北京機(jī)動(dòng)車(chē)的保有量已經(jīng)突破300萬(wàn)輛。8月17日到20日，為了確保2008年北京奧運(yùn)會(huì)空氣質(zhì)量測(cè)試的順利開(kāi)展，北京實(shí)行機(jī)動(dòng)車(chē)單雙號(hào)出行的車(chē)輛限行措施，4天中每天約有130萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車(chē)停駛。但據(jù)報(bào)道，北京在實(shí)施限行措施的4天里，雖然空氣質(zhì)量都達(dá)到了良，但污染指數(shù)也都上了90；8月21日車(chē)輛剛剛恢復(fù)正常行駛，空氣污染指數(shù)又飆升到屬輕微污染的116，與實(shí)施限行措施的前一天16 日的情況完全一樣。
有人認(rèn)為，如果北京長(zhǎng)期采用此類限行，將可能刺激消費(fèi)者的用車(chē)需求——一家擁有兩輛車(chē)分別配上單雙號(hào)，方便出行。
自今年7月1日起，全國(guó)范圍內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。但從目前的情況看，對(duì)于改善空氣質(zhì)量，如果僅僅單方面對(duì)車(chē)輛強(qiáng)制推行國(guó)Ⅲ排放，而難以提供滿足國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)燃油，這種油車(chē)不匹配的矛盾從長(zhǎng)遠(yuǎn)看不僅損及消費(fèi)者權(quán)益，更難以達(dá)到真正減少?gòu)U氣排放的初衷。
對(duì)此，清華大學(xué)工程力學(xué)系燃燒研究室的傅維鑣教授認(rèn)為，要對(duì)乳化油燃燒給予更多關(guān)注，因?yàn)樵诓裼椭袚剿?/SPAN>20%～30%進(jìn)行燃燒，可以使油耗、NOX及碳煙三者同時(shí)下降。
乳化油是指將燃油（汽油、柴油或重油）70%~90%摻水近30%~10%，再加添加劑0.5%~1%，而后通過(guò)專用設(shè)備進(jìn)行乳化所得。
由于NOX與碳煙的排放相互矛盾，即任何使NOX降低的措施，都會(huì)使碳煙增加，反之亦然。這已成為內(nèi)燃機(jī)真正實(shí)現(xiàn)降低排放的瓶頸。目前只有油摻水燃燒能使兩者同時(shí)下降。
傅維鑣教授從1995年開(kāi)始，就從煤的燃燒研究轉(zhuǎn)到油摻水燃燒研究，對(duì)柴油機(jī)的清潔燃燒進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)12年的研究。
他說(shuō)，“在摻水量較大的情況下，柴油機(jī)燃燒室溫度降低，從而使NOX與碳煙都下降；同時(shí)通過(guò)催化重整或燃料熱解產(chǎn)生氫氣的條件，可使油耗大幅度下降?！?/SPAN>
對(duì)油摻水燃燒節(jié)能減排的工作原理，傅教授解釋說(shuō)，“水的蒸發(fā)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)氣缸溫度下降，使NOX排放量明顯降低，這是改善內(nèi)燃機(jī)排放的重要途徑。而且由于水比油蒸發(fā)的速度快，它能起到把大油滴變成小油滴的作用，從而強(qiáng)化了燃燒（這并非一般人認(rèn)為的‘微爆’現(xiàn)像），這是其節(jié)能的主要原因。但加水量最多不能超過(guò)20％~30％，過(guò)量反而達(dá)不到節(jié)能效果?！?/SPAN>
過(guò)去，美國(guó)、日本以及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)乳化油燃燒的研究結(jié)果表明，其節(jié)油率僅僅在4%左右，這明顯是“節(jié)油不節(jié)錢(qián)”，很難引起人們應(yīng)用的興趣，這也是油摻水研究發(fā)展緩慢的原因。
傅維鑣教授告訴記者，“清華大學(xué)工程力學(xué)系燃燒研究室經(jīng)過(guò)10年的努力，現(xiàn)已能使柴油乳化油通過(guò)添加乙醇（甲醇或二甲醚），使其凈節(jié)油率（扣掉甲、乙醇或二甲醚的能量消耗）達(dá)到10%左右；若不考慮乙醇（甲醇或二甲醚）的能耗，單從柴油的節(jié)油效果講，其節(jié)油率可高達(dá)15%～20%，其意義重大，這將大大地延緩石油的耗燼。同時(shí)碳煙基本消失，NOX約下降20%～30%，使油耗、碳煙與NOX三者同時(shí)下降。”
他認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)普遍在汽油車(chē)中推廣汽油加乙醇的燃燒，其實(shí)許多內(nèi)燃機(jī)專家認(rèn)為這種燃燒方法并不可取。因?yàn)橐掖际且环N含氧燃料，它對(duì)消除碳煙特別有效，但NOX稍增加。汽油機(jī)本來(lái)就不產(chǎn)生碳煙，只是NOX較高，但乙醇對(duì)NOX不僅不降低，反而增加。乙醇對(duì)CO及HC排放有好處，但這對(duì)汽油機(jī)不是最主要的，而且并不節(jié)油。相反，柴油機(jī)的碳煙排放較高，NOX也高，因此如果加入乙醇到柴油機(jī)中更有利。如果將乙醇、柴油和水混合成三元乳化液加入柴油機(jī)中應(yīng)用，其節(jié)能率只有3%～4%。如果將乙醇通過(guò)排氣道中高溫排氣加熱（若溫度不夠，可加備用電加熱器進(jìn)行加熱以提高溫度），這樣將乙醇燃料熱分解后（放出大量H2和少量CO或CH4），通過(guò)進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸就能使其凈節(jié)油率達(dá)到約10%左右，突破了乳化油在柴油機(jī)中燃燒的節(jié)油率（約4%左右）的限制。除了添加乙醇燃料外，在進(jìn)氣道通入甲醇、二甲醚燃料也能達(dá)到同樣效果。
這種方法簡(jiǎn)便、可靠，柴油機(jī)基本上不做改動(dòng)。建議可在柴油發(fā)電機(jī)組、船舶或火車(chē)上的柴油機(jī)中首先應(yīng)用，因?yàn)樵谶@些領(lǐng)域，啟動(dòng)后有較穩(wěn)定的工作條件，如運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)等，有較大的空間可被利用。等取得了經(jīng)驗(yàn)后再在汽車(chē)上推廣。
這項(xiàng)節(jié)油的技術(shù)原理是“燃料（甲醇、乙醇、二甲醚）熱解制氫氣”，是氫氣和乳化油燃燒共同作用才產(chǎn)生良好的節(jié)油效果。以添加二甲醚燃料為例，燃用含水量（質(zhì)量）15%的乳化油，利用排氣尾熱再加上電阻爐加熱達(dá)到700℃高溫時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣道通入二甲醚后，純柴油的油耗不斷下降，其節(jié)油率最大可達(dá)19％；在扣除被消耗的二甲醚以及電加熱能量后，凈節(jié)油率 約10%。
傅維鑣教授說(shuō)，“燃料受熱分解產(chǎn)生氫氣，這和直接向柴油機(jī)供氫相比有很大的優(yōu)越性。因?yàn)橹苯酉虿裼蜋C(jī)供氫，氫燃料的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和安全都是很大的問(wèn)題。燃料熱解制氫這種全新思路對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用非常有利。”
此外，他認(rèn)為，凡是能加熱分解出足量氫氣的燃料，配合乳化油的燃燒，都可以在柴油機(jī)燃燒中獲得較大幅度的節(jié)油。
傅維鑣教授經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為，在乳化油中加醇、醚燃料的燃燒方式中，其中乳化油最佳含水量為15%~29%，最佳乙醇（甲醇、二甲醚）的流量為5ml/min，“這樣就能達(dá)到最佳的節(jié)油效果”。
除了燃料熱解制氫能向柴油機(jī)供氫外，傅維鑣教授說(shuō)，“還有一種方式是‘催化重整制氫’，即一般條件下，燃料（純柴油）與水是不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的，但在催化劑（一般為鎳基，如金屬鎳）的作用下，在其表的油及水蒸氣在400℃～500℃時(shí)能產(chǎn)生反應(yīng)，把油和水中的H2釋放出來(lái)，產(chǎn)生H2和CO。這也是獲得氫氣的一種方式?！?/SPAN>
這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)成熟目前還僅局限于單缸柴油機(jī)上，傅維鑣教授所在的研發(fā)小組目前正在作多缸機(jī)實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)今年年底能完成多缸機(jī)研究。傅教授認(rèn)為，“大型柴油機(jī)要做到大幅節(jié)油、減少碳煙和NOX的排放量，改變以往柴油機(jī)傻大黑粗的形象，現(xiàn)在只能依靠水。我認(rèn)為未來(lái)水是一種最好的替代物，我們應(yīng)格外重視對(duì)水的研究?！?/SPAN>
即使技術(shù)成熟，未來(lái)的市場(chǎng)推廣也極為困難。這項(xiàng)技術(shù)可以直接提供給終端用戶使用，如鐵路、船舶碼頭等等，但首先在理念上，人們就有一個(gè)認(rèn)識(shí)和接受的過(guò)程；同時(shí)在節(jié)能、減排、降低污染、保護(hù)環(huán)境等方面，也需要政府出臺(tái)鼓勵(lì)使用的支持政策，技術(shù)的應(yīng)用和推廣才有可能。
此前，傅維鑣教授還曾專門(mén)為了技術(shù)的應(yīng)用去了中國(guó)南車(chē)集團(tuán)機(jī)車(chē)車(chē)輛廠，這是一家大型的內(nèi)燃機(jī)車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，是中國(guó)鐵路主要的軌道交通運(yùn)輸裝備制造和服務(wù)商。但此行并沒(méi)有取得良好的效果。傅維鑣教授不無(wú)遺憾地說(shuō)，“如果采用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行尾氣改造，每車(chē)大概只需投入幾萬(wàn)元，但年節(jié)省能源支出能達(dá)到上百萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀?！?/SPAN>
傅維鑣教授最后表示，“CO2排放是最難解決的問(wèn)題，而這是一種很好的降低CO2的方法，根本不同于水變油，它摻入水，節(jié)約的是燃料?！?/SPAN>
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