甲醇柴油混合燃料的理化特性研究
第３９卷第３期 ２０１２年５月 华北电力大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＮｏＡｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３９．Ｎｏ．３
Ｍａｙ，２０１２
甲醇柴油混合燃料的理化特性研究
韩大明，焦 杨
（东北林业大学交通学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：为了有助于开展甲醇柴油混合燃料在柴油发动机上的应用研究，开展了不同比例甲醇柴油混合燃料的
主要理化特性的研究工作。通过对不同比例混合燃料的冷滤点、馏程、密度、粘度、表面张力、十六烷值和
腐蚀性等理化特性的测试和比对，初步探讨了甲醇含量对混合燃料理化参数的影响规律。实验结果表明：随
着甲醇掺混比例的增加，混合燃料的十六烷值、粘度、表面张力逐渐降低；腐蚀性和凝点变化不大；混合燃
料的低温蒸馏特性较强。
关键词：甲醇柴油；混合燃料；理化特性
中图分类号：ＴＫ４２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—２６９１（２０１２）Ｏ３—０１０２—０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ－ｄｉｅｓｅｌ
ＨＡＮ Ｄａ—ｒｕｉｎｇ，ＪＩＡＯ Ｙａｎｇ
（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｅｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈａｎｏｌ・ｄｉｅｓｅｌ ｂｌｅｎｄ ｆｕｅｌ ｉｎ ａ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ・ｄｉｅｓｅｌ ｂｌｅｎｄ ｆｕｅｌ ｈａｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｏｌｄ ｆｉｌｔｅｒ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｐｏｉｎｔ，ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｄｅｎｓｉｔｙ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ，ｃｅｔａｎｅ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ
ｃｏｒｒｏｓｉｖｉｔｙ ａｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｓ ｉｎｉｔｉａｌｌｙ ｄｉｓ—
ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｅｔａｎｅ ｎｕｍｂｅｒ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ＳＵｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｂｌｅｎｄｓ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｅｏｎｒｅｎｔ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ；Ｃｏｒｒｏｄｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｒｅｅｚｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｒｅｍａｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ；Ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌ－ｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ
ｔｈｅ ｂｌｅｎｄｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈａｎｏｌ—ｄｉｅｓｅｌ；ｂｌｅｎｄ ｆｕｅｌ；ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
０ 引 言
随着工业和交通业的迅速发展，以石油为原
料的液体燃料的消耗量持续增长，而石油资源却
在日益减少。因此，内燃机除应注重节能研究
外，还应致力于研究开发新的代用燃料，尤其是
开发甲醇¨ 。甲醇可由天然气合成或从煤炭提
炼，生产资源丰富，工艺比较成熟，运输和储存
都比较方便，并且是低排放的燃料。甲醇的性质
接近汽油，许多国家已在汽油机上推行应用甲醇
汽油。由于汽油机的压缩比较小，热效率较差， 不能充分发挥甲醇辛烷值高的优点，因此，在柴
油机上燃用甲醇的研究一直是替代燃料的研究热
点之一［ 。
甲醇柴油混合燃料的研究在一些国家受到广
泛的重视，但我国对甲醇柴油混合燃料的理化特
性方面的研究极少，只对其燃烧及排放性能进行
了初步的研究和试验。甲醇柴油混合燃料必需加
入添加剂来改善本身体系的理化特性，来改善由
于甲醇和柴油的十六烷值、粘度和闪点等性质差
别较大而引发的一系列问题，因此对甲醇柴油混
合燃料理化特性的研究可为其推广应用奠定基础。
１醇类燃料的理化特性
收稿日期：２０１１—１１—０３． 基金项目：詈龙 皇 科 零目（Ｅ ００８２９）；东北 醇类是烃基与羟基组成的化合物，从本质上 林业大学研究生科技创新项目
． 第３期 韩大明，等：甲醇柴油混合燃料的理化特性研究 １０３
决定了醇类可成为替代石油系燃料的内燃机燃
料。而烃基的存在又决定了它有很多不同于石油
系燃料的特性。燃料在内燃机燃烧做功过程是一
个复杂的物理化学变化过程。燃料的着火燃烧特
性取决于其挥发性、沸点、汽化热、闪点、着火
温度、辛烷值、十六烷值、粘度等一系列物理化
学特性 。
表１列出了甲醇燃料与汽油、柴油的理化特
性。可以看出，甲醇的辛烷值较高，十六烷值较
低，着火温度较高，闪点较低，因而甲醇和汽油
的性质较接近，和柴油的性质相差较大，故甲醇
在柴油机上的应用较汽油机难度大。由于甲醇燃
料“含氧”的特点，燃烧时理论上所需空气只有
汽油或柴油的５０％左右，对于改善扩散燃烧时由
于油气混合不均匀而生成碳烟和微粒具有积极的
作用，从而又使甲醇在柴油机上的应用成为可能。
表１ 几种燃料的主要理化特性的比较
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｅｖｅｌ＇ａｌ ｆｕｅｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
２试验部分
２．１ 试验原料
油样：０号普通柴油为基础油。
无水甲醇：分析纯，天津市富宇精细化工有
限公司提供。
添加剂：东北林业大学交通学院研发中心研
制并提供。
配置甲醇柴油混合燃料，按重量百分比１０％ 和２０％，由以下部分组成：柴油４０％～８０％，
甲醇１％～４０％，环烷酸３％～４０％胺类化合物
０．１％一５％，助溶剂０．１％～４％。
配置甲醇柴油混合燃料中添加剂主要成分有
环烷酸，胺类化合物为以下结构的化合物：Ａ
（Ｃ２Ｈ４ＮＨ）ｎＣ２Ｈ４ＮＨ２．Ａ＝一ＮＨ２或一ＯＨ，ｎ≥
０。助溶剂为十个碳原子以下的醇。作用就是解
决混合油料的互溶、稳定和助燃的问题。
２．２ 试验场所 东北林业大学交通学院实验中心。
２．３试验方法 采用ＧＢ／Ｔ２６５试验方法，采用ＧＢ２６５型石
油产品运动粘度测定仪进行混合燃料粘温特性试
验。蒸馏特性试验按照ＧＢ／Ｔ６５３６试验方法运用 蒸馏仪进行。使用密度计对普通柴油和甲醇柴油
的密度进行测量。
３混合燃料的部分理化特性
３．１ 冷滤点
冷滤点是用来评价混合燃料的低温流动性的
重要指标之一。混合燃料的低温流动性能不仅关
系到柴油机燃料供给系统供油能否正常，而且与
柴油在低温下的储藏、运输等有着密切的关系。
对于甲醇柴油混合燃料，由于甲醇的凝点为
一９７．８ ｑＣ，因而混合燃料的冷滤点不会因甲醇的 掺人而升高，反而还会保持较好的低温使用性
能。因此甲醇柴油的添加比例不会影响到混合燃
料的冷滤点。 ３．２混合燃料的馏程 为了保证柴油在燃烧室内能迅速蒸发气化及
良好的低温起动性能，对柴油的蒸馏特性有一定 的要求。燃料油的蒸馏曲线是其馏出率随温度的
变化曲线。燃料油蒸馏曲线的形态代表着燃料油
中轻、中、重馏分的比例。而这种分配比例对于 燃料油在内燃机中的着火、燃烧和放热的时刻和
强度起着决定性的作用 。本文以０号柴油为基 础油，针对Ｍ０、Ｍ１０、Ｍ２０（符号Ｍ后面的数
字表示甲醇在混合燃料中的体积百分比）混合燃
料进行蒸馏特性试验，试验结果如图１所示。
由图１可以看出，混合燃料中甲醇掺混比例
越大，相同馏出率所对应的馏出温度越低。并且
随着温度的升高，混合燃料的馏出率不断的增
加。由试验结果可知，在４０％馏出率以下，混合
燃料与基础油馏出曲线相差很大，随着馏出率的
增大，混合燃料与基础油的蒸馏曲线逐渐接近，
最终基本重合到相同的终馏点。通过燃料的蒸馏
特性试验得知，不同馏出率所对应的混合燃料的 华北电力大学学报
蒸馏容｛ （％） — 卜＿Ｍ０—＿｜卜Ｍ１０—１卜Ｍ２０
图１ 燃料的蒸馏特性 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ 馏出温度始终低于基础油的馏出温度，且混合燃
料中掺混甲醇比例越高，相对馏出温度越低。综
上所述，在储存甲醇柴油混和燃料时，混合燃料
的低温蒸发性是值得考虑的一个重要因素。
３．３混合燃料的密度
密度是燃油的重要参数之一，燃油的大部分
物化性质与密度之间都存在着某种内在关系。燃
油里的碳原子数目越多，意味着输出功率越大，
同时产生碳烟微粒的可能性也增加 。
表２是燃油密度在不同甲醇体积百分含量时
的数值，测试温度是２０ ｑｃ。由于甲酵的密度较
小，因此混合燃料的密度会随着甲醇加入量的增
大而减小。又由于助溶剂的密度较大（大约为
０．９５左右），防止了混合燃料密度的降低，由表
２可见混合燃料的密度并没有随甲醇体积百分含
量的增大而降低，并且仍大于燃油密度。 表２不同甲醇含量的甲醇柴油实测密度 Ｔａｂ．２ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｄｉｅｓｅｌ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｇ／ｃｍ
混合燃料的密度随各组成部分变化的拟合公
式 ：
Ｐ＝ＰＤ（１一Ｃｌ—Ｃ２）＋ＰＭＣＩ＋ＰＢＣ２ 式中：Ｐ为温度２０℃时混合燃油的密度 。为２０ ｑＣ
时柴油的密度；ｐ 为２０℃时甲醇的密度；ｐＢ为２０
℃时助溶剂的密度；Ｃ 为甲醇的体积含量；Ｃ：为助
溶剂的体积含量。由拟合公式可以算出在２０℃时
的任何百分比含量的甲醇柴油混合燃料的密度值，
通过密度计也可以测出混合燃料的密度，ＭＩＯ和
Ｍ２０分别为０．８６９ ２ ｇ／ｃｍ 、０．８６２ ９ ｇ／ｃｍ 。计算
值与测量值之问的误差≤０．３％。 ３．４混合燃料的粘度
粘度是发动机燃油的一个重要特性，它是衡 量流体内部摩擦阻力大小的尺度，是流体内部阻
碍其相对运动的一种特性，体现了流体抵抗剪切
作用的能力。在柴油机中，燃油在供油系统，中
起着润滑和防漏作用，燃油的粘度是发动机燃料
一个重要的评价指标，燃料的粘温曲线（粘度随
温度变化关系）是燃料重要的品质特性 。
甲醇燃料的粘度比柴油低，甲醇掺混比例不
同，混合燃料的粘度也不同。温粘特性可由本实
验得到。考虑到发动机燃油系统工作温度范围，
本文以０号柴油为基础油，在２０％～１００％的范
围内，对基础油和Ｍ１０、Ｍ２０混合燃料进行粘温
特性试验，试验结果如图２所示。
６０ ８０ ｌＯ０ 温度／＇Ｃ ——●—一ＭＯ——●一Ｍ１０——●ｒ—Ｍ２０
图２混合燃料的温粘特性对比 Ｆｉｇ．２ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ｆｕｅｌ ｃｏｍｐａｒｅｄ
由图２可知，运动粘度的变化较密度明显。
浅谈甲醇-柴油双燃料船舶燃料系统设计
92绿色与智能 广东造船2023年第4期（总第191期）
作者简介：刘靖宇（1976-），男，工程师。研究方向：船舶设计与研发
王正钧（1983-），男，工程师。研究方向：船舶设计与研发
收稿日期：
2020-06-22浅谈甲醇-柴油双燃料船舶燃料系统设计
刘靖宇，王正钧
（江龙船艇科技股份有限公司，珠海 519000）
摘 要：为减少日益严重的船舶排放污染，甲醇作为一种清洁燃料，已被越来越多的用于船舶燃料。
本文主要介绍我司甲醇-柴油双燃料船舶甲醇燃料系统设计要点。
关键词：甲醇；双燃料；系统；设计；船舶
中图分类号：U664.16 文献标识码：A
Discussion on Design of Methanol Diesel Dual Fuel Ship System
LIU Jingyu, WANG Zhengjun
( Jianglong Boat Technology Co., Ltd., Zhuhai 519000 )
Abstract: In order to reduce the increasingly ship emission pollution, methanol, as a kind of clean fuel, has been
used more and more as ship fuel. This paper mainly introduces the main points of the design of the methanol fuel
system of methanol diesel dual fuel ships for our company.
Key words: methanol; dual fuel; system; design; ship
1 前言
当今船舶排放污染问题日益严重，绿色环保越来
越受到世界各国的重视，相继出台各种法规限制船舶
的排放。继《国际海事组织》IMO发布船舶“排放控
甲醇用作柴油替代燃料的研究进展
２００７年５月 农机化研究 第５期
甲醇用作柴油替代燃料的研究进展
魏远文，黄海波，田 维，韩志强
（西华大学交通与汽车工程学院，成都 ６ｌ００３９）
摘 要：在比较甲醇、柴油及汽油物化特性的基础上，分析了甲醇作为柴油替代燃料的优劣势，综述了柴 油机燃甲醇的方法；同时，结合西华大学制定《Ｍ１Ｏ车用甲醇汽油》四川省地方标准和甲醇在柴油机中应用
的研究工作，指出甲醇用作柴油替代燃料的应用趋势，为甲醇用作柴油替代燃料的研究提供参考。 关键词：能源与动力工程；甲醇／柴油；综述；替代燃料；柴油机
中图分类号：ＴＫ４２８．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ＯＯ３—１８８Ｘ（２００７）０５－－０２０２－－０３
Ｏ 引言
据统计，世界范围内石油可以开采量大约为 １２ＯＯ，［Ｌ～１４ＯＯ，［Ｌｔ，按目前的世界年消耗量３０亿～３２
亿ｔ估计，还可以维持４０～５０年。汽车已发展成为我 国国民经济的支柱产业，伴随着汽车工业的发展，
２０００年以来我国每年石油净进口量均突破７０００万ｔ， 超过总需求的３０％。预计到２０１０年，我国石油需求总
量的５０％将依赖进口，到２１世纪中叶，绝大部分将依
赖进口，我国处于能源不安全状态。
随着石油能源枯竭的逼近，为了实现我国国民 经济长期可持续发展，寻求内燃机石油产品替代燃
料的工作正在紧锣密鼓地进行。经测算，Ｍ１５（１５％
甲醇和８５％柴油）和Ｍ３０甲醇柴油用助溶剂复配后，每 吨分别可以节约成本１０％和２０％；同时，甲醇可以从
煤、天然气、生物等原料中制取，凡是可以得到ｃ０ 和氢气的原料都可以合成甲醇，生产甲醇的工艺也 比较成熟。目前主要是用天然气和煤生产甲醇。甲
醇以其良好的物化特性等在内燃机替代燃料应用研
究中越来越受到重视。
１ 性能分析
甲醇是一种潜力巨大的车用燃料，从２０世纪７０
年代起，各国相继开展了甲醇燃料在发动机中的应 用研究，取得了一些重要的研究成果和实用经验。
作为汽油机替代燃料已研究得较多，但是在柴油机
甲醇燃料相关情况介绍20200410
甲醇燃料相关情况汇报
发展替代能源是保障国家能源安全、减轻石油进口压力、缓解资源环境约束的一项重大战略举措。党中央、国务院对此高度重视，党和国家领导人曾多次做出重要批示。按照科学发展观统筹规划、突出重点、扎实推进，加强替代能源科研开发，加快产业化步伐是为社会发展提供清洁、安全、经济、可持续供应的能源保障。
甲醇燃料作为一种调整传统能源结构、促进循环经济发展的新型替代能源，是以“降低消耗、减轻污染、低碳利用、循环发展”为特征的典型低碳能源。甲醇燃料以其环保性好、性价比高、技术成熟、资源有保障等优越性能，成为石油替代的首选产品。河南是我国的农业大省，经济发展后劲不足已初步显现，产业结构调整任务依然艰巨，但河南省地处中原，交通十分发达，辐射带动能力较强。河南省是我国煤化工产业强省，由于受国际能源价格暴跌和世界甲醇产能快速增长释放的影响，全球金融危机以来，国内甲醇市场处于低迷态势，制约了相关行业的发展。积极推进甲醇燃料产业化是解决甲醇过剩产能的重要举措，带动甲醇相关产业发展，还可以使我省能源结构多元化，是开发低碳能源、发展循环经济最重要的举措之一。
一、甲醇燃料简介
甲醇燃料主要是指在常规燃料如汽油、柴油中按一定比例掺烧甲醇的混合燃料。燃料需要加入添加剂，形成不同标号的甲醇燃料产品，其掺入比例的不同可分为低比例、中比例和高比例。低比例主要指甲醇与汽柴油掺烧比例不大于30％，如M5、M15、M30；中比例主要指甲醇掺烧比例不大于50％，如M50；高比例主要指甲醇比例大于85％，如M85、M100。其中M15甲醇汽油是目前技术最成熟，产业化示范面最广，最能形成规模化替代的首选产品。该产品可以借助中石化、中石油现有的储存、运输、加注设施，迅速地在全国大面积推广。多年来，燃料甲醇的研发生产与推广使用虽几经起伏，目前已呈快速上升趋势。实践证明，在多种车用替代燃料中，甲醇燃料技术成熟、经济可行、环境友好、安全可靠，势在必行、前景广阔。推广应用甲醇燃料对调整产业结构、资源综合利用，改善生态环境，实现低碳经济具有积极的促进作用。
柴油甲醇双燃料技术经济性及可行性分析
中高速柴油机应用柴油甲醇双燃料技术
环保升级及其经济性和可行性分析
姚春德
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室
电话：022-2740 6649，手机：131 3206 6677 Email：arcdyao@
1. 概述
随着经济的发展，我国的石油需求不断增加，目前的石油进口量已经接近60%，超过
国际能源安全线。根据我国“缺油、少气、相对富煤”的能源资源禀赋，以及汽车工业快速
增长的势头，我国的石油对外依存度还将会进一步增高。石油能源安全的问题也将会逐步扩
大。但是，作为我国重要的化工产品甲醇却有着严重的过剩产能。
甲醇的生产资料广泛。煤炭、天然气和焦炉气以及生物质都可以生产。特别是焦炉气
生产甲醇是我国一大特色。我国每年焦炉气资源非常丰富，在生产焦炭过程中产生的大量焦
炉气只有部分得到利用，很多被直接排放或放空燃烧，造成极大浪费。近年来，这种情况逐
步得到好转，将开发利用生产甲醇。现在焦炉气产甲醇的比例已经占到近20%。我国是国际
上最大甲醇生产国，年产甲醇量占全球产量的近一半。甲醇已具有的产能远超过现有的化工
产品需要，产能的冗余将近一半。过剩的产能给经济结构形成很大的压力。因此，能否用甲
醇替代紧缺的石油，是一个十分值得关注的问题。甲醇虽然是化工原料，但是也是很好的燃
料，不仅因为其含氧、高汽化潜热的特性使其燃烧时十分清洁，而且甲醇常温、常压下是液
体，储存运输都十分方便、安全。更重要的是，甲醇一旦泄露到环境中，可以自然降解。因
而将甲醇应用到内燃机上一直是内燃机追求的目标。自上世纪80年代以来，内燃机便开始
应用甲醇作为替代燃料，目前在用的车辆达15万辆之多，这些甲醇车辆每年替代汽油超过
百万吨。但是，由于甲醇的特性，一直难以在柴油机上应用。我国柴油消耗量，每年消耗量
近2亿吨（2012年和2013年分别达到1.69和1.70亿吨）。柴油不仅消耗量大，而且排放很
差，其排放的炭烟颗粒是对环境空气质量的重要污染源之一。用甲醇替代柴油，不仅可以减
醇基液体燃料
醇基液体燃料
醇基液体燃料主要是以甲醇、乙醇为主混配的液体燃料，甲醇是最简单的饱和脂肪酸，分子式CH3OH，相对分子质量32.04 在常温常压下，纯甲醇是无色透明，易挥发，可燃，略带醇香味的有毒液体。目前的醇基液体燃料大多数是甲醇为主也有加入少量的工业乙醇，混配的醇基液体燃料由于甲醇热值较低，燃料消耗量从理论上讲是燃用柴油的1.8倍以上，但由于醇基燃料燃烧完全，再配置效率高的燃烧设备，使其热效率提高，甲醇燃料消耗量与柴油比完全可以达到柴油的1.3倍。所以在众多的清洁燃料中，醇基燃料由于具有来源广泛、丰富、排放低、燃烧彻底清洁卫生、节能环保深受用户的欢迎。
中文名
醇基液体燃料
分子式
CH3OH
特性
无色透明，易挥发，可燃
组成
甲醇、乙醇为主混配的液体燃料
目录
1. 1 水分
2. 2 优势
3. 3 用途
4. 4 环境效益
醇基液体燃料水分
醇基液体燃料在混配时应注意，不能为了降低成本而多加水，
甚至燃料中甲醇含量在75%以下，密度达到0.85（体积），使燃料热值很低。在醇基液体燃料中，可以含适量的水，含水可以提高闪点温度，降低着火的危险，但是燃料中混入水分，对金属腐蚀表现在两个方面：一是水分能直接引起金属的化学核电化学腐蚀；二是如燃料中的某些含硫及酸性腐蚀物质溶解在水中时，则加速金属的腐蚀过程。
燃料中的游离水对金属的危害很大，它能腐蚀各种钢制零件。如钢油罐、油桶、管道、阀门及其它零件。水分对低合金钢有较强的腐蚀作用，也腐蚀铜和锌等有色金属，对青铜不产生腐蚀。溶解在燃料中的微量水分只能引起低含量钢铁腐蚀。
甲醇含水量对燃料的低热值有双重的降低作用。（1）水本身无热值，应从高热值中扣除。（2）甲醇燃烧时水变成水蒸气，其蒸气热量不能利用，使热值降低，又会带走很多热量，不能回收，反而增加燃料消耗。而在增加烃类增热剂，水的存在易造成燃料分层，为此还要加助溶剂。由于甲醇热值低，为提高热值达到更
柴油甲醇组合燃烧——一种有效降低柴油发动机排放的途径
设计研究 汽车实用技术 ＡＵＷＯＭＯＢＩＬＥ ＡＰＰＬＩＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ２０ｌ ３年第９期 ２０１ ３ Ｎ０．９
柴油甲醇组合燃烧——
一种有效降低柴油发动机排放的途径
阳向兰
（西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西西安７１００４３）
摘要：本文分析了柴油发动机的主要排放物ＰＭ和ＮＯｘ此消彼长的ｍａｄｅ．ｏｆｆ关系，以及降低柴
油发动机排放常规技术路线的利弊。得出柴油甲醇组合燃烧方式不仅能够有效地降低ＰＭ和ＮＯｘ
的排放；甲醇还能作为燃料提供动力，替代柴油，缓解石油能源紧张的局面，是目前一种有效降
低柴油发动机排放的途径。
关键词：柴油甲醇组合燃烧；ＰＭ排放；ＮＯｘ排放；ｔｒａｄｅ—ｏｆｆ关系
中图分类号：Ｕ４６９．７文献标识码：Ａ文章编号：１ ６７１—７９８８（２０１ ３）０９—４０—０３
Ｄｉｅｓｅｌ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
——Ａｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｗａｙ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ
Ｙａｎｇ Ｘｉａｎｇｌａｎ
（Ｘｉ’ａｎ Ｌａｎｄｅ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＣＯ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ’ａｌｌ ７ １ ００４３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｒａｄｅ－ｏｆｆ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ＮＯｘ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｅｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｄｉｅｓｅｌ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ＰＭ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ＮＯｘ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ
甲醇柴油在增压中冷压燃式发动机上的试验研究
第１期（总第１７３期） ２００８年２月 车用发动机 ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥ Ｎｏ．１（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１７３） Ｆｅｂ．２００８
甲醇柴油在增压中冷压燃式发动机上的试验研究 王云普 ，郭英男 ，谭满志 （１．空军航空大学航空机械工程系，吉林长春 １３００２２；２．吉林大学汽车工程学院，吉林长春 １３００２５） 摘要：采用助溶剂解决柴油和甲醇相溶性问题并配制出柴油醇燃料，在增压中冷压燃式发动机的结构和参数 不作任何调整的条件下，进行了不同甲醇含量柴油醇的燃烧、性能和排放特性的试验研究。研究表明，在供油量一 定的情况下燃用柴油醇，发动机的燃烧特性发生变化，导致性能和排放变化，且随燃料中甲醇含量的增加，变化趋 势加剧，特别是在小负荷情况下。 关键词：增压中冷压燃式发动机；柴油；甲醇；混合燃料；燃料试验 中图分类号：ＴＫ４１１．７１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２２２２（２００８）０１—００４１—０５
随着世界石油能源的日趋枯竭，石油代用燃料 的研究越来越成为热点。其中，甲醇燃料已经成为 最具有潜力的代用燃料之一，成为近些年来研究的 重点＿１。］。本研究根据国内外研究现状和发展趋势， 以工程应用为目标，在采用助溶剂解决甲醇和柴油 相溶性的基础上，在发动机结构和参数不作任何调 整的情况下，试验研究了不同甲醇含量的甲醇柴油 对发动机动力性、经济性、排放性能和燃烧特性的影 响，总结出变化趋势和相应规律。 １ 试验燃料 甲醇与柴油在理化性质方面差异较大。甲醇是 有极性的，而柴油是非极性的。甲醇含ＯＨ根，易 与水无限互溶，亲水性强；而柴油中的主要成分是脂 肪族的烷烃和烯烃，碳氢化合物的憎水性强弱顺序 依次为脂肪族烃，烯烃，芳香烃，所以柴油的憎水性 强，难以与醇相溶。从甲醇和柴油的物理化学性质 来看，压燃式发动机在结构不作变化和调整的情况 下，甲醇只能以与柴油掺烧的方式燃用，且掺烧比例 不能过大。 将０号柴油和９９．８ 无水甲醇按一定比例混 合，再加入高碳醇辛醇作为助溶剂，通过机械搅拌混 合均匀，配制成柴油醇。市售０号柴油记为ＭＯ；市 售０号柴油添加５ 无水甲醇、５ 辛醇作助溶剂组 成的混合燃料记为Ｍ５，以此类推。 由于助溶剂加入量比较大，与甲醇比例相同，因 此计算柴油醇的理化性质数值必须考虑助溶剂辛醇 的影响。柴油醇的 些理化性质数值可通过经验公 式简单估算，表１列出了柴油醇燃料的几种理化性 质理论计算值Ⅲ。 表１ 柴油醇燃料的主要理化性质 密度／ 低热值／ 汽化潜热／ 燃料 十六烷值 ｋｇ・ｍ。 ＭＪ・ｋｇ ＭＪ・ｋｇ一 ＭＯ ８２５．０ ５４．８Ｏ ４６．１５４ ０．２７０ Ｍ５ ８２３．３ ５０．６２ ４１．１６８ ０．３１１ Ｍ７．５ ８２２．４ ４８．５３ ４０．６２９ ０．３２２ Ｍ１Ｏ ８２１．５ ４６．４４ ３９．９６３ ０．３５２ ２试验条件 试验所用仪器设备及发动机列于表２和表３， 图１给出了本试验所用测试系统示意图。 试验转速为发动机最大扭矩点转速１ ７００ ｒ／ ｍｉｎ，按发动机外特性上最大扭矩值确定１０ ， ２５ ，５０ ，７５ 和１００ 负荷，保证同一工况不同 燃料的体积供油量一致。 表２ 试验所用主要仪器设备 仪器设备名称 型号 柴油机 ＣＹ４ １０２ＢＺＬＱ 电涡流测功机 ＣＷ２６Ｏ 燃油流量计 ＦＣＭ—Ｄ 排放分析仪 ＭＥＸＡ７１００ＤＥＧＲ 分流式微粒稀释采样系统 燃烧分析仪 ＤＳ９１ＯＯ 不透光烟度计 ＡＶＬ ＤＩＳＭ０ＫＥ ４０００
甲醇与柴油互溶性试验研究
第１期（总第１６７期） ２００７年２月 车用发动机 ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥ Ｎｏ．１（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１６７） Ｆｅｂ．２００７
・油料・
甲醇与柴油互溶性试验研究
魏远文，田 维，韩志强
（西华大学交通与汽车工程学院，四川成都６１００３９）
摘要：助溶剂和温度是影响甲醇／柴油混合燃料稳定性的重要因素。对甲醇／柴油混合燃料进行了临界互溶温 度测试，得出了掺混甲醇比例、助溶剂比例与临界互溶温度的关系。结果表明，在甲醇／柴油混合燃料中加入一定 量的助溶剂可以使其形成稳定且性能良好的替代燃料。对甲醇／柴油混合燃料的成本估算表明，该混合燃料具有 良好的市场前景。 关键词：甲醇；柴油；互溶性；助溶剂；临界互溶温度；成本 中图分类号：ＴＫ４１２．４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２２２２（２００７）Ｏ１—００８８一Ｏ４
随着国民经济和汽车工业的发展，汽车保有量 不断增加，导致汽车燃料供需矛盾以及汽车排放污
染物对生态环境危害的加剧。能源短缺、环境污染
和生态失衡已成为人类社会高度关注并迫切需要解 决的三大问题。柴油机具有热效率高和可靠耐用等
优点，但降低柴油机ＮＯ 和微粒（ＰＭ）排放却一直 是柴油机的棘手问题，而采用替代燃料则是一种行 之有效的方法。甲醇在常温下是液体，沸点比柴油 低［１］，混合气形成较快且比较均匀，有利于完全燃
烧；甲醇含氧量占５０ ，其着火极限较柴油宽，燃烧
速度快，有利于降低排烟；甲醇的汽化潜热比柴油
大，有助于降低缸内温度，从而抑制了ＮＯ 的生成；
因此，甲醇是柴油机理想的替代燃料之一。研究表 明，对柴油机基本不做调整，燃用甲醇／柴油混合燃 料后，其排放可以大大改善，是解决在用柴油动力汽
车，特别是城市公交柴油车排放问题的切实可行的
办法。柴油机不做改动燃用甲醇／柴油混合燃料时 最大的问题在于甲醇与柴油的互溶性。本研究对甲 醇／柴油混合燃料的互溶性在专门ｌ的试验台上开展
直喷式柴油机燃用甲醇—柴油微乳化燃料的试验研究
第５期（总第１７８期） ２００８年１Ｏ月 车用发动机 ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥ Ｎｏ．５（Ｓｅｒｉａ１ Ｎｏ．１７８） ０ｃｔ．２００８
直喷式柴油机燃用甲醇一柴油微乳化燃料的试验研究
饶海生，王 铁，王克亮，朱建军
（太原理工大学车辆工程系，山西太原０３００２４）
摘要：在保证乳化稳定和成本低的前提下制备了甲醇一柴油微乳化液，并在Ｄ１１１Ｏ直喷式柴油机上进行试 验。试验表明，在发动机结构参数不作任何改变的情况下，燃用此甲醇一柴油微乳化燃料，动力性无明显差异，燃 油消耗率略有下降，同时大幅降低了ＮＯ 和ＰＭ排放，ＣＯ排放也有所降低，ＨＣ排放略有升高。
关键词：微乳化；甲醇；排放；成本；燃料添加剂；燃料试验 中图分类号：ＴＫ４２８．９ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２２２２（２００８）０５－００８９－０４
根据我国能源的实际情况，从煤和天然气中制
取甲醇作为内燃机的代用燃料是切实可行的口］。研
究表明，当燃料中含氧量增大时，可实现无烟燃烧，
因此，从环保和经济因素考虑，在柴油中掺烧甲醇是
十分具有吸引力的，但在柴油中掺烧甲醇的最大难
点在于难以获得价廉、稳定的甲醇一柴油混合燃
料 ］。现有乳化柴油存在着稳定性差、储存时间短、
缸套易生锈腐蚀等问题，很大程度上限制了乳化柴
油的推广应用【。＿６］。微乳化甲醇一柴油混合燃料可
以克服上述缺点，本研究以工业副产品——混合酯
和混合烃为主要乳化剂，筛选较佳的微乳化液配方
制成微乳化甲醇一柴油燃料，使其在直喷式柴油机
上燃用的动力性、经济性和排放性比柴油好。
１ 乳化剂的选择
甲醇与柴油的化学组成、理化性质差异较大（见
表１）。从表１可知，柴油比甲醇的表面张力大，甲
醇在柴油中不能稳定分散，容易聚集分离，乳化困
难，所以，要形成透明、长期稳定的微乳化液，就必须
加入适宜的微乳化剂。
表１ 柴油和甲醇的表面张力
０号柴油表面 甲醇表面 温度／℃ 张力／Ｎ・ｍ 张力／Ｎ・ｍ
甲醇燃料
甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲和力。因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸，可以通过服用小苏打（碳酸氢钠）的方式来中和。
甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。其中：M15(在汽油里添加15％甲醇)清洁甲醇汽油为车用燃料，分别应用于各种汽油发动机，可以在不改变现行发动机结构的条件下，替代成品汽油使用，并可与成品油混用。甲醇混合燃料的热效率、动力性、启动性、经济性良好，具有降低排放、节省石油、安全方便等特点。世界各国根据不同国情，研发了M3、M5、M15、M20、M50、N85、M100等不同掺和比的甲醇汽油。目前，商用甲醇主要为M85(85％甲醇+15％汽油)和 M100，M100性能优于M85，具有更大的环境优越性。
甲醇替代燃料的特点
由于甲醇具有沸点低辛烷值高等特点，使得它作为燃料具有含氧量高、热值比汽油弱的特点，汽化潜热是汽油的3倍多。同时，由于甲醇燃料理化性能接近汽油，在汽油机上使用甲醇燃料，发动机不需做大的变动，甲醇与汽油相溶性较好，可实现各种比例掺烧。而且几十万吨/年的装置就可达到经济规模（合成油则至少应达到几百万吨/年规模），甲醇可以不必过分集中生产，便于企业投资兴建和产品输送，即使较长距离的输送，也比输煤和输气便利。再加上它是含氧化合物，燃烧完全，在汽车发动机中的能量利用效率高于汽油，其经济性很具有竞争力。
甲醇的燃烧特性有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。这正适合高压缩比、高性能的发动机。充分发挥其高辛烷值的作用，输出更大的功率。当然，甲醇亦有弱点，它的能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱。