鹿新弟代表提案:关于支持乳化柴油产业发展的建议

发布日期:2025-02-25· 中国汽车报网 张雅慧 编辑:刘晓烨
张雅慧 编辑:刘晓烨

“我国作为世界上最大的能源消费国之一,能源问题现状复杂且充满挑战。能源结构的不合理、环境污染的加剧以及能源安全的保障,都是当前亟待解决的问题。节能降碳、能源优化转型是实现新质生产力可持续高质量发展的内在要求。”第十四届全国人大代表、中国一汽首席技能大师、一汽解放大连柴油机有限公司高级技师鹿新弟在提案中指出。

在这份《关于支持乳化柴油产业发展的建议》中,鹿新弟提出了对于传统内燃机的新思考。

传统内燃机产业面临挑战,技术方案各有长短

为实现2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的“双碳”战略目标,内燃机企业需要在提高热效率和降低碳排放方面进行技术创新。据《内燃机产业高质量发展规划(2021-2035)》内燃机每年消耗我国石油的60%以上,是石油等含碳燃料的消耗大户,排出的CO2占全国总量9.8%。在“碳达峰”、“碳中和”的需求指引下,使用化石燃料的内燃机产业面临转型升级的巨大挑战。

但现实是,内燃机有效热效率发展技术已经进入瓶颈或滞涨期,在目前材料与电气技术的情况下,很难实现减排预期。

鹿新弟指出,当前内燃机减碳方案各有长短。具体来看,目前内燃机减碳方案中,已经形成一定产业与市场规模或具有一定产业基础的有:纯电驱动、氢燃料电池、氢内燃机等。这三种方案各有长短。而乳化柴油技术可以在发展其他技术路线的同时改善当前已有内燃机的碳排放问题。

纯电驱动方案同有效热效率技术一样,已达到了当前材料学的瓶颈。在开发出新型的固态电池、钠电池等技术解决电池能量密度问题前,无法有效解决“里程焦虑”、车辆重量等问题。而换电问题面临投入过高,无法快速大面积应用。

氢燃料电池汽车与氢内燃机的发展受限于氢气的供应和储运难题,虽然可以实现零碳、零氮氧化物的真零排放,但在短时间内难以快速应用。

而乳化柴油技术是将柴油与水在乳化剂的作用下形成的一种稳定的乳化体系。在燃烧过程中,乳化柴油中的水滴遇热迅速汽化,产生“微爆”现象。这种“微爆”能够使柴油雾化更加充分,增加了柴油与空气的接触面积,从而促进燃烧反应的进行,提高了燃烧效率。由于乳化柴油是对现有柴油再加工,无需对现有内燃机进行更换,可以快速地、大幅度降低现有内燃机的排放。

鹿新弟指出,不同于生物柴油,乳化柴油生产不存在原料供应和多样性等问题,方便大规模生产。

乳化柴油极大利好节能减排

自上世纪50年代开始,我国对燃油乳化的研究从未停止。乳化柴油技术曾被列为“八五”期间重点研制及推广项目。我国科研人员研制出了801,TY801,T-1401等乳化剂产品并在部分地区试点推广。乳化柴油减少发动机排放污染物的理论、乳化柴油的乳化理论、微乳化理论、微乳状液的形成机理、乳化柴油燃烧的微爆理论在国内外有大量的科学论文及专利。

国际上,欧美国家在乳化柴油的制备技术、稳定性研究和燃烧机理等方面投入了大量研究。例如,美国的一些研究机构专注于乳化设备,用于提高乳化柴油的稳定性和燃烧效率。欧洲的科研团队则专注于乳化剂的选择和优化,以提高乳化柴油的性能。

各国政府在推广乳化柴油方面也发挥了积极作用。例如,欧盟则通过立法手段,建立了乳化柴油标准,规定了机动车尾气排放的标准,鼓励使用包括乳化柴油在内的清洁燃料。此外,一些国际组织也积极推动乳化柴油技术的发展,通过技术交流和合作项目,帮助发展中国家掌握相关技术。

鹿新弟提出,乳化柴油对节能减排有着明显优势。第一,降低油耗,提高能源利用率。由于乳化柴油的“微爆”效应,柴油能够更完全地燃烧,减少了未燃烧尽的碳颗粒和其他可燃物质的排放。与普通柴油相比,乳化柴油可使燃油消耗降低5%-15%左右。例如,在一些重型柴油车辆的实际应用测试中,使用乳化柴油后,在相同行驶工况下,车辆的百公里油耗明显下降。这意味着在满足相同动力需求的情况下,乳化柴油能够更有效地利用能源资源,减少对柴油这种不可再生能源的依赖,对于缓解能源短缺具有积极意义。

第二,减少有害气体排放,首先是减少氮氧化物(NOx)。乳化柴油中的水分在燃烧过程中可以吸收热量,降低燃烧温度,减少氮氧化物的生成,同时促进燃油的雾化,提高燃烧效率。氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题的重要污染物之一。研究表明,使用乳化柴油可使氮氧化物排放量降低20%-30%。在城市公交、物流运输等柴油车使用频繁的领域,推广乳化柴油能够显著改善当地的空气质量,降低对居民健康的潜在威胁,有利于对自然环境的保护。

其次,减少颗粒物(PM)。未完全燃烧的柴油会产生大量的颗粒物,这些颗粒物不仅会导致空气质量下降,还会对人体呼吸系统造成严重损害。乳化柴油的充分燃烧特性能够有效减少颗粒物的排放,可使颗粒物排放量降低30%-70%。这对于降低城市雾霾天气的发生频率、保护生态环境和公众健康具有极为重要的作用。

第三,降低温室气体排放,二氧化碳(CO₂)是主要的温室气体,其大量排放是导致全球气候变暖的关键因素。乳化柴油由于提高了燃烧效率,减少了柴油的消耗,相应也就减少了二氧化碳的排放量。每减少一定比例的柴油消耗,就能按照碳平衡原理成比例地减少二氧化碳排放到大气中。这对于全球应对气候变化、实现碳减排目标有着不可忽视的贡献,有助于推动我国乃至全球向低碳经济转型。

第四,拥有较大经济性优势。从经济角度来看,虽然乳化柴油的生产需要添加乳化剂等额外成本,但由于其能够降低油耗并提高发动机的维护周期,综合成本反而可能降低。一方面,油耗的降低直接减少了车辆的运营成本,特别是对于长期大量使用柴油的企业和行业,如交通运输、工程施工等,能够节省可观的燃料费用。另一方面,由于乳化柴油燃烧更充分,发动机内部积碳减少,能够延长发动机的使用寿命,降低维修保养成本,进一步提高了其经济性。

五大建议优化能源利用

虽然国内外有大量生产乳化柴油、乳化设备的企业。但由于乳化柴油的热力学不稳定的问题,在国内缺乏乳化柴油生产标准的情况下,多年以前大部分投入市场的乳化柴油存在保存期限短,高速动力不足等问题。使乳化柴油市场认可度较低。

鹿新弟举例说明,首先是乳化剂使用问题。部分国内外的生产机构不注重乳化剂的使用、甚至不使用效果可靠的乳化剂生产乳化柴油,导致乳化柴油的油水分离时间低于30天,这使得它作为商品周转使用存在困难。难于有效保存,增加了供应链管理的复杂性,限制了其大规模商业应用,甚至造成危害。

其次,乳化柴油的配比不够科学。由于乳化柴油中添加了水,使乳化柴油的燃油指标改变。在未对乳化柴油改良的情况下使用会造成乳化柴油在高速或满载情况下存在动力不足的情况。

窘境难破,鹿新弟认为首先要重视乳化柴油的战略地位,大力推动传统能源的有效利用,不断创新和提高科技水平,满足能源需求,应对能源危机和环境保护带来的挑战。

他带来五点具体建议:

第一,将乳化柴油纳入国家清洁能源替代战略、国家能源安全战略,设立国家专项推广计划。

第二,将乳化柴油减排量纳入国家碳排放核算体系,对接“双碳”目标。

第三,参考国际上的乳化柴油标准,国内乳化液检测标准,建立全流程技术标准体系,保证乳化柴油有标准可依,完善检测认证体系。

第四,设立专项技术攻关基金,如“柴油清洁化转型专项基金”、“柴油储存转型专项基金”。

第五,开展规模化应用试点,在长江、珠江等内河航运船只设立示范点,在京津冀、长三角物流区、对不具备更换电动车的矿区、运输行业设立示范点。

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