業區，建有3個煉油廠，3個金屬冶煉廠，

7、4個玻璃廠和3個煉鋅廠， 還有電力，硫酸，化肥廠和石灰窯爐。1930年12月15日，整個 比利時大霧籠罩，氣候反常。當氣候反常時，低層空氣溫度就會 比高層空氣溫度還低，發生“逆轉層”現象。逆轉層會抑制煙霧 的升騰，馬斯河谷工業區內13個工廠排放的大量煙霧彌漫在河谷 上空無法擴散，有害氣體在大氣層中越積越厚，其積存量接近危 害健康的極限，發生呼吸道疾病，癥狀表現為胸疼、咳嗽、流淚、 咽痛、聲嘶、惡心、嘔吐、呼吸困難等。馬斯河谷煙霧事件是20 世紀最早記錄下的大氣污染慘案。 例2：洛杉磯的煙巖化學霧染 美國洛杉磯光化學煙霧事件，從本世紀40年代初開始，洛杉 磯的煙霧就使人眼睛發紅，咽喉疼痛，呼吸憋

8、悶、頭昏、頭 痛。1943年以后，煙霧更加肆虐，以致遠離城市100千米以 外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘減產。 1955年，因呼吸系統衰竭死亡的65歲以上的老人達400多人。 1970年，又發生了光化學煙霧污染事件。光化學煙霧是由 于汽車尾氣和工業廢氣排放造成的，一般發生在濕度低，氣 溫在24-32度的夏季晴天的中午或午后。汽車尾氣中的烯 烴類碳氫化合物和氧化氮（NO2）被排放到大氣中后，在強 烈的陽光紫外線照射下，會吸收太陽光所具有的能量。吸收 了太陽光的能量后，這些物質會變得不穩定起來，從而形成 新的物質，這種化學反應被稱為光化學反應 光化學反應，其產物為含劇 光化學反

9、應 毒的光化學煙霧。光化學煙霧可以說是工業發達、汽車擁擠 的大城市的一個隱患。治理方法：盡量減少工廠和汽車CH 化合物，NOx，CO的排放，開發利用新的清潔能源。 主要指燃燒化石燃料排放的SO2、NOx等污染物與大氣中 的水結合形成硫酸和硝酸，使得降水的PH<5.6以下，就為 形成酸雨 酸雨。 酸雨 酸雨的危害：危害水生生物，PH<6時，魚類受影響；直接 酸雨的危害 損傷植物；酸雨使土壤性質改變；酸雨對建筑物的侵蝕； 對人體的影響，酸雨含有少量金屬（汞、鎘） 酸雨被稱為“空中死神”，是大氣污染的一種表現。“酸雨” 是通俗性名稱，其準確叫法應為酸性沉降 酸性沉降，既包括酸雪、酸 酸性

10、沉降 霧、酸冰雹等酸性降水，又包括空中的污染物以干物質的形 式降落到地面后，與水分作用生成的酸。煤炭等化石燃料燃 燒時，排放的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等污染 物與大氣中的水蒸汽結合。，生成硫酸和硝酸。當這些污染 物隨著降水落下時，就會形成低pH的酸雨、酸雪。酸雨的pH 值為5.6以下。 5.6 酸雨有固定發生源和移動發生源。火力發電工業及民用鍋爐、 焚燒爐等都是酸雨的固定發生源，汽車尾氣的排放則是酸雨 的移動發生源。酸雨會嚴重地破壞生態環境，使土壤酸化， 農作物減產，林木枯死；使湖泊河流的水質酸化，水中的水 生物死亡。酸雨還會腐蝕各種建筑物，使鋼鐵銹蝕，使水泥 或大理石溶解，使各

11、種歷史遺跡受到不可彌補的損壞。全世 全世 界有三大酸雨區： 界有三大酸雨區：北美地區、歐洲地區、中國南方地區。中 國大量使用煤炭燃料，南方使用的煤炭燃料又多為高硫煤， 致使酸雨區的降水酸度仍在升高，面積仍在擴大。 大氣中的CO2吸收紅外線并阻礙紅外輻射的通過，就像溫 室的玻璃頂罩一樣，能量進來容易出去難，大氣中的CO2 越多，熱外流越受阻，從而地球溫度也升得更高，這種現 象稱為溫室效應 溫室效應。除CO2外，CH4，氮氧化合物等氣體濃 溫室效應 度的增加，都能引起類似的效應，但全球增溫作用中以二 氧化碳為主，約占60%以上。而地面溫度的上升隨著緯度的 增加而增加，在緯度40度的地區接近全球的平

12、均值，在赤 道地區只升高平均值的一半左右。兩極地區卻比平均值高3 倍左右。因此，氣溫升高不可避免地使南極冰層部分融解， 引起海平面上升。 在全球的變化中，海平面上升對人類社會的影響十分 嚴重，尤其是目前經濟高度發達的海岸帶和沿海城市。 部分沿海城市可能要內遷，同時大部分沿海平原將發生 鹽堿化或沼澤化，不利于生產。同時，海水入侵后，河 口位置上移，江水水位抬高，泥沙淤積加速，洪水威脅 加劇，江河下游環境進一步惡化。 由于全球氣溫升高，氣候帶北移，濕潤區和干旱區將 重新配制。 車用替代燃料的選擇標準 1）資源豐富（最好是可再生能源） 2）價格便宜（氫燃料雖然是最清潔的能源，但是價格昂貴） 3）能量

13、密度大，熱值高，攜帶較少的數量就能維持較長的 時間（就像汽油） 4）毒性低，環境污染小（這部分的要求比較嚴格） 5）對內燃機的可靠性無不良影響。 綜合考慮：醇類燃料、乳化燃料、天然氣、液化石油氣、 氫氣等。 第一節 醇類燃料 一 醇 類的來源廣泛 汽車用醇類燃料主要是甲醇和乙醇，醇類的來源極其豐富，生 產工藝成熟。 甲醇可以較方便的從煤、木材 、天然氣、石油伴生氣、植物秸 桿、甚至城市可燃垃圾及近幾年來正在研究中的海草等物質中 提煉合成。1998年全世界甲醇生產能力達300萬噸，產量約 2695 2695萬噸，裝置開工率為百分之七十左右，幾乎全部甲醇均是 通過將原料轉化成合成氣（一氧化碳和氫氣

14、）在經過催化合成 而產生的。采用天然氣生成甲醇是目前使用最廣泛最經濟的方 法。 乙醇既可以有乙醛氫化或乙烯水化和制而成，也可有單糖類 （如苷蔗、甜菜等），淀粉類植物（玉米、薯類、大麥等）及 纖維類（如木屑、樹枝及秸桿等）為原料采用生物發酵方法制 成，還可以從再生的農業，林業，廢料等生物物質中制取。 二醇類燃料的理化性質 甲醇燃料和乙醇燃料的主要理化性質與汽油燃料箱比較。醇 類燃料與汽油的主要理化性質比較 項目 甲醇 乙醇 汽油 常溫下物理狀態 液體 液體 液體 密度/（g/cm3） 0.7914 0.7843 0.720.75 沸點/ 648 783 30220 閃點/ 12 14 43 /

15、470 420 260 自燃點/ 三醇類燃料的特點 一 辛烷值高 醇類燃料的辛烷值與汽油的辛烷值比較如表2所示 #燃料種類 MON RON 靈敏度 甲醇 92 112 20 乙醇 92 111 19 汽油90# 85 90 5 汽油93# 88 93 5 汽油95# 90 95 5 從表中可以看出醇類燃料的辛烷值比汽油高，所以使用醇類 燃料的發動機可以通過增大壓縮比來提高其熱效率，從而提 高氣動力性和經濟性。因此醇類是汽油 車的替代燃料。另外 醇類燃料也可以作為高辛烷值組份調入汽油中，進而提高汽 油的抗暴能力。 還可以看出，醇類燃料的靈敏度非常大。靈敏度是反映汽油 機燃料的抗暴性能隨汽油機運轉

16、工況激烈程度增加熱降低的 情況。對汽油機來說，靈敏度越小越好，醇類燃料的靈敏度 大，說明它們在低速是抗暴性能比中速、高速是要好。 。 蒸發潛熱實質在常壓沸點下，但位質量的純物質由液 體狀態變為氣體狀態需吸收的熱量或有氣體狀態變為 液體狀態放出的熱量。醇類燃料的蒸發潛熱大，意味 著醇類燃料在發動機內有液體變為氣體狀態形成可燃 混合氣時需要吸收的熱量比較多，所以醇類燃料在低 溫條件下啟動時，往往會由于氣化所需要熱量不足， 是形成的混合氣濃度較低，從而形成發動機啟動困難。 因此，燃燒醇類的發動機需加進氣預熱系統，以保證 其低溫啟動性能。 醇類燃料蒸發潛熱大的 優點是：形成的混合氣溫度低， 其充氣效率

17、會提高，進而可是發動機動力性增強：蒸 發潛熱大，形成混合氣時對發動機內部機件有冷卻作 用，可減少冷卻系統和潤滑系統的冷卻負擔，從而提 高發動機的使用壽命 <二> 蒸發潛熱大 著火極限是指：混合氣可以 著火的最小濃度和最大濃度 之間的范圍，濃度是以空氣 中可染混合氣的體積分數表 示。 醇類燃料的著火極限比汽油 寬的多，可以實現稀薄燃燒， 能有效降低發動機在部分負 荷是的能量消耗與排放污染。 熱值低 醇類燃料的熱值比汽油低。 甲醇熱值約為汽油的一半， 以純的熱值約為汽油的61%。 但由于醇類燃料存在自供氧 效應，理論空燃比比汽油低， 甲醇理論空燃比約為汽油的 43%，乙醇理論空燃比約為

18、 汽油的 60%。所以在同樣的 過量空氣系數下混合氣得熱 至于汽油相當，汽車 使用醇 類燃料時動力性不會降低 。 著火極限寬 醇類燃料的化學性較強，對銅鋁等金 屬具有較強的腐蝕能力。對橡膠和塑 料等非金屬也具有較大的溶脹作用 腐蝕性大 醇類燃料的沸點低，有助于形成燃料 與空氣的混合氣。但溫度高時，容易 在燃油供給系中產生氣阻現象，嚴重 會使供油中斷，發動機熄火。 易產生氣阻 醇類燃料在常溫下為液態，和傳統燃 料汽油和柴油相似，所以儲存 和使用 比較方便。 儲存和運輸 方便 <八>排放污染低 醇類燃料的蒸發潛熱大，甲醇的蒸發潛熱約為汽油的 3.7倍，乙醇的蒸發潛熱約為汽油的2.9倍，

19、所以使用醇類 燃燒的燃燒溫度較低，對氮氧化和物的生成有抑制作用; 醇類燃料分子沒有C-C健結構，燃燒中不會有多環芳香烴 通過縮和形成碳煙粒子的現象，因此排氣中基本沒有碳煙； 醇類燃料氧含量很高，且C/H值比汽油小，混合氣燃燒較 完全，因此排氣中未然烴類與CO含量也相應降低。但醇 類燃料的排氣中未燃醇類和相應醛類較多。 醇類燃料的辛烷值高，是良好的機油替代燃料。但由于其 著火性差，十六烷值比柴油低好多，所以在柴油機上使用 比較困難。汽油機應用醇類燃料主要有兩種方法：摻醇 燃燒和純醇燃燒。 <一> 摻醇燃燒 摻醇燃燒時指把甲醇和乙醇以不同的比例摻入汽 油中。甲醇和乙醇與汽油的混合燃料分

20、別用 M(methanol)和E(ethanol)加一數字表示，其后數字表 示混合燃料中甲醇和乙醇的體積分數，如M15表示甲 醇體積分數是 15%的混合燃料，M10表示乙醇體積分 數為10%的混合燃料。 1）抗暴性好。 醇類燃料的辛烷值比汽油高，摻和后，可以明顯提高 汽油的抗暴能力。因此，燃燒摻醇汽油時，可以通過 提高發動機的壓縮比來提高其熱效率，進而提高其動力 性和燃油經濟性。 2)排放尾氣中 NO 烴類及CO的含量低. 摻 醇 汽 油 的 優 點 醇類燃料蒸發潛熱高，使摻醇汽油形成的混合氣燃燒溫 低，因而排放尾氣中 和 含量低，醇類燃料含 ， C/H值 汽油 ，使摻醇汽油形成的混合氣燃燒

21、，因而尾氣中烴類 含量 低。 3) 低 醇燃料的 比 通汽油的 低 其 的 經濟。 ， 醇汽油的 摻醇汽油的優點突出，對其使用的研究也 較多。 我國對低比例汽油研究較多，產醇比例在 15%以下摻醇汽油和純汽油比較，不需要 改變現有的發動機，不增加改動成本，不 存在技術上的難度。因此低比例摻醇汽油 是比較實用的醇類能源的利用形式。 摻 醇 汽 油 的 使 用 2001 我國 醇 的發 ， 在 。 ， ， 醇的 點 。 < 醇 和 用 醇 國 ，在 2001 4 15 式實 。 使用 10% 醇的 用 醇汽油 。 摻醇汽油缺點 1）醇類燃料與汽油的互溶性差，醇 類燃料具有較強的極性，與汽油的

22、互 溶性較差。其互溶性受醇與汽油的混 合比例、助溶劑的品種和加入量、混 合溫度等影響。當醇的含量較高或較 低時，醇與汽油可以不借助溶劑實現 互溶，但在很大比例內不能實現互溶， 必須借助互溶劑。常用助溶劑有甲基 叔丁基醚、叔丁醇、異丁醇、正丁醇 等。同時混合溫度越高，醇與汽油的 互溶性越好。 2）摻醇汽油容易出現分層現象。摻醇汽油中的醇與汽 油的互溶性受水分的影響大，水分易引起體系分層。醇 類燃料的吸水性強，在使用和儲存摻醇汽油時會自動從 空氣中吸取水分，當水分含量達到一定程度時便出現 油 水分離現象。為解決油水分層現象，必須使用水含量較 低的醇類燃料。同時在儲存和使用過程中要嚴防水分混 入。

23、3）摻醇汽油對發動機的金屬，橡膠，和塑料具有一定 的腐蝕性。 4）摻醇汽油的低溫啟動性差，高溫時已發生氣阻。這 主要是醇類燃料的蒸發潛熱大、沸點低造成的。 <二>純醇燃燒 純醇燃燒是指單純燃燒甲醇或乙醇燃料。從彌補石油資源短缺 的角度來說，純醇燃料用于發動機燃燒比摻醇燃料，尤其比低 摻醇燃料更具有實際意義。因此，對純醇燃料的使用也進行了 許多研究工作。 純醇燃燒時，可根據甲醇或乙醇燃料的特點對發動機進行改造， 使其動力性經濟性和排放性比燃燒汽油時由；較大的提高。燃 燒甲醇時，發動機的平均有效壓力，熱效率比燃燒汽油時高， 排放氣體中的 氮氧化合物、未燃碳氫化合物和一氧化碳的含量 比燃

24、燒汽油時 低；但燃油消耗率和排放中的甲醛含量比燃燒汽 油時高。燃燒乙醇時的有關性能和燃燒甲醇時相似，只是排放 氣體中的乙醇和乙醛的含量較大。 使用純醇燃料需對發動機的改動較大，主要更改之處有：調整 供油系統，加大油泵供油量，加裝進氣 預熱裝置和改善零部件 的抗腐蝕性能等。 結束語：在石油資源日益減少、環境污染日益嚴重的雙 重作用下，開發和尋找污染少經濟便宜的車用替代燃料 已成為當務之急。 作為石油的替代能源 ，甲醇和乙醇 在技術和成本方面已達到實用階段。醇類燃料的資源比 較豐富，可以從多種原料中進行提取。在2003年由山 西政府組織在五個城市率先封閉推廣使用甲醇燃料。目 前我國河南、山西、黑龍

25、江、四川、云南等省市對甲醇 燃料的推廣使用給予了大力支持，在一定范圍內實現部 風替代石油產品。 乳化燃料是指汽油和柴油等燃料和水相混合并經特殊處理后 形成的一種相對穩定的乳化液。 燃料油的乳化技術，在世界范圍內的研究已經持續數十年， 由于其明顯的節能效果和環保效益，在其科學機理尚未完全 揭示的同時，各方面的應用已在全世界迅速展開。在當前世 界各國城市現代化發展中，內燃機排放污染已成為城市中一 大污染源，乳化燃料由于其獨特性質，在使用期間，可有效 減少氮氧化物、一氧化碳、顆粒物生成，目前該項技術已在 美國、意大利、法國、德國、英國得到積極推廣使用。左圖 為“ZGH-FY富氧閉環反饋系統”在福建省

26、立醫院4噸蒸發量 的燃油鍋爐應用，ZGH-FY富氧閉環反饋系統是利用水溶性 助燃液及因此產生的富氧尾氣的回收產生的節能環保效果。 將水摻到燃料油中改善燃燒這一設想，早在上個世紀就已有 人提出，到本世紀初，美國、前蘇聯、及歐洲一些工業國家， 開始乳化摻水燃料油的應用研究，由于在當時的條件下，乳 化燃油技術水平較低，能源問題并不突出，乳化燃料技術發 展處在較低較緩慢的狀態。 五十年代后期，環境與發展矛盾日漸明顯，石油危機開始出 現，具備節能降污雙重機能的燃料油摻水技術獲得重視，美 國、前蘇聯、日本等都將該技術列為國家級重點項目進行開 發研究，并取得積極的應用成果，1981年7月召開的國際燃 燒協會

27、第一屆年會上，燃料油乳化摻水燃燒被列為三大節能 措施之一。我國自五十年代末起，也在該領域進行積極研究， 并取得一定成果。八十年代初，鑒于我國能源短缺，國家計 委、國家科委、中科院聯合發文，組織研究乳化燃料技術， 國家相關研究機構及個人紛紛投入研究，取得了一定的實用 成果。 一、乳化燃料節能降污的原理 乳化燃料燃燒是個復雜的過程，對其節能降污機理較為成熟 的解釋是乳化燃料燃燒中存在的“微爆”現象和水煤氣反應， 也就是從燃燒的物理過程和化學過程來解釋。 微爆理論 乳化油燃燒過程的物理作用即所謂“微爆”作用（如下圖所 示）。油包水型分子基團，油是連續相，水是分散相。由于 油的沸點比水高，受熱后水總是

28、先達到沸點而蒸發或沸騰。 當油滴中的壓力超過油的表面張力及環境壓力之和時，水蒸 氣將沖破油膜的阻力使油滴發生爆炸，形成更細小的油滴， 這就是所說的微爆或稱二次霧化。爆炸后的細小油滴與空氣 更加充分混合，油液燃燒的更完全，使內燃機或油爐達到節 能之效果。 燃燒化學反應動力學理論 水能促進燃燒時的化學反應，水蒸氣參與了一氧化碳的燃燒反 應。水的存在在化學反應中形成許多活性中心（OH）： H2OH+OH而烴類在燃燒過程中，形成許多中間產物或不完全燃燒產物， 其中包括CO、OH是相當活潑的活性中心，它可與中間產物結 合：CO+OH CO2+H 這就是說OH根等活性中心會使CO燃燒速度加快。 另外，在密

29、閉容器中，co 和O2的混合氣最大火焰傳播速度與 水分的關系是隨含水最的增加而增大，也促進了co 的燃燒速 度。 由于co 的燃燒速度加快，因而熱能放出及時，且在活塞壓縮 上止點附近。所以能量的質量好，作功能力強。 還有，由于水比熱大，水蒸發時吸熱，引起內部冷卻，不僅減 少了NOx 的生成，且可使發動機不易產生爆燃。從而使點火 提前角增大，以達到節能的效果。 化學作用即水煤氣反應。在高溫條件下，部分水分子與未完 全燃燒的熾熱的炭粒發生水煤氣反應，形成可燃性氣體，反 應式如下： C+H2O CO+H2 C+2H2O CO2+2H2 CO+H2O CO2+H2 2H2+O2 2H2O 上述這些反應

30、，減少了火焰中的炭粒，提高了油的燃燒程度， 改善了燃燒狀況，提高了油的燃燒效率。在缺氧條件下，燃 料中由于高溫裂解產生的碳粒子，能與水蒸氣反應生成CO 和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒率，降低了排煙 中的煙塵含量，另一方面，由于乳化水的蒸發作用，均衡了 燃燒時的溫度場， 從而抑制了 NOx NOx的形成。 通過上述的微爆及水煤氣反應，乳化油燃料可獲得減輕 大氣污染和節約能源的雙重效果。 燃油乳化的措施 油與水在平常狀態下混合指能形成懸濁液，靜置后又會重 新分層，因此要想得到穩定的乳化液就要借助乳化劑并采 用適當的配制方法。 水是極性化合物,石油產品是由非極性化合物烴類組成,水 和油是不互

31、溶的。要使二者成為混合液，需借助外力或加 入表面活性劑，使其中一相液體均勻分散在另一相液體中， 成為為相對穩定的混合液，在精細化學中，這種混合液稱 之為乳化液，由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油） 和水組成的乳化液就被稱為乳化燃料。 乳化燃料油分為油包水型（W/O）和水包油型 （O/W），在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均勻 地懸浮在油中，被稱為分散相或內相，燃料油則包在水珠 的外層，成為連續相或外相。我們目前所見的大多數乳化 燃料油都為油包水型乳化燃料。水包油型乳化燃料油正好 與油包水型相反，由委內瑞拉石油公司開發的奧里油就屬 于水包油型乳化燃料油。 乳化添加劑是一種具有乳化作用的表

32、面活性劑，其化學結 構由極性基和非極性基構成，極性基具有親水性質，非極 性基具有親油性質。所以水和油就都“緊緊圍繞”在乳化 劑的周圍，并保持穩定。 1 超聲波法 超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能 力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于 測距，測速，清洗，焊接，碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍 事、工業、農業上有很多的應用。 超聲波法設備簡單耗能少，乳化液顆粒細小均勻、節油效 果也較好。工藝流程為： 2 ，機械混合法 機械棍合法設備簡單，如齒輪泵、高壓動力泵、靜態混合 器等設備。但乳化燃料效果差，不穩定，耗能大。 3 ，化學添加劑法 化學添加劑法處理簡單，成本高

33、。 乳化燃料的穩定性 穩定性是評價乳化燃料質量好壞的指標。 在運輸和貯存過程中，乳化燃料的穩定性起決定性的作用。 穩定性不好的燃料會形成分層、變型、破乳等。 乳化燃料的穩定性與乳化添加劑的類型、數量、貯存溫 度、摻水量攪拌程度等有關系。 乳化燃料需進一步研究的問題 1 選擇最佳的乳化工藝參數。滲水量、乳化處理時間及次數、 乳化劑類型、劑量及處理溫度等，都需要做大量的實驗研究 2 考查乳化燃料對發動機的影響 3 對發動機進行怎樣的調整和改造 4研究更好的乳化設備，乳化劑類型 第三節 天然氣 近二十多年來，世界天然氣需求持續穩定增長，平均增長率保 持在2%，專家預計2020年其在世界能源組成中的比

34、重將會增 加到30%。21世紀天然氣在世界能源結構中的比重將超過石油， 成為世界第一大能源，21世紀將是一個天然氣世紀。 從廣義的定義來說，天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體， 包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣 體。而人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度 出發的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體 的混合物，主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和 生物生成氣中。 天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生，與原 油同時被采出的油田氣叫伴生氣；非伴生氣包括純氣田天然氣 和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態存在。凝析氣田天 然氣從地層流

35、出井口后，隨著壓力和溫度的下降，分離為氣液 兩相，氣相是凝析氣田天然氣，液相是凝析液，叫凝析油。 與煤炭、石油等能源相比，產生的二氧化碳僅為煤的40% 左右，產生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產 生，具有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。 天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲 烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還 含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體， 如氦和氬等。在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態存在， 戊烷以上為液體。 天然氣儲量豐富，2009年我國新增天然氣探明儲量7234億 立方米，目前天然氣的使用直線上升，在世界范圍內已經出 現了

36、天然氣緊缺的狀況。主要原因是生產力不足的原因。 若天然氣在空氣中濃度為5%15%的范圍內，遇明火即可發 生爆炸，這個濃度范圍即為天然氣的爆炸極限。爆炸在瞬間 產生高壓、高溫，其破壞力和危險性都是很大的。 依天然氣蘊藏狀態，又分為構造性天然氣、水溶性天然 氣、煤礦天然氣等三種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油 出產的濕性天然氣、不含液體成份的干性天然氣。 天然氣的主要的物化特性見表3-6 主要的數值有：汽化潛熱為510kj/kg 比熱容3.87kj/kg.K 理論空燃比 17.25（9.52） 辛烷值RON: 130 著火溫度：537 天 然 氣 的 特 點 1 著火極限寬 515（體積分數） 稀

37、薄燃燒，燃燒完全 2 抗爆性能好（130的辛烷值） 3 排放污染小（氣態，很容易均勻混合，燃燒完全） 4 是發動機磨損少 （不污染潤滑油、產生較少的積碳） 5 火焰傳播速度低 （需要較大的點火提前，增大壓縮阻力） 6 點火能量高 （537度，需要點火電壓高） 7 密度小 （進氣量減少，功率降低） 8 攜帶性較差（壓縮貯存，增加技術要求） 9 理論混合氣熱值低（天然氣發動機的功率比汽油機低） 天然氣的存在形式 天 然 氣 在 汽 車 上 的 使 用 壓縮天然氣 液化天然氣24.8 MPa的天然氣，儲存在車載高壓氣瓶中。壓縮天然氣（ ）是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主 要成分是甲烷

38、，由于組分簡單，易于完全燃燒，加上燃料含 碳少，抗爆性好，不稀釋潤滑油，能夠延長發動機使用壽命。 液化天然氣（LNG）汽車。液化天然氣是指常壓下、溫度為162度的液體天然氣，儲存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣 （）燃點高、安全性能強，適于長途運輸和儲存。 按 照 燃 料 使 用 狀 況 專用燃料天然氣汽車 發動機只使用天然氣作為燃料 兩用燃料天然氣汽車 既可以使用天然氣也可以使用汽油作為燃料。 雙燃料天然氣汽車 可以同時使用液體燃料和天然氣 天然氣汽車基礎知識 壓縮天然氣（CNG）汽車燃料系統通常包括：天然氣 氣瓶、減壓調壓器、各類閥門和管件、混合器（或者天然 氣噴射裝置）、各類電控裝置等。 C

39、NG氣瓶是壓縮天然氣汽車的主要設備之一。氣瓶的設置和生 產都由嚴格的標準控制。CNG車用氣瓶可以分為四類：第一類 氣瓶是全金屬氣瓶，材料是鋼或鋁；第二類氣瓶采用金屬內襯， 外面用纖維環狀纏繞；第三類氣瓶采用薄金屬內襯，外面用纖 維完全纏繞；第四類氣瓶完全是由非金屬材料制成，例如玻璃 纖維和碳纖維。 盡管一般認為由于天然氣積碳少，機油更換的次數可以少 一些，甚至例行的維護也可以少作一些，但汽車、發動機 和改裝系統的定期維護可以保障天然氣汽車與汽油車和柴 油車相比具有更好的性能。 天然氣汽車主要部件：減壓器，混合器或噴軌；開環 仿真器1套或燃氣電腦一只；轉換開關總成 1套；動力調節 閥或天然氣過濾

40、器1只；高壓鋼管6×1：0.8KG；導氣管 1只；排氣管1米；穩固件包1包；低壓管19：1米；低壓 管16 0.3米；卡箍16-27 4只；卡箍22-32 1只；卡箍 34 1只；充氣閥1只 。氣瓶及氣瓶支架一組。 減壓器 噴軌 燃 氣 電 腦 吉利遠景油氣轉換開關 發展我國天然氣汽車的對策 1.加快天然氣發動機關鍵技術的研究 電子控制技術。應用先進的電控技術對天然氣發動機的燃料 電子控制技術 供給、點火定時等進行精確控制，是實現天然氣汽車發動機 高效率、低污染燃燒的關鍵之一。電控系統主要包括電控單 元、傳感器和執行機構等。 空燃比控制技術。為協調發動機排放(NOHC)、氣耗率和 空

41、燃比控制技術 可靠性(排溫)，空燃比在整個萬有特性圖上的快速與精細控 制是關鍵。 優化燃燒技術。發動機燃燒技術和高能點火技術及其協調優 優化燃燒技術 化是實現最佳性能的必要條件。 先進的后處理技術。由于歐排放法規不僅要求限制天然氣 先進的后處理技術 發動機的非甲烷碳氫(NMHC)而且要求控制總碳氫排放 (THC)，先進的氧化型后處理技術就成為關鍵技術之一。 2.改善供氣能力 改善供氣能力，加快加氣站基礎設施的建設 改善供氣能力 利用“西氣東輸”和進口天然氣的管網建設在沿線和周 邊城市改善供氣能力，為大力發展天然氣汽車提供必要條件。 影響天然汽車發展的一個重要的因素是加氣站的建設。發展 天然氣必

42、須有大量適用的加氣站網點作保障。天然氣汽車的 發展要有計劃有步驟的作好發展規劃，逐步實施。各大城市， 特別是有條件建設的城市應將天然氣汽車加氣站的建設列入 城市的發展規劃中，并盡早投入經費建立天然氣的供氣系統。 3.貯氣瓶的研制 貯氣瓶的研制 研制儲存量大、耐高壓、輕質的車載復合氣瓶已是一個 必須解決的重要關鍵技術。這方面國外已經成功地研制并生 產了壓力大于25MPa的復合材料氣瓶，且其PV(質量容 積)僅為0.6。我國應盡快開展這方面的研制工作。 4.政府政策的支持 政府政策的支持 政府的經濟政策是影響燃氣汽車發展的一個最重要因素。 許多發達國家的政府為了保護環境，在價格，稅收，投資， 補貼

43、等方面制定優惠措施，積極鼓勵燃氣汽車的發展。我國 政府應結合實際情況，積極發揮引導、支撐和排障的作用， 如在法律方面予以保障，在燃氣汽車生產、改裝、零部件生 產、加氣站建設、燃氣汽車購買和使用等環節給予稅收、資 金等方面的優惠政策。例如上海市政府對新增天然氣公交車 進行補貼，政府投資進行加氣站建設，由委托企業經營等， 都是行之有效的措施。目前我國正在進行燃油稅改革，實行 稅改后，燃油價格將上升，對燃氣汽車的發展具有重要的促 進作用。 隨著材料技術以及電子技術的不斷發展和廣泛應用，天 然氣燃料的優勢將會大力被開發和利用。從長遠來看，天然 氣將會成為最有前途的車用“低污染燃料”。因此，發展天 然氣

44、汽車對解決環境問題和能源問題都具有十分重大的現實 意義。 液化石油氣 液化石油氣（Liquefied petroleum gas ） 又叫壓凝汽油 （Compressed petroleum gas ） 液化石油氣價格便宜，容易液化。貯 存和使用方便，其配套設施如加氣站 等的建設費用也比較低。 主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。 外觀與性狀： 無色氣體或黃棕色油狀液體, 有特殊臭味。 閃點()： -74 引燃溫度()： 426537 爆炸上限%(V/V)： 33 爆炸下限%(V/V)： 5 記住一點：液化石油氣是石油煉制的伴生氣，隨著石油的枯 竭也將枯竭也將枯竭。不能作為長遠的替代能源！ 液化石油氣主要用作石油化工原料，用