第一篇:关于用CIO2替代CL2应用于水厂消毒的一些探讨
关于用CIO2替代CL2应用于水厂消毒的一些探讨
氯气作为一种成熟的消毒剂已有百年的历史,但近年随着源水水质的恶化和水质监测技术的提高,氯消毒所引发的环境健康问题越来越引起人们的重视,人们发现某些水源经氯气消毒后,在其水中检测出了三卤甲烷等多种致癌或可诱发癌变的有机物,同时有气味产生,这使人们对氯消毒的安全性产生了怀疑。欧美等国从上个世纪70年代开始对替代氯消毒的其他消毒剂开始进行深入研究,二氧化氯作为水厂常规可选消毒剂已逐渐引起人们的重视。
一、使用二氧化氯消毒,与氯相比有哪些优势
氯消毒副产物主要来自氯对水中有机物的氯化作用,生成三卤甲烷等多种可疑致癌物质,同时还会氧化水中含氮有机化合物而产生各种有机氯胺,影响其杀菌效率。与氯相比,二氧化氯易溶于水,但在水中以纯粹的溶解气体的形式存在,不发生水解反应,它的消毒效果为氯的2.5倍,氧化能力为自由氯的2倍,所以它具有高效氧化能力和高效的杀菌性能,同等条件下的投量也较氯化法用量少。与氯相比它的优势主要表现在1)CIO2能直接氧化水中的腐殖酸或黄腐酸等天然有机物,不与其形成三氯甲烷等氯化物,能大大降低消毒后水中氯消毒副产物;2)不与水中的氨氮反应生成低效率的氯胺,因此其杀菌效率不受水中pH值和水中氨氮浓度的影响。3)二氧化氯能有效地氧化去除水中的藻类、酚类及硫化物、Fe2+、Mn2+等有害物质,对这些物质造成水的色、嗅、味等具有比氯气更佳的去除效果。4)二氧化氯具有广谱杀菌消毒效果,能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和孢子等并形成残余量,具有持续消毒作用。5)先加ClO2后加絮凝剂,ClO2的微絮凝作用可起到助凝效果,其微絮作用去除大量的COD。二氧化氯消毒具有上述优势但也有些不足,首先它的消毒成本与氯相比较高,同时它的过量投加会在水中形成大量的亚氯酸根,而对亚氯酸根的毒理学认识,目前仍处于研究阶段。
二、根据我厂的实际情况,是否适合选用二氧化氯?
无庸置疑,在水处理领域二氧化氯取代氯气消毒已引起国内外环保工作者的高度重视,我国城市供水2000年技术进步发展规划中,也已将二氧化氯列入替代氯气消毒剂的推广研究之列,但我国二氧化氯在水厂中的应用仍处于探索阶段,相应的标准和规范还未建立,因此在消毒工艺的选择上仍存在盲目的行为,二氧化氯与氯气的优化选择应根据源水水质及处理要求而定。根据二氧化氯所具有的特性及在一些水厂的应用实践,容桂水厂是否适合用二氧化氯代替现有的氯消毒,我觉得应从以下几个方面去考虑。1)二氧化氯一般适用于受有机物污染的地表水源;藻类、真菌造成的含色、嗅、味的水源,比如是由于放线菌大量滋生而产生霉味和泥炭味的水源;pH值和氨氮含量较高的水源;较高铁、锰含量的地下水源,这几类水源用二氧化氯来处理它的效果较为明显。目前容桂水道的水质情况是否属于上述几种水源?水厂这么多年用氯杀毒是否存在生成的三卤甲烷等物质超标的情况?2)随着人们生活质量的提高,对生活饮用水的关注和要求也越来越高,我们对出厂水的水质要求也是越来越严格,加上源水水质一年年在不断恶化,我们是否应采取超前投资的方式选用二氧化氯作为消毒氧化剂,以应付日渐被污染的水,这也是我们要考虑的问题。
三、水厂使用二氧化氯,其运行成本、设备投资需多少?
由于二氧化氯具有易挥发、易爆炸的特性,故不宜贮存,应采取现场制取和使用。常用的二氧化氯制取方法有电解法、电化法和化学法等几种,化学法又分亚氯酸钠化学法和氯酸钠化学法。电解法制取二氧化氯一般采用电解食盐水生产,由于设备运行成本高,维护较困难,这里不予考虑。在化学法中,第一种方式是选用高纯度的二氧化氯消毒;第二种是采用二氧化氯与氯气的复合消毒剂;第种方式就是用氯气来反应生成二氧化氯进行消毒。下面我分别对这几种方式进行说明分析。
1)采用高纯度二氧化氯进行消毒,反应是采用亚氯酸钠加盐酸工艺,反应原理为:5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O,该工艺简单,设备较易操作和维护,但生产成本高,生产1克的ClO2折合人民币0.042元。所以该工艺一般适用于5万吨以下规模的水厂,并不适合在我厂使用。
2)选用二氧化氯为主,氯气为辅的复合消毒剂。这种方法是采用氯酸钠和盐酸为原料进行反应,反应式如下:NaClO3+2HCl=ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O 对于这种工艺有不同评价,该工艺最大的缺点是在二氧化氯产生的同时还有约占二氧化氯产量一半的氯气发生,由于氯气的大量存在,严格讲已经失去了二氧化氯投加的最基本的意义,即降低水中三卤甲烷的含量。并且由于氯酸钠的转化率在实际运行中不能达到100%,这使得在投加量较高时,大量未反应的氯酸钠进入水中,水中剩余的ClO3-的浓度较高,形成二次污染。正是这些原因,在国外有关水厂二氧化氯应用的资料中,还未有上述氯酸钠工艺的报道。但同时又有人认为加入水中二氧化氯的扩散速度比氯气快很多,二氧化氯优先起到氧化杀菌作用,减少卤代物的产生,复合剂中氯气的含量又可维持管网中的余氯。
此类发生器由于控制控制温度不同、PH值不同、反应的转化率也不同,生产1克有效氯的生产成本从0.3~0.7分不等。而ClO2发生器本身设备的投资,由于厂家不同,价格从21万元/台~13万元/台不等(有效氯产量为5kg/h)。这类消毒形式它的最大优点是运行成本低,主要是原料中氯酸钠价格远低于亚氯酸钠价格,使得成本降低。而且该种方式可以通过我们现有的余氯仪测定的余氯含量折算成二氧化氯浓度,无需再增加检测仪表的投资。
3)采用亚氯酸钠加氯气的工艺。反应式为:2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl 国外水厂中尤其是大型水厂以此工艺为基础的发生器约占70%,但由于工艺中所含有的加氯系统会增加系统的复杂程度,加大设备投资和管理难度,因此对中、小型水厂并无优势。该工艺用于容桂水厂是具有一定的优势,首先该工艺可以根据实际需要单独投加氯气,或单独产生二氧化氯,能最大限度地适应容桂水厂地表水水源变化。通常我们的源水水质随季节的变化而变化,当处于丰水期水质较好时,采用氯气消毒即可达到处理要求;而在枯水期或由于其他原因造成的水质变差时,再使用二氧化氯进行消毒,或者二氧化氯和氯气的联合使用,这样可取得最佳的经济和环境效益。加上我们目前已使用氯气消毒,所以存在着是设备改造还是设备更新的问题,本工艺可以在原有的设备基础上,增加一些简单的设施就可达到灵活使用二者的目的,特别适合我们这种加氯的老水厂改造工艺中的预氧化杀菌、消毒、灭藻除味,因此具有一定的实用价值。
这种“二合一”的二氧化氯发生器设备投资约9万元/台(以每小时ClO2额定发生量2000克计算),而每生产1克二氧化氯的成本约2.5分钱。
四、设备维护、原材料贮存问题
二氧化氯发生器是集物料计量、现场反应、定量投加于一体的消毒设备,要想准确投加,必须对两种药剂进行准确计量和配比才能实现。否则,会因为配比不当而引起二氧化氯产率降低,副产物比率增加,降低消毒效果。严重时,会出现单药剂投加而完全失去消毒效果并污染水质。
从国外的应用来看,二氧化氯发生器的运行都采用自动化控制,通过外部信号(如处理水流量、剩余二氧化氯浓度或余氯浓度等)对投药量进行自动调节,并对两种药剂进行自动配比,以求达到最适宜的投加量,同时设备本身具有故障自动报警及事故自动处理等功能。因此二氧化氯的使用对设备安全维护的要求更高。
原材料方面,盐酸、亚氯酸钠或氯酸钠等都属于危险物品,应贮存在干净、密闭、不透明的容器中。由于二氧化氯易爆炸、毒性更大,房间内还必须设置安全防暴措施和监测警报装置,并要有排除和容纳溢流和渗漏药剂的措施。
生产运行方面,由于氯瓶泄漏时不易控制和处理,危险系数较大,而二氧化氯是现场制取现场使用,因此与液氯比较相对更加安全。五、二氧化氯消毒副产物对人类身体健康的影响。
二氧化氯杀生物效率仅次于臭氧而超过游离氯、氯胺。虽然可能存在二氧化氯消毒后生成有毒性作用的亚氯酸盐和氯酸盐以及与源水中有机物反应生成有机副产物等问题,但从目前的研究结果看,二氧化氯消毒并末对健康产生急性或慢性危害,甚至能减少水中的致突变或致癌物质。因此,相对来说二氧化氯更为安全可靠。
第二篇:大学生用科研成果替代毕业论文
大学生用科研成果替代毕业论文
眼下正是应届毕业生忙着写毕业论文的时候,浙江农林大学生物技术091的金鑫杰却一点也不为毕业论文着急,始终淡定地为研究生入学考试准备着。
金鑫杰虽然没有写毕业论文,但是他前几天就已经获得了毕业论文的学分。大学期间,他曾在国家一级学术期刊《应用生态学报》上发表过研究论文,那篇论文,经过学校专家评审,已经达到毕业论文的水平,根据学校规定可用于替代毕业论文,并获得毕业论文所需要的学分。
和金鑫杰一样,该校今年共有10名应届毕业生的研究成果达到毕业论文水平,他们被学校批准用这些论文替代毕业论文,不用再写毕业论文就获得毕业论文相应的学分。
据介绍,由于重视学生科研创新工作,不少学生由于在校期间就取得了科研成果,在毕业时这些成果可以用于代替毕业论文,这让毕业生们有更多的时间去准备考研、考公务员或者找工作。
文章来源:http:///hanyulunwendaixie/
第三篇:守法宣传相声台词:用兴趣替代劣根性
守法宣传相声台词:用兴趣替代劣根性
朱: 昨晚看“并洲之剑”了吗?
陈: 看了!公安人员在抓捕抢劫犯搏斗时,手指被咬下来一截。身上还
被捅了几刀。
朱: 你没想出个点子。帮帮忙,做点有益的事?
陈: 自从投胎以来,就一直扮演
反面角色。若上去帮忙,不被误抓了才
怪呢!会帮倒忙的!
朱: 扯远啦!我是说启动你的大脑,提出新方案来减少面对面搏斗
的伤害!
陈: 您抬举我了!祖上就没种下这株灵枝草呀!
朱: 十个秃子,九个聪明。你就是那个“剩余产品”?
陈: 也许吧!我是“剩余产品”?
朱: 其实,是你的责任心和同情心太差劲。公安战士为保护人民财
产安全不怕流血牺牲。你就不受感动吗?
陈: 也感动呀!就是拿不出什么办法来!你有高见,快让我学习学习!
朱: 你从电视上看到,在草原上选马时用的套马技术吗?
陈: 看到过!就是想逮哪匹马时,又怕被马蹄子踢伤就甩出去一根绳套,前端设置的是一个活套。把马脖子套住,等马安静下来就得手了!
朱: 看的挺认真嘛!我就是要借鉴套马绳这个道理,让公安战士在抓
捕坏蛋、追赶到近距离时,就甩出套马绳捕获嫌疑人。避免和穷
凶极恶的歹徒肉搏战时带来的伤害!
陈: 是呵!和一个亡命徒交战,伤亡的危险可大呢!
朱: 为了提高抓捕的力度,我又把一个套环改成鱼网式的----捕网器!
陈: 高!实在是高!加大了“一网打尽”的机率。要是网住又被栽掉怎么
办?
朱: 我在网套收口的绳上设计倒刺勾。只要网住“鱼”,一勒紧,倒刺
就闭锁网套,是拽不开了!
陈: 就象上手烤一样?
朱: 对!到警局再解套吧!
陈: 【想一想】我好象在电视里看到过,公安人员在抓坏蛋时,用网枪射
出一个有粘性的网,套住了坏蛋。人家用的是高科技,比你的土办
法高明、时尚!我还看到,巡警过用一根1.5米长的杆子,上面也
套上鱼网。象咱们小时候套蜻蜓用的简易网抓捕嫌疑人……
朱: 没关系!创新是允许百花齐放、百家争鸣的。而市场则要选择,经
济成本低、产品实用、方便操作的。干万不要看到别人已经使用了,就放弃了创造。创新是没有止境的。我在申报“防盗井盖”专利时,专利局的资料库里已经有一百多项专利了。去年,我看到已经有六
百多项专利了。只要你有亮点,与众不同就是创造!
陈: 你的亮点是什么?
朱: 我的亮点:经济、实用、操作容易而且携带方便。不用时,装在口
袋里。你刚才说的巡警上岗,手里总是拎着一根“网鱼杆”不方便
也影响形象!毕竞,顽抗者是少数人。
陈: 你试制出来啦?
朱: 给你开开眼!【从口袋里掏出来,甩到陈身上。但没有拉紧绳……】
陈: 你准备把这个方便操作的新产品推荐给公安局?
朱: 不忙!先申报专利后再推广!
陈: 报专利干啥?
朱: 申报专利就是要取得知识产权的“垄断权”。以后,生产、销售
没有专属权本人的同意就是违法、侵权!即使科技含量不很高。
一旦进入市场,利润就掌握在自己手中了。你就是该产品的代言
人了!
陈: 没看出来,还有发财梦!
朱: 智慧就是财富!你也相当聪明,把脑子用在正路上!
陈: 我就喜欢搓麻,小赌一下刺激刺激。没事时上网和儿子打游戏……你
说,我还有啥正事可做?
朱: 给儿子就做这样的领袖榜样?
陈: 百无聊赖的混日子,感觉总是没着没落的!
朱: 从电视上经常可以看到这样的案例:无聊至极的青少年戒不掉网
瘾,荒废了学业!45岁左右的中年人,精神空虚、感情饥渴、出
轨的案例层出不穷!55岁以上的中老年人无所事事,得抑郁症、失眠症、痴呆症……的人数越来越多。这群人都可以把精力转移
到发明创造方面来!
陈: 你的意思是,要想改掉自身的劣根性。不如用转移法、替代法、取
代更容易操作。这类人群的文化水平都有限呀!
朱: 刚才设计的“捕网器”新技术,牵扯什么专业技术了?
陈: 没扯到专业技术,也没用上什么数理化知识呀!
朱: 所以说,想像力和数理化知识是两回事,是两条“轨道线”!如
果,两者交汇“合作”就能申报“发明专利”。
若仅仅具备想像力也可以“单挑”。申请“实用新型”和“外观
设计”专利。
陈: 我有出色的想像力。不愁搞几个“实用新型”专利,能当发明家
了?
朱: 是否能成为发明家是小事,关键是让每一天充实、快乐、有意义!
陈: 上哪去找发明课题呢?
朱: 我的生活圈子窄。除了在聊天中采集,就是在电视里找了。
陈: 哪些节目里能找到?
朱: “新闻”、“法律节目”……中的内容较多。凡是不安全、不合理
的事物。常给人们工作、生活带来不便的产品、用品都孕育着创新
课题。只要稍加改进就可以申报“实用新型”和“外观设计”专利
了!
陈: 只要不用数理化知识,我就没压力和负担了。我的想像力与众不同。从
“不毛之地”就能看出来了吧!我赶紧回家喽!到电视上去找发财路呀!
朱: 让日子充实起来,让生活更有色彩是主题。心急可吃不上热豆腐呵,耐性点!再见!
陈: 再见!
第四篇:火电厂用冷却塔替代烟囱的探讨论文
摘 要 长期以来,烟囱成为火电厂必不可少的重要设施。近年来,随着脱硫脱硝技术的运用,使处理后的烟气温度和烟气成分与过去相比发生了变化。能否在适当条件下用冷却塔替代烟囱(将烟气通过冷却塔排放)呢?通过对塔内气体流动工况的变化分析,以及对湿法脱硫后的烟气从烟囱排放分析和烟气中残余二氧化硫和飞灰对循环冷却水污染分析,最后得出结论:若烟气采用了高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处理,可以设置低矮的事故烟囱,不再建设永久性烟囱,从而降低造价和运行费用。
随着社会生产力的发展和人们生活质量的提高,人们对环境质量愈来愈关注,对火电厂也提出了更高的环保要求。愈来愈多的电厂将视其煤质情况和环保要求对烟气进行脱硫处理,甚至于进行脱硝处理。在某些采用石灰石湿法脱硫(以下简称FGD)的系统中,经脱硫后的烟温约50 ℃,若不加热则可能带来烟囱排放困难。能否在采用自然通风冷却塔的电厂,将处理后的烟气通过冷却塔排放?本文试图对该问题做一些分析和探讨。技术方案
对于采用了冷却水再循环的火电厂,若其烟气进行了脱硫脱硝处理(或只是脱硫处理),在正常运行工况下,烟气经过二氧化硫吸收塔处理,进入自然通风冷却塔,在配水装置之上均匀排放,通过冷却塔排入大气。同时,根据二氧化硫吸收塔的可靠性和事故率大小,可以设置旁路烟道,通过事故烟囱排放。技术经济分析
2.1 塔内气体流动工况的变化分析
与常规做法不同,烟气不通过烟囱排放,而被送至自然通风冷却塔。在塔内,烟气从配水装置上方均匀排放,与冷却水不接触。由于烟气温度约50 ℃,高于塔内湿空气温度,发生混和换热现象,混和的结果,改变了塔内气体流动工况。
2.1.1 烟气进入对热浮力的影响
塔内气体向上流动的原动力是湿空气(或湿空气与烟气的混和物)产生的热浮力(也称抽力),热浮力克服流动阻力而使气体流动。热浮力为Z=he.Δ.g,式中 he——冷却塔有效高度;
Δ——塔外空气密度k与塔内气体密度m之差。
下面,以某300 MW机组为例,做简要计算:
已知f=10%的气象条件为θ1=25 ℃,Ψ1=78%,pamb=99.235 kPa,查有关图表或用公式计算出塔外空气密度k=1.152 kg/m3。
一般情况,塔内空气密度 m≈0.98 k=1.129 kg/m3,在标准大气压下,0 ℃时,烟气根据经验,一般煤质oy≈1.34 kg/Nm3。
经湿法脱硫后的烟温ty=50 ℃,考虑烟气x≈1%,水蒸气os=0.804 kg/Nm3,则可计算出进入冷却塔的烟气密度
显然,进入冷却塔的烟气密度低于塔内气体的密度,对冷却塔的热浮力产生正面影响。
2.1.2 烟气进入对塔内气体流速的影响
已知列举的300 MW机组,冷却塔淋水面积Am=6 500 m2,塔内气体流速vm=1.07 m/s,计算出塔内气体流量Qm=Am.vm=6 955 m3/s;再计算出排烟温度140 ℃时,排烟量约1 800 000 m3/h(折合500 m3/s)。换算为脱硫后50 ℃的烟气量(忽略除去的SO2气体,增加的水蒸气按经验为10%):
进入塔内的烟气占塔内气体的容积份额:
显然,进入冷却塔的烟气所占容积份额小,对塔内气体流速影响甚微。
2.1.3 烟气的进入对塔内阻力的影响
根据塔内阻力公式Δp=(m vm)/(2),阻力系数主要在于配水装置,而烟气在配水装置以上进入,对配水装置区间段阻力不产生影响。因此,对总阻力的影响甚微,在工程上亦可以忽略不计。
从以上分析可得到以下结论:烟气能够通过双曲线自然通风冷却塔顺利排放。
2.2 湿法脱硫后的烟气从烟囱排放存在着困难
烟气经石灰石(湿法)脱硫后,烟温一般在50 ℃左右。由上例知,50 ℃的烟气与室外空气密度差甚小,再考虑到烟囱壁散热导致烟气温降,烟囱非双曲线形,其流动特性不及冷却塔,加上气候变化的影响,可见,经脱硫后50 ℃的烟气通过烟囱排放存在着困难。否则,不得不对50 ℃的烟气进行加热,这样,势必导致系统复杂,初投资及运行费用增加。
2.3 烟气通过冷却塔排放对环境的影响
据国外研究机构的研究成果表明,通过冷却塔排放的烟气,其抬升高度能满足环保要求,在此不再详述。
2.4 烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对循环冷却水造成污染
经脱硫和高效除尘后,烟气中残余二氧化硫和飞灰含量低,二氧化硫(包括三氧化硫)露点温度相应降低,在塔内结露的可能性小。加之二氧化硫吸收塔和冷却塔均有除水装置,塔内气体带水滴(雾)少,烟气中飞灰不易与水滴(雾)结合而沾附在塔内壁。因此,烟气中残余二氧化硫和飞灰不会对冷却塔和循环冷却水产生污染。在实际工程运用前,还可以通过试验获取数据并进行分析。
2.5 投资节约分析
采用烟气通过冷却塔排放方案后,根据二氧化硫吸收塔设备及运行可靠性情况,可以根据环保和技术要求另设置简易低矮的事故旁路烟囱。因此,可以节约永久性烟囱的投资。同时,烟气不需再加热,系统简单,运行费用和初投资也可降低。
2.6 使用条件限制
该方案在工程运用中受到以下条件限制:
a)必须在采用了冷却水再循环和自然通风冷却塔的火电厂方可应用;
b)必须对烟气进行高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处理;
c)在总平面布置上,冷却塔的位置与炉后脱硫塔相距不远。工程运用实践
据悉,国外也在这方面进行着探索和试验,效果尚令人满意。结束语
在采用冷却水再循环和自然通风冷却塔的火电厂,对烟气采用了高效除尘和脱硫(或脱硫脱硝)处理后,在技术、经济、安全比较的前提下,可以考虑烟气通过冷却塔排放。并视脱硫塔可靠性情况和事故率大小,设置低矮的事故烟囱,不再建设永久性烟囱,从而降低造价和运行费用。
第五篇:车用替代燃料发展状况与前景
车用替代燃料发展状况与前景(1)
近年来,传统能源供应趋紧、温室气体减排压力不断增大,发展替代能源已成为世界共识。大力发展替代能源、改善能源结构已成为保障我国能源安全的必然选择。特别地,交通部门是今后能源需求增长最快的领域之一,发展车用替代燃料是推进能源替代工程的重要组成部分。
1、国际车用替代燃料发展趋势
(1)交通部门发展车用替代燃料的迫切性日益增加。国际能源机构(IEA,2008)预测,在没有重大替代燃料技术突破的基准情景下,2030年世界交通部门的能源消费和温室气体排放将分别比2006年增加9.44亿toe和24亿tCO2,分别占同期世界能源总消费增量的18%和温室气体总排放量的19%,届时交通部门在世界石油总需求中的比重也将增加到57%。车用替代燃料得到了许多国家的政府推动和政策扶持。欧盟委员会在2007年发布的《能源技术战略计划》中提出要在今后通过开发推广第二代生物燃料、混合动力技术和氢燃料来实现交通部门的低碳化,2008年初又提出2020年使可再生燃料(主要是生物燃料)满足10%道路交通燃料需求的目标。美国在2007年通过的《能源独立和安全法案2007》中要求可再生燃料使用量在2022年达到360亿gal(约1.1亿t),预计届时将占美国车用燃料的22%。
(2)车用替代燃料的发展进程逐步加快,途径更加多样。从技术角度看,车用石油燃料的替代途径包括两种:一种是以适应现有车用内燃机为导向、利用非石油资源生产的液、气态碳氢燃料的直接燃料替代;另一种是以革新车用发动机和动力系统为导向、节约或彻底摆脱碳氢燃料的间接技术替代。预计在2030年前,传统的车用动力燃料技术体系仍将在道路交通体系中占据主流位置,使得车用燃气、生物液体燃料、煤基和天然气基合成燃料等直接燃料替代成为车用燃料替代的主要选择。随着现代汽车技术的进步,采用新型动力系统的新能源汽车也在传统燃料替代之外开辟了重要途径,主要包括油电混合动力车、纯电动汽车以及氢燃料电池车。按照相应的原料和技术特点,各种替代燃料具有不同的节能减排效益,现处于不同的发展阶段。
(3)天然气汽车是目前推广条件最成熟的清洁汽车。过去十几年来,日趋成熟的天然气汽车技术、相对较低的天然气价格和显著的污染物减排效果推动了天然气汽车保有量的快速增加。近几年世界天然气汽车保有量年均增长率超过30%,而亚太地区增长率达到50%。截止到2008年3月,世界天然气汽车总量超过850万辆,其中大约75%分布在阿根廷、巴基斯坦、巴西、印度和伊朗等5个国家。据统计,在相同的当量热值条件下,世界各国天然气的价格大约为汽、柴油的30%~60%。作为技术成熟、资源丰富的清洁替代燃料,车用天然气具有较大的增长潜力,但是其未来发展前景从根本上取决于天然气对石油燃料的比价关系。
(4)生物燃料已成为车用替代燃料的最重要发展方向之一,正在酝酿技术和产业升级转型。目前已经实现商业化发展的生物燃料主要包括利用玉米、甘蔗、植物油等传统粮糖油原料生产的燃料乙醇和生物柴油,通常被称为第一代生物燃料(或传统生物燃料)。2007年,世界主要国家的燃料乙醇和生物柴油产量分别达到约4000万t和880万t。近年来,国际社会日益重视发展以农林业废弃物、非粮能源植物、富油微藻等为原料的第二代生物燃料技术,主要是纤维素乙醇(丁醇)、加氢生物柴油(HVO)、生物质费托合成燃料(BTL)、合成醇醚燃料(生物甲醇和二甲醚)以及氢燃料等。中国和印度等一些国家目前还积极发展以甜高粱茎秆、麻疯树果实等非食用粮糖油植物为原料的燃料乙醇和生物柴油技术;鉴于这些生物燃料的技术成熟度介于传统生物燃料和第二代生物燃料技术之间,有时也被称为第1.5代生物燃料。大部分研究显示,传统生物燃料在全生命周期内的化石能源替代率和温室气体减排率大约为20%~60%,第二代生物燃料则提高到50%~90%。因此,从资源潜力和能源环境效益角度看,第二代生物燃料被普遍视为未来的主要发展方向。
国际能源机构(IEA,2007)预测,如果实现了第二代生物燃料的大规模生产应用,2030年全球生物燃料使用量将达到3.3亿toe。但是,第二代生物燃料的大规模开发应用在技术突破、成本下降以及最优技术产品路线选择等方面仍然存在不容忽视的不确定性。
(5)煤基合成燃料发展缓慢,天然气基合成燃料开始进入产业化发展阶段。在国际上,煤基和天然气基合成燃料生产技术都已趋于成熟。但是,由于煤基合成燃料在生产使用过程中的C02排放强度比汽、柴油等石油燃料高1~2倍,所以在国际范围上并没有成为重要发展方向。目前全世界除南非和中国外,其他国家并没有启动煤制油(CTL)项目。天然气合成油技术(GTL)既可以高效开发利用分散的小规模天然气田,又能提供超清洁的汽车燃料,近年在经济和环保因素驱动下明显升温。目前全球已建成了3个商业化气制油项目。国际能源机构预计,全球天然气合成油产量将继续大幅增加,但有赖于进一步提高能源转换效率、降低生产成本、提升与液化天然气(LNG)的竞争力。
(6)新能源汽车技术进展加快,但性能和经济性有待提高。近年来随着镍氢电池和锂离子电池技术的显著进展,电动车(EV)已逐步成为近中期的重要技术选项,但仍需要进一步克服行车里程短、动力和可靠性低、成本偏高等障碍。油电混合动力车(HEV)可显著提高燃油经济性,在城市交通路况下的节油率可达20%~40%,目前在欧美已进入商业化发展阶段和主流汽车市场。插电式混合动力车(PHEV)综合了油电混合动力车和纯电动汽车两者优势,已处于产业化前期阶段,将为未来纯电动汽车的发展奠定基础。氢燃料电池车(FCV)具有发动机能源转换效率高、没有尾气污染物和C02排放等优点,被许多人视为最有发展前途的清洁汽车技术解决方案。但氢燃料电池车的大规模应用有赖于实现低成本的低碳制氢技术(即可再生能源和核能制氢技术)、高能量密度储氢技术、长寿命高效燃料电池技术的重大突破,以及完善的加氢站等基础设施。
综合来看,各种车用替代燃料将在技术革新、政策扶持和市场竞争的推动下实现重大技术突破和快速发展。预计油电混合动力车和电动汽车将来主要用于中短途交通,生物燃料和可再生氢燃料未来将成为重型卡车、航运和航空等长途交通工具的最经济可行的替代燃料,而插电式混合动力车将在中间市场发挥最大作用。
2、我国发展替代能源和车用替代燃料的政策
我国确立了“以可再生能源替代化石能源,以新能源替代传统能源、以优势能源替代稀缺能源”的替代能源发展总体战略,并将重点确定为发展多元化车用替代燃料。
(1)鼓励推广应用天然气汽车。1999年启动的“空气净化工程清洁汽车行动”和2006年启动的“节能与新能源汽车”高科技计划中都支持研发和推广使用天然气汽车。2007年8月,国家发展和改革委员会颁布的《天然气利用政策》规定,天然气汽车(尤其是双燃料汽车)是优先类天然气利用方式。
(2)积极发展车用生物燃料。“十五”期间,我国出台了生产陈化粮燃料乙醇生产和开展车用乙醇汽油试点的扶持政策。“十一五”期间,我国开始推动生物液体燃料产业转向利用非粮原料。《可再生能源中长期发展规划》提出根据我国土地资源和农业生产的特点,合理利用非粮生物质原料生产燃料乙醇和生物柴油,到2020年,生物燃料乙醇年利用量达到1000万t,生物柴油年利用量达到200万t,总计年替代约1000万t成品油。
(3)引导煤制油等煤基燃料有序发展,集中力量建立技术储备。2008年8月,国家发展和改革委员会发出通知指出,目前我国煤制油仍处于示范工程建设阶段,不能一哄而起、全面铺开,应坚持通过煤制油
示范工程建设,全面分析论证,确定适合我国国情的煤制油技术发展主导路线,在总结成功经验的基础上再确定下一步工作。
(4)大力研发示范新能源汽车,稳步推进产业化工作。发展新能源汽车已被视为实现能源环境目标的重要途径和提升我国汽车产业竞争力的突破点。“十五”以来,科技部设立了电动汽车重大科技专项,支持国内企业和研究机构重点开发纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。国家发展和改革委员会于2007年10月颁布了《新能源汽车生产准入管理规则》,并陆续把一批国产新能源汽车纳入了《车辆生产企业及产品目录》,准许开展批量生产。