车用煤基甲醇/柴油燃料生命周期评价

摘要

发展车用煤基甲醇燃料可以缓解我国柴油短缺局面,实现煤炭清洁利用,同时甲醇成本低,辛烷值和含氧量高,燃烧速度快且能有效降低排放,是车用发动机良好的替代燃料。
　　 利用生命周期评价方法分析了煤基甲醇/柴油生命周期的能源消耗、环境排放和对环境的影响。生命周期方法更重要的价值在于指出降低能耗、排放和环境压力的途径。
　　 定义了煤基甲醇的生命周期边界,建立了其生命周期能耗和排放的算法模型,全面分析了从原煤、原油、天然气开采和运输到成品油、甲醇的生产和运输中每个环节的能源输入输出和环境排放。利用甲醇掺烧率为50%的柴油机进气道喷射甲醇的发动机台架试验和国内外的研究成果,综合确定了柴油机进气道喷射甲醇方案在汽车上的油耗因子和排放因子。最终得到了煤基甲醇/柴油全生命周期的一次能源(原煤、原油和天然气)消耗以及VOC(Volatile Organic Compound)、CO、Nox、PM10、SO2、CH4、N2O和CO2排放,同时讨论了产生各种排放的源头。
　　 将清单分析结果经分类、特征化、标准化和加权得到了煤基甲醇/柴油生命周期的环境影响总水平值(OEIV)以及生命周期各影响类型的水平值,给出了生命周期各阶段对各影响类型水平值的贡献,讨论了各影响类型水平值的主要来源以及降低排放和环境影响的途径。主要结论如下:
　　 与传统柴油路线相比,煤基甲醇/柴油生命周期的环境影响总水平值(OEIV)下降了22.2%,说明煤基甲醇/柴油能够降低环境压力。煤基甲醇/柴油生命周期一次能源消耗总量与传统柴油路线相当,同时原油消耗比传统柴油下降了37.4%,说明煤基甲醇/柴油未增加能耗的同时降低了对石油的依赖。原油和成品油运输过程的损耗造成的VOC排放是煤基甲醇/柴油生命周期VOC排放、光化学烟雾潜力(POCP)以及OEIV的主要来源,因此降低能源运输过程的损耗是降低VOC排放、POCP和OEIV的最有潜力的途径。甲醇生产过程排放了大量的CO2,导致煤基甲醇/柴油生命周期全球变暖潜力(GWP)比柴油上升了40%,可以通过提高甲醇生产的能源利用效率和CO2回收技术解决这一问题。