節(jié)能減排從燃料入手
——訪天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任姚春德

姚春德教授
內(nèi)燃機(jī)因體積小、重量輕、便于移動(dòng)、熱效率高、起動(dòng)性能好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、火車、船舶、飛機(jī)以及一些大型機(jī)械設(shè)備上,方便了人們的生活和生產(chǎn)。但是內(nèi)燃機(jī)消耗石油燃料,排放的廢氣中有害成分較高,嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。所以,內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用上造成的污染已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任姚春德教授指出,降低汽車尾氣中氮氧化物和微粒的含量是達(dá)到高排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。2002年,姚春德帶領(lǐng)他的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行大膽嘗試,率先在我國(guó)提出組合燃燒新技術(shù)構(gòu)想。
據(jù)姚春德介紹,組合燃燒模式是指柴油/甲醇組合燃燒技術(shù)。由于甲醇屬于含氧、高汽化潛熱物質(zhì),與柴油混合燃燒能夠減少氮氧化物和微粒的排放。該方法僅僅只增加了一套燃油噴射系統(tǒng),卻大大降低成本,既符合國(guó)家能源政策,又實(shí)現(xiàn)交通能源的可持續(xù)發(fā)展。目前在天津、上海、山西、山東等地均能看到應(yīng)用該模式的內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行且效果很好。柴油/甲醇組合燃料對(duì)緩解柴油緊張,保障國(guó)家能源安全發(fā)揮了重要作用,同時(shí)該方法已獲得國(guó)家發(fā)明專利。
另外,甲醇的生產(chǎn)資源非常豐富,目前單就煤而言,我國(guó)大概有40%的高硫煤,發(fā)電或冶金除硫成本較高。如果用來(lái)生產(chǎn)甲醇,就等于能源資源又增加了一倍。同時(shí)目前的生產(chǎn)技術(shù)也很成熟,除了用二氧化碳和氫氣合成,還能從煤和天然氣中獲得甲醇且轉(zhuǎn)換效率接近80%。用甲醇作為替代燃料符合可持續(xù)發(fā)展的需要,對(duì)緩解柴油緊缺,調(diào)整燃油結(jié)構(gòu)意義重大。
為使這項(xiàng)技術(shù)得以應(yīng)用,姚春德多次撰寫(xiě)論文,從能源多元化、節(jié)能減排、調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)等方面分析甲醇作為燃料的優(yōu)勢(shì)。另外,姚春德經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),從毒性、排放、對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響、安全性、腐蝕性以及與氣候變化的關(guān)系等方面重新解讀甲醇特性,澄清了長(zhǎng)期遺留下的誤解。
然而,由于甲醇的自然著火點(diǎn)比柴油高出一倍以上,一度使其在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用遭遇瓶頸。為了解決這個(gè)問(wèn)題,在姚春德的帶領(lǐng)下,天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年的理論研究、反復(fù)的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)以及發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)萬(wàn)公里的道路試驗(yàn),終于攻克這個(gè)難關(guān),為甲醇大比例替代柴油提供了新途徑。使用甲醇/柴油組合燃料,尾氣中微粒和氮氧化合物的含量明顯降低,不僅節(jié)能減排,而且加速性好、價(jià)格低廉,運(yùn)輸費(fèi)用大幅降低,用戶使用的積極性也很高。
姚春德說(shuō),內(nèi)燃機(jī)最先進(jìn)的技術(shù)永遠(yuǎn)在最前面。他主張建立多燃料燃燒體系,實(shí)現(xiàn)能源多元化。姚春德還說(shuō),行業(yè)的發(fā)展不能忽視自主創(chuàng)新,但是創(chuàng)新要符合國(guó)情,為國(guó)家服務(wù)才是自主創(chuàng)新的目的。任何資源乘以13億就會(huì)變得很大,除以13億就會(huì)變得很小。在能源需求上,這是一個(gè)被13億除的問(wèn)題。所以我們要想辦法節(jié)能減排,想辦法尋找新能源,保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、健康發(fā)展。西方的技術(shù)也許最先進(jìn),但不一定最適合我國(guó),所以不要盲目照搬。滿足國(guó)家需要的創(chuàng)新才具有實(shí)際意義。
姚春德,1955年6月出生,天津大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1982年1月獲合肥工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)工學(xué)學(xué)士學(xué)位,1984年10月獲天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位,1988年7月獲天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位?,F(xiàn)任天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主持國(guó)家、部委及橫向課題近30項(xiàng),獲部委獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng),發(fā)表論文近200篇,獲國(guó)家授權(quán)的發(fā)明和實(shí)用新型專利9項(xiàng)。曾獲機(jī)械部?jī)?yōu)秀科技青年稱號(hào)、國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),被評(píng)為機(jī)械部首批跨世紀(jì)學(xué)科帶頭人。被國(guó)家教委、人事部授予“全國(guó)優(yōu)秀留學(xué)回國(guó)人員”,是2002年容閎科技教育獎(jiǎng)獎(jiǎng)教金獲得者。
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