合肥沼气发动机润滑油价格_进口沼气发电机

1.能源科学导论的论文，谁给我一篇？

2.最高燃烧压力为30 MPa的新一代柴油及燃气发动机

3.张德庆的燃料研究

4.有使用沼气发电机的算过用沼气发电每度电要多少成本吗

5.天然气发动机添了柴油机油会怎么样？

能源科学导论的论文，谁给我一篇？

能源科学与未来发展

摘要：通过了解过去以及现在的能源结构和能源利用技术，提出能源科学需要多学科交叉与综合来为能源发展提出贡献，而且能源科学的发展是能源高技术创新的源泉和先导。因此，能源科学和能源利用技术的发展不仅为国家未来的科学发展提供帮助，也为国家解决当今的能源危机给予支持。

关键词：能源结构，能源利用技术，新能源，

能源是比较集中的含能体或能量过程，凡是能够间接或者经过转换而获取某种能量的自然资源，统称为能源。在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源显然是能源。

能源是人类从是物质资料生产的原动力。从人类远古时代在地球上出现后，随着社会生活和经济生活的不断发展，能源的应用形势和规模在不断变化增长。在古代，人类的主要能源来自人力和畜力，辅以柴薪。自西方工业革命开始西方资本主义国家为满足其工业化的需要， 18世纪末，瓦特发明了蒸汽机、大量的以煤炭为能源的动力机械逐渐替代了小作坊式的手工业，煤炭与资本主义大生产相结合，使世界能源结构发生了重大变革。

1895年，美国开始了石油钻探开发工作，这种液体燃料显示出比煤炭更强大的吸引力，1876 年，德国人奥托创制了内燃机，进而形成了以内燃机技术为核心的汽车工业，带动了机械制造业的发展，创造了人类历史上空前的物质文明。

19世纪末开始，以电力为主导的能源结构大变革开始，从法拉第发现了电磁感应开始，人们认识到电和磁是统一的电磁现象，之后又发明了电动机、发电机和各种电器，使电力作为二次能源取得了广泛应用。据统计，现在世界上大约四分之三的能源是在发电厂中转化为电力为人类使用。但是利用常规能源（如化石燃料煤炭、石油和天然气）来产生电力，其储量有限，在可预见的将来就可能用尽或者由于利用成本过高而无法使用，因此为了满足社会发展日益增长的能源需求和可持续发展，我们必须寻找除化石燃料以外的新能源，来解决人类面临的能源问题。

能源的几种分类

1、按照能源的来源分类：

a) 来自地球以外的天体的能量，主要是太阳辐射能。

包括：固化了的太阳能，如化石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等，由一亿年前存积下来的有机物质形成）、草木燃料等；太阳能转化成的能量，如风能、水能、波浪能、海洋能；直接的太阳辐射，如利用光电转化、光合作用等。

b) 来自地球内部蕴藏的能量。

包括：地球热能，如地震能、火山热能、地下热水、地热蒸汽、热岩层；原子核能，如蕴藏核能的元素，铀、钍、硼、氘等。

c) 来自地球和其他天体相互作用而产生的能量。

包括：地月相互吸引产生的潮汐能。地球上的能源主要来自于太阳能、地球热能、原子核能和潮汐能，占地球全部能源的99.9%。

2、按照能源存在和产生形式分类

a）一次能源———以现有的形式存在于自然界中的能源。

可再生能源———不会随着它本身的转化或被利用而日益减少的能源，包括风能、水能、海流、海洋热能、潮汐能、草木燃料、直接太阳辐射、地震能、火山活动、地下热能等。

非再生能源———随着人类的利用而逐渐减少的能源，包括矿石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等），核燃料（铀、钍、硼、氘等）。

b）二次能源—需要依靠其他能源来制取或产生的能源，包括电能、氢能、汽油、煤油、柴油、火药、酒精、甲醇等。他们使用方便，易于利用，是高品位能源。

3、按能源本身的性质分类

a) 含能体能源———能量以某种载体形式存储起来，而为人们利用。包括各种矿石燃料、核燃料、地下热能、高位水库、氢能等。

b) 过程性能源———能量在物质运动的过程中存在，无法直接的大量存储，如需储存起来，必须把它们转化为含能体能源中的能量。包括风能、水能、海流、地震能、潮汐能以及电能等，转化方式如流水→高位水库，电能→蓄电池。

大有潜力的常规能源

最基本的常规能源——煤炭

煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。

煤作为一种燃料，早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力，推动了工业的向前发展，随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。而且煤炭在地球上的储量丰富，分布广泛，一般也比较容易开采，因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。

煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。现我国已探明的煤炭储量为世界第一位。尽管如此，煤炭供应不足仍制约我国国民经济发展，因此，应用高新技术进行煤炭的加工转化，提高煤炭的利用效率，减少煤炭燃烧的环境污染，是解决能源缺乏、加速国民经济发展的重要途径之一。

煤炭的处理加工及转化

（1）选煤技术：选煤是指除去或减少原煤中所含的杂质（包括灰分、矸石、硫分等），并将处理过的煤分成若干个品种等级，以满足不同用户的需要。

（2）洁净煤技术：洁净煤技术是一系列新近开发的煤炭加工、燃烧转化和煤烟通道中的烟道气净化技术的总称。目的是减轻煤炭燃烧对环境的污染，提高煤炭利用效率，并降低成本。

（3）型煤及利用：用粉煤或低品位煤制成的具有一定形状的煤制品称为型煤。燃烧型煤可以提高热效率、节约煤炭并降低污染。型煤的节能率是所有洁净煤技术中最高的，相对环境效益也很高。

（4）煤液混合新型燃料技术：煤液混合新型燃料是一项新技术，这些混合燃料是粉煤在液体中的一种悬浮物，即煤液混合料。目前已有多种混合料经过全面试验，最有工业应用价值的煤液混合料是水煤浆，是一种低污染的燃料。

当代工业的血液——石油和天然气

石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，属于化石燃料。石油及其产品广泛用于生产和生活的各个方面，被称为工业的血液。石油是现代世界一次能源消费构成中的主要能源，据1990年的资料统计，石油在世界一次能源消费构成中居第一位；在我国仅次于煤炭居第二位。至1990年底，世界天然气在世界一次能源构成中次于煤炭和石油，居第三位。我国已探明的天然气储量居世界第九位。1990年我国天然气在一次能源消费构成中次于煤炭、石油、水电，居第四位。

原油经过加工，形成汽油、煤油、柴油、润滑油、化工轻油和石脑油六大类产品。石油产品的范围从液化石油气开始，中间是石油化工原料、燃料和润滑油料，一直到沥青。原油在加工过程中还会释放出大量的石油气。石油加工后，可以得到利用率高、经济、合理的各种液体燃料，主要为内燃机燃料、锅炉燃料和灯油三类。其他的石油产品主要有润滑油、蜡、沥青以及石油化工产品如石油溶剂、乙烯、丙烯和聚乙烯等。天然气是一种混合气体，其主要成分为甲烷。天然气作为燃料容易燃烧、清洁无灰渣、热值高而且不污染环境。

天然气和石油一样是非常重要的基本有机化工原料。从天然气中分离出来及从石油炼厂汽中回收和分离的许多物质是最基本的化工原料，并可进一步制造转化出多种化工产品，如合成纤维、合成橡胶、合成塑料和化肥等产品。

火力发电的主要燃料就是前面我们讲述过的煤炭，有时候也有用油作燃料的。而且我国在很长一段时期电力建设的主要任务仍将是发展火力发电。火力发电设备容量和参数的提高，有一系列问题需要解决。特别是在当今我们赖以生存的生态环境日趋恶化的情况下，如何降低甚至消除火力发电对环境的污染是一个迫切需要解决的问题，因此采取低污染的燃烧方式是必然的发展趋势。

最干净的常规能源——水能

水能利用的主要方式是发电。水力发电就是利用河流中蕴藏着的水能来产生电能，其中最常用的方法就是在河流上建筑拦河坝，将分散在河段上的水能资源集中起来，然后靠引水管道引取集中了水能的水流去转动设在厂房中的水轮发电机组，在机组运转的过程中，就将水能转变成了电能。因为利用的是水能，而水流本身并无损耗，仍可以为下游用水部门所利用。我国水能资源的特点是水力资源总量较多，但开发利用率低，水力资源分布不均，西部多，东部少，相对集中在西南地区，而经济发达、能源需求大的东部地区水力资源极少，与经济发展不匹配。

水力发电有以下特点：

（1）水作为一种资源可由自然界水循环中的降水补充，使水能资源成为不会枯竭的再生能源，所以其发电成本非常低。

（2）水力发电事业和其他水利事业可以互相结合。为了使水能产生电能，常常要修建水库，而水库可作为防洪、供水、发展航运事业等多种任务。

（3）水电站中装设的水轮机开启方便、灵活，适宜于作为电力系统中的变动用电器，有利于保证供电质量。

（4）水电站建成后，能够连续提供廉价的电力。

（5）水力发电不污染环境，是一种公认的清洁能源。

充满希望的新能源

21世纪的主要能源——太阳能

太阳是一个炽热的气体球，蕴藏着无比巨大的能量。地球上除了地热能和核能以外，所有能源都来源于太阳能，因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能，就不会有人类的一切。1945年，美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池，开创了现代人类利用太阳能的新纪元。

人们利用太阳能的方法主要有三种，一种是使太阳能直接转换成电能，即光电转换。太阳能电池就属于这种转换方式；第二种是使太阳能直接转变成热能，即光热转换，如太阳能热水器等；第三种是使太阳能直接转变成化学能，即光化学转换，如太阳能发动机等。

实际上，人类早就有意识地利用太阳能，自从有了太阳能电池，就为太阳能的利用开辟了广阔的途径，人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间时用上了重量轻、使用寿命长和耐冲击振动的太阳能电池。目前，世界各国都在大力研究新型太阳能电池，提高光电转换率，使太阳能的开发利用进一步深化。

太阳能电站通常人们所说的太阳能电站，指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置将热能转变成电能。

太阳能电站能量转换的过程是：利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能，再变成电能。

太阳能电站靠太阳能热管来聚集热能，太阳能热管又叫真空集热管，它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似，但热水瓶只能用来保温，而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能，即使阳光很微弱，它也能达到较高的温度，比一般太阳能集热器的本领强。热管在一天之内可以提供大量的工业用热水，又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。

魔鬼与天使——核能

从 1954年前苏联建成世界上第一座核电站以来，人类和平利用核能的历史还不到半个世纪；然而，核能的发展却异常迅速。

核能的发展之所以如此迅速，主要是因为它有着显著的优越性：其一，它的能量非常巨大，而且非常集中。其二，运输方便，地区适应性强。其三，储量丰富，用之不尽。

从目前情况来看，世界各国的核能发电技术已相当成熟，大量投入使用的单机容量达百万千瓦级的发电机组，使核电站得到了迅速的发展。

近十多年来，人们已经成功地研制出能充分利用铀燃料的核反应堆，这就是被称为“明天核电站锅炉”的快中子增殖核反应堆。这种核反应堆能使核燃料增殖，也就是说，核燃料在这种“锅炉”里越烧越多。如果能大量使用快中子增殖核反应堆，不仅能使铀资源的有效利用率增大数十倍，而且也将使铀资源本身扩大几百倍。

另外，近年来在激光核聚变、核电池、太空核电站和海底核电站等研究试验方面也都取得了一定的成果，促进了核能发电技术的进一步提高。

前景诱人的海洋能

海洋能是海水运动过程中产生的可再生能，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。全世界海洋能的总储量，约为全球每年耗能量的几百倍甚至几千倍。这种海洋能是取之不尽、用之不竭的新能源。在不远的将来，海洋能在造福于人类方面，将发挥巨大而重要的作用。

海洋潮汐发电你听说过吗？大海也会进行呼吸。海洋的潮汐，是由于月亮、太阳对地球上海水的吸引力和地球的自转而引起海水周期性、有节奏的垂直涨落现象。

海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，随着海水水位的升高，就把大量海水的动能转化为势能；在落潮过程中，海水又奔腾而去，水位逐渐降低，大量的势能又转化为动能。海水在涨落潮运动中所蕴含的大量动能和势能，称为潮汐能。

潮汐发电具有如下优点：

（1）潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地。

（2）潮汐发电站不像河川水电站那样受洪水和枯水的影响，也不像火电站那样污染环境，是一种不受气候条件影响的、干净的发电站。

（3）潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也较少。

海水盐差发电海水里面由于溶解了不少矿物盐而有一种苦咸味。然而，这种苦咸的海水大有用处，可用来发电，是一种能量巨大的海洋资源。

在大江大河的入海口，淡水和咸水的交汇处，淡水和咸水就会自发地扩散、混合，直到两者含盐浓度相等为止。在混合过程中，还将放出相当多的能量。这就是说，海水和淡水混合时，含盐浓度高的海水以较大的渗透压力向淡水扩散，而淡水也在向海水扩散，不过渗透压力小。这种渗透压力差所产生的能量，称为海水盐浓度差能，或者叫做海水盐差能。

海流能顾名思义，海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中有一部分海水经常是朝着一定方向流动的，在海洋中常年默默奔流着。海流和陆地上的河流一样，也有一定的长度、宽度、深度和流速。风力的大小和海水密度不同是产生海流的主要原因。由定向风持续地吹拂海面所引起的海流称为风海流；而由于海水密度不同所产生的海流称为密度流。归根结底，这两种海流的能量都来源于太阳的辐射能。利用海流发电比陆地上的河流优越得多，它既不受洪水的威胁，又不受枯水季节的影响，几乎以常年不变的水量和一定的流速流动，完全可成为人类可靠的能源。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转，然后再变换成高速，带动发电机发电。

海水温差能，辽阔的海洋，是一个巨大的“储热库”，它能大量地吸收辐射的太阳能；它又是一个巨大的“调温机”，调节着海洋表面和深层的水温。海水的温度随着海洋深度的增加而降低。这是因为太阳辐射无法透射到400米以下的海水，海洋表层的海水与500米深处的海水温度差可达20℃以上。海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能。利用海水温差能可以发电，叫海水温差发电。现在新型的海水温差发电装置，是把海水引入太阳能加温池，把海水加热到45～60℃，有时可高达90℃，然后再把温水引进保持真空的汽锅蒸发进行发电。用海水温差发电，还可以得到副产品——淡水，所以说它还具有海水淡化功能，可以用来解决工业用水和饮用水的需要。

生物能源——沼气能

沼气是一种可燃气体，由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的，所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气，是人工制取的，所以它属于二次能源。而作为能源的沼气，至今尚未得到广泛的应用，所以它还属于现代新能源的成员。沼气的主要成分是甲烷（CH4）气体。通常，沼气中含有60～70％的甲烷，30～35％的二氧化碳，以及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸汽和少量高级的碳氢化合物。

甲烷气体的发热值较高，因而沼气的发热值也较高，所以说沼气是一种优质的人工气体燃料。甲烷在常温下是一种无色、无味、无毒的气体，它比空气要轻。由于甲烷在水中的溶解度很低，因而可用水封的容器来储存它。生产沼气的原料丰富，来源广泛。人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等，在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧性微生物的发酵作用，就能产生出沼气。沼气是一种可以不断再生、就地生产就地消费、干净卫生、使用方便的新能源。在目前，它可以代替供应紧张的汽油、柴油，开动内燃机发电，驱动农机具加工农副产品，也可以用来煮饭照明。

从现今情况看来，使用沼气具有以下的优点：

（1）沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量，改良土壤。

（2）使用沼气，能大量节省秸杆、干草等有机物，以 便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料。

（3）兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展。

（4）兴办沼气，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，

新时代“古老”能源——风能

在自然界，风是一种巨大的能源，它远远超过矿物能源所提供的能量总和，是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。风能是空气在流动过程中所产生的能量，而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同，加之空气中水蒸汽的含量不同，从而引起各处气压的差异，结果高压地区空气便向低气压地区流动，从而形成了风，因此，风能是一种不断再生的没有污染的清洁能源。

当前，世界各国对风能的利用，主要是以风能作动力和发电两种形式，其中以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风轮来直接带动各种机械系统的装置，如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是，投资少、工效高、经济耐用。

根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件，近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海，以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6米／秒的地区，特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区，开发利用风能资源更具有深远意义。

21世纪的理想能源——氢能

在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。氢的用途很广，适用性强。它不仅能用作燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领。可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。

氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁路罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。

另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在字宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。

本世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，以金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。科学家们还发现，一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物。通过氢化酶诱发电子，把水里的氢离子结合起来，生成氢气。

本学科存在的主要问题

一、简单运用传统经验进行具体工程项目的开发工作较多,研究运用技术科学基础不够。

二、在发展新技术方面, 创新概念少, 自主概念少, 往往是跟着外国人提出的一种概念和已经发表的文献,缺乏自己独立自主的见解和正确分析判断, 跟着上马, 以致往往在人家已下马之后,不得不跟着下马。应结合我国实际,做出科学分析,提出自己独立的见解。要做到这一点,需要有深厚的技术科学基础。

三、能源项目规模大, 投资多, 周期长, 全新概念不是很多,需要看准方向,长期坚持,及时总结,调整发展。

重点发展方向的展望

结合我国情况,重点发展方向应当是以下一些技术:

石油天然气工业关键技术

油气地球物理勘探与钻井新技术,海洋石油天然气开发技术,提高石油采收率新技术,在注水开发后期的油田,应用三次采油等方法提高石油采收率。

煤炭高效洁净利用关键技术

我国煤炭开发利用关键是解决生产效率低、不安全和环境严重污染两个方面的问题, 并应逐渐发展两大技术:一是安全、高效开采技术;二是高效、洁净利用的洁净煤技术:煤炭安全、高效开采技术;煤层气开发技术;煤洗选、加工、处理技术;洁净煤燃烧技术;煤炭气化技术。

电力工业关键技术

超临界、超超临界蒸汽参数发电技术,燃气蒸汽联合循环发电技术,洁净煤发电技术,热电联产及多联供技术,先进压水堆发电技术, 燃料电池发电技术, 全国大区电网互联和灵活的交流输配电技术。

节能技术

中低温余热利用系统和中低温能源利用新技术,热泵技术,建筑节能,新型低温储能(含冰蓄冷及电力调峰) 系统,节能电器,交通运输节能,高能耗工业的节能新工艺流程。

核能释放与利用的科学问题

核废料处理及再利用,提高安全性,新的安全堆型探索;快堆与高温气冷堆;受控热核聚变堆关键技术。

可再生能源与氢能开拓与利用的科学问题

低价、高效、长寿新型光伏发电技术;生物质能转换的化学生物技术; 光热利用新技术(发电、制冷等) ; 氢能规模制备、储运、利用技术。

能源环境技术

能源转换利用中有害元素控制与无公害定向转换技术;城市废弃物无公害、资源化利用技术;回收利用CO2 的能源环境系统探讨;燃煤生态工程,煤基制氢及氢能利用系统。

农村能源技术

沼气技术;生物质气化、液体燃料、发电技术;生物质加工处理技术。

措施及建议

一、能源与环保的立法,价格政策,倾斜政策。

二、对能源科学技术(不是具体生产项目) 给予强大支持,由国家、产业联合支持。科教部门专门支持。

三、对较远见效的方向,如先进概念的发电系统、太阳能、核能要给予重视和布局研究发展工作。

四、培养基础扎实,知识面广,解决问题能力强的能源科学方面青年人才。

五、加大能源科技研究开发的投入:我国能源R&D 经费占国家R&D 总经费的比例比国际上发达国家的相应值小一个数量级。能源R&D 投入过低导致我国科技自主研究开发

参考文献：

《环境与能源科学导论》作者:刘震炎 出版社: 科学出版社; 第1版

《能源科学导论》作者:黄素逸 出版社:中国电力出版社

《2011-2020年我国能源科学学科发展战略报告》(第四稿) 中国科学院

《能源科学发展战略研究》中国科学院院士　吴承康　徐建中

最高燃烧压力为30 MPa的新一代柴油及燃气发动机

功率范围为500 kW~4 MW 的大型高速发动机仍是众多机械设备的主要动力来源。为了进一步提高其效率和功率密度，有必要将最高燃烧压力提高到30 MPa以上。AVL 公司结合设计方法，早期采用计算机辅助工程(CAE)技术，以及大量的仿真来验证这些解决方案，并将在单缸发动机上进行试验。

1 新一代发动机的市场驱动力

全球对电能的需求以及对船舶、油田应用、铁路和建筑业驱动系统的需求在不断增加，这都是推动未来柴油和燃气发动机发展的最重要的市场因素。当前的生产数据显示，对于功率超过500 kW 的发动机，约95%的发电机组发动机和约75%的船用发动机采用了转速大于1 200 r/min的高速发动机(图1)。

目前，正在开发新一代大型高速发动机，将与尺寸和质量更大、成本更高的中速发动机在燃油效率和功率密度方面进行竞争。同样地，在高度集成的系统或者混合系统中，内燃机的热效率仍是每款新发动机开发的重点。此外，到2030年欧洲会有针对性地将温室气体排放减少40%，以此促进可再生能源的发展。因此，天然气发动机和沼气发动机将发挥至关重要的作用。

2 高速发动机的市场要求

对于功率范围在500 kW~4 MW 的高速发动机而言，最大的挑战之一是其应用范围广泛且具有特定要求。例如，船用领域涉及恒定转速为1 200~2 100 r/min可变转速的推进动力以及运行转速主要为1 800 r/min(60 Hz)的辅助动力。尤其对游艇而言，对与低负荷系数相关的功率密度要求非常高。

在发电中，最大能源效率在要求较长使用寿命的连续发电过程中起着决定性作用。另一方面，可靠性对于采矿、油田等条件苛刻的应用至关重要。

从运营商角度来看，决定性的购买标准主要是功率密度、瞬态负荷特性、服务间隔及可靠性。对于最终客户而言，最重要的是采购和运行成本及燃料灵活性。对发动机制造商来说，零部件通用性、模块化和低成本的生产是成功产品的标志。

3 热力学基本理念

大型高速发动机的功率密度在很大程度上取决于应用和相应的负荷系数。采用高负荷系数的应用多为低功率密度和中等功率密度(平均有效压力在1.8~2.1 MPa之间)，例如矿用车辆、建筑机械、商用船舶和发电等。在这些应用中，每个气缸的气缸功率通常为100~170 kW。

应急发电机的平均有效压力可达3.1 MPa，这代表了当今高速发动机的最高水平。目前正在开发每缸最大比功率密度为225 kW、平均有效压力(BMEP)为3 MPa且具有较低负荷系数的高功率船用动力，应用于体育摩托艇等领域。目前，市场领先的高功率发动机的最高燃烧压力为23~25 MPa。

对于新一代高速柴油机和燃气发动机来说，最高燃烧压力提高了功率及热效率的潜能。以50 Hz备用发电机为例，发动机每缸比功率约为200 kW 时，具有20个气缸的发动机可产生超过4 MW 的功率，最大燃烧压力约为25 MPa。

将最高燃烧压力提高到30 MPa，可在相同边界条件下使气缸比功率增加到每缸260 kW。如图2所示，更高的气缸比功率可以使功率为4 MW 的发动机的气缸数从20个减少到16个，或者可以使20缸发动机的功率覆盖到5 MW，这通常是大型中速发动机专有的功率范围。

以满足美国环境保护署(EPA)Tier4排放水平的50 Hz备用柴油发电机组为例，本文详细介绍了最高燃烧压力提高到30 MPa对有效热效率的影响。通过以下3个改进措施将燃油效率提高了7%左右:(1)将燃烧重心前移到约8°CA BTDC的热力学最佳值;(2)将压缩比提高1.5;(3)将燃烧过量空气系数提高15%。即使将选择性催化还原(SCR)还原剂考虑在内，仍可节省燃油约5%。

为了充分提高功率和效率，需要改进其他所有系统组件，如燃烧系统、点火或喷油系统、增压系统及配气机构等。更高的热力学要求会显著增加所有动力单元部件的热机械负荷。此外，在新发动机系列的设计阶段还需要考虑其他设计方面的内容。其中包括:(1)采用模块化设计，使所有应用中的柴油机和燃气发动机的部件最大程度通用化;(2)与燃气燃烧相比，由于柴油燃烧的气体温度更高，所以其壁热损失更多;(3)柴油机和燃气发动机的燃烧室部件的热量输入各不相同，柴油机的活塞燃烧室将热负荷转移到气缸盖底板，而采用预燃室或开放式燃烧室的燃气燃烧则增加了对活塞顶的热量输入(图3);(4)包括预燃室气阀在内的气体扫气式预燃室应集成在与柴油机共轨喷油器相同的空间内。

4 气缸盖设计

AVL公司根据所选择的通道结构和气缸盖螺栓进一步优化气缸盖设计，以实现更高的燃烧压力。在给定的边界条件下，旋转45°的气门模式和6个气缸盖螺栓的设计是针对结构刚度、通道布置、鼻梁区冷却，以及最小气缸间距等方面的最佳折中方案。这种全新的结构设计理念显著降低了气缸盖底板偏转，通过提高气缸盖底板刚度，大幅降低了气门导管和气门座磨损的风险。

5 气缸盖冷却

AVL公司“自上而下”气缸盖冷却理念的基本原理是先将冷却水输入上部水套，然后精确地将冷却水分配到排气门鼻梁区热负荷较高的区域，如图4所示。这可以大幅改善局部传热，并使气缸盖底板关键区域得以温度下降15~20 ℃。

采用“自上而下”的冷却理念，就可以用相对较薄的底板铸造下部冷却水套，尤其是在鼻梁区域。在高负荷区域中，由温度变化引起的塑性变形显著减小，由此大幅降低了热机疲劳。此外，采用扫气式预燃室的燃气发动机也可受益于这种冷却理念。这是因为预燃室的有效冷却对平均有效压力较高的高效燃烧概念至关重要。基于仿真的优化设计结果表明，即使在高达3.5 MPa的平均有效压力和超过30 MPa的最高燃烧压力下，部件温度仍保持在可接受的范围内。

6 活塞设计

为了应对活塞在极端热负荷和机械负荷下所面临的各种设计挑战，AVL 公司与KSKolbenschmidt公司合作开发了1种组合式钢活塞。针对30 MPa的最高燃烧压力，可以为柴油机和燃气发动机及不同的燃烧方式提供压缩高度相同的各种燃烧室形状。通过活塞顶外部区域得以机加工分型面，实现了活塞冷却的第一道活塞环最高位置与活塞结构之间的折中，从而使第1道活塞环区域及活塞顶外部区域得以充分冷却(图5)。

为了向活塞冷却通道供应足够的润滑油，将2个活塞冷却喷嘴安装在活塞销座的两侧。结合采用电控机油泵，可在低负荷运行时调节滑油供给。通过全面的计算流体力学(CFD)仿真以及试验台试验提高目标精度，并根据油压调整润滑油量。

7 连杆设计

由于机械负荷较高，所以对连杆小头润滑设计提出了非常高的要求。对高负荷的大型高速发动机而言，常见的解决方案是通过连杆的纵向孔进行加压润滑，其缺点是存在轴瓦空蚀风险且制造成本非常高。通过优化活塞销座和连杆小头的成型孔及优化活塞和连杆小头的润滑油孔位置，无需加压润滑也可在最高燃烧压力下为连杆小头提供充足的润滑。这2种采用和不采用加压润滑的解决方案都是可行的。通过大量的有限元法(FEM)仿真优化活塞销座的结构刚度，从而改善磨合行为并避免连杆轴承的边缘负荷。

8 气缸衬套设计

全新的大型高速发动机平台所需润滑油消耗通常低于0.05 g/(kW·h)。特别是对于高功率燃气发动机而言，为了避免润滑油引起提前点火，需要使燃烧室内的润滑油量尽可能少。对柴油机而言，较低的润滑油消耗有利于减少颗粒物排放。

对于高负荷的高速发动机来说，顶置湿式气缸套概念(图6)是衬套上部区域冷却与衬套变形的最佳折中方案。该概念与优化的活塞环组相结合，可确保润滑油消耗较低。

9 结语和展望

为了进一步提高功率范围为500 kW~4 MW 的新一代大型高速发动机的效率和功率密度，有必要将最高燃烧压力提高到30 MPa以上。针对气缸盖和整个气缸单元的热负荷和结构负荷较高等多种设计挑战，AVL公司成功地提出了相应的解决方案。

AVL公司结合设计方法，早期采用CAE 技术及大量的仿真来验证这些解决方案，下一步将在单缸发动机上进行试验。所有组件均已为更高的功率密度和3.5 MPa及以上的平均有效压力作好了准备。

注：本文发表于《汽车与新动力》杂志2020年第2期

作者：[德]?G.FIGER等

整理：李媛媛

编辑：何丹妮

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

张德庆的燃料研究

为上海市公共交通做出贡献。1949年上海市公交公司为节省外汇，曾试用城市煤气代汽油，但因产量小满足不了需要。又试用木炭、酒精代汽油，仍不能满足需要。由于西方国家对中华人民共和国实行经济封锁，汽油匮乏，使上海市的公共交通面临停驶的困境；燃料费之高一度占全部营业收入的90%。为了响应上海市人民政府粉碎敌人封锁六大任务的号召，工会组织立功竞赛运动。在大家都为代用燃料苦恼时，作为总工程师的张德庆建议：全部改用白煤代汽油。在公司领导支持鼓励、技术人员和工人积极配合下，他主持研制中国式白煤车。白天他带着饭盒到工场，与工人们讨论，常常顾不上吃饭；晚上查阅国外煤气车资料，常通宵达旦工作。一次拂晓，他夫人一觉醒来，见他还在工作，便说：“你已50岁了，这样下去是支持不了的！”他说：“我现在确实为人民服务了。半生夙愿，今天实现了，我要更好地为人民服务”。几经改进，他设计出比较理想的“公交5式”煤气发生炉，较好地解决了汽车用煤气炉的两大难题——结渣和燃烧不完全。在改装煤气车时，为了保持车身整洁、不使车架受损、避免车内闷热，他组织改装了拖斗式炉子。白煤车批量投入营运后，人民群众高兴地称它为“争气车”，又形象地称它“拖着尾巴的公共汽车”。白煤车的成功，以煤代油粉碎了西方国家的经济封锁，从困境中挽救了上海公共交通事业，为国家解了燃眉之急。使营业成本降低，每月为公司节省燃料费22万多元。并改进煤气炉，每月节约资金达30万元。同时也给国家节约了一笔巨大的外汇开支。他经常深入工场，向工人传授技术，深受工人爱戴。为此，上海《解放日报》、《新闻日报》、《新中国画库》等报刊和广播电台都详

主持研制“代用机油”、刹车油成功

为解决润滑油匮乏，1950年11月27日他曾邀请专家座谈。在华东区菜油有限、不能大量配制，不能实现的结论下，他毅然配制了“代用机油”，原料是非食用植物油和少量一般不吃的可食植物油（如茶油），这是达到要求的粘温性所需要的。它的抗氧性、抗皂化性能，虽不及石油制润滑油好，但有了它，上海市的汽车照常行驶，用在机床上，更觉察不到它的差别。为解决刹车油匮乏，他配制了刹车油。这是在反封锁期间他为生产和交通作的又一贡献。

主持研制平地用煤气车成功

在中华人民共和国成立后的段时期，

由于西方对中国实行经济封锁，石油只能从苏联进口。许多车辆因无油烧被迫停驶。为解决汽车燃料问题，他主持了以吉斯－150改装平地用煤气车的研究。首先帮助北京市公共汽车公司改进了煤气炉，解决了用无烟煤为燃料的问题；在“公交5式”炉和“苏南”炉的基础上，研制出“实—7式”、“实8式”和“实7a式”平地用煤气发生炉；同时，将汽油发动机改为两种煤气机：一种是为提高充气率，将侧置气门改为顶置气门，重新设计了缸盖和燃烧室，提高了压缩比，调整了化油器的高度。另一种是利用结构比较简单的侧置气门，改进燃烧室提高压缩比，可获得较好的功率指标。这些成果对广大平原地区改装煤气车起了重要作用。1958年他又按国家科委部署，主持领导了以“解放”、“跃进”等车型改装煤气车的六种煤气炉，3种煤气机，煤气粗滤器、细滤器和电器系统的研制，又取得预期成果，并在中国推广使用。对解决中国石油匮乏起了重要作用。

主持领导了高原煤气车的探索试验

青藏公路通车后，1955年初中央领导接见在京科学工作者时，陈云副主席在餐桌上对他说：“拉萨的燃料、粮食、棉花和货物的价格很贵，矿产也无法运出。因此，要解决西藏的交通工具问题。”当时用液体燃料运输一是不经济；二是国家有困难。他根据六办的指示结合青海煤多的特点，主持领导了高原煤气车的研究。当时中国还不能生产汽车，因此第一次是用苏联吉斯—150、匈牙利却贝尔D350、民主德国依发H3A、波兰星牌—20等四国汽车改装为煤气车，1956年2月由试车队开赴青藏公路试验，证明：煤气车在高原行驶是有可能的。经过多次试验，在高原选到合用的野羊无烟煤；第二次用两辆解放牌汽车改装为煤气车：将侧置气门式发动机改为顶置气门式煤气机；装“实7式”和“实－7a式”煤气发生炉（按青藏公路局要求，未装增压器），1957年再次开赴青藏公路试验，取得了一定经验。据认为在海拔3000米以下地区可以推广使用。

主持领导了液化石油气作汽车燃料的研究

1958年锦州石油六厂生产的液化石油气派不上用场，为了用它作汽车燃料，与该厂合作，他主持领导了这项试验。取得成功。并在辽宁省推广使用。

主持领导了天然气作汽车燃料的研究

四川盛产天然气，但当时不能做汽车燃料，而汽油要从外地调入。为使汽车燃料就地取材，他主持领导了这项研究。1957年与石油部合作，派人到四川巴县，用吉斯—156进行了燃天然气试验；1959年3月他在石油科学院来函上批示“代用燃料是当前发展内燃机的重要环节。天然气的综合利用以四川为核心。……在汽车上的应用我所要积极准备，……我所正在进行的压缩煤气研究完毕后，压缩天然气运用上的技术问题也解决了”。1961年他派工程师协助上海市公用局编写了研究大纲、设计了天然气压缩装瓶试验站，参加了天然气的中压装瓶、钢瓶爆破和海燕CK—730微型汽车燃天然气试验；1962年为继续此项试验，长春汽车研究所在四川自贡市设试验站，用二辆解放牌CA10H气瓶车经二年试验，终于取得成功，并在四川推广使用。

主持领导了压缩焦炉煤气作汽车燃料的研究

1959年8月到1960年3月他派人赴沪，在公共交通公司和内燃机研究所的合作下，试验用吴淞炼焦制气厂的煤气作公共汽车燃料，取得成功。不仅再次为上海解决了汽车代用燃料，也为各大中城市找到了代用燃料（沪1960年末公共汽车、货运汽车均用城市煤气，1961年4月恢复用汽油）。

主持了大庆原油、渣油作汽车燃料的研究

1964年大庆原油大量开采后，石油炼制工业没有跟上。按主席的指示，他与东北石油化学研究所杨允植所长共同主持了这项研究，石化所供应原油、渣油，一机部汽车研究所作应用试验。他提供试验方案，经发动机台架和整车试验证明：柴油机燃用大庆原油、渣油是可行的，其动力性、经济性与燃用—35#柴油时差别极微。这一成果已在1965年10月中国科学院原油工作会议上、1966年1月中共东北局科委原油应用推广会议上推广使用。对解决柴油匮乏作出了贡献。

向国家提出关于制定中国燃料政策的建议

1959年5月国家科委召开可燃矿物综合利用会议，研究汽油匮乏的解决办法。他写了这篇长达二万字的建议，陈述了：“液体燃料是重要的战略物资，应厉行节约、保重点使用；对有燃料可用的地区，不供应液体燃料；同时积极试验各种代用燃料，使中国的燃料供应更为可靠。”并阐述了：“①发生炉煤气是可以广泛使用的代燃料；②发展柴油机；③液化石油气是很好的发动机燃料；④压缩天然气、压缩焦炉煤气（城市煤气）、沼气或天然气与上述气体的混合气作汽车燃料，能得到较好的运用指标；⑤乙炔作汽车燃料。他《建议》中的后几种构想虽然未实现，但建议本身是具有积极意义的。他的科研思想是根据国情，扬长避短，平战结合。他的科研成果不仅填补了国内空白，有的在世界上亦属独创。

（一）领导创建了中国第一个汽车科研机构。1952年初，他奉调汽车工业筹备组，接任汽车实验室主任，他按照筹备组为实验室规定的任务，主要是为汽车工业培养和输送人才；为生产服务；创造条件开展试验研究；翻译图纸资料；做了大量的工作。当时，全室不少人对汽车工业不熟悉。他和同事们组织开设汽车构造、汽车试验、俄语、德语等课程，亲自组建图书室，培养了汽车工业建设急需人才。还为汽车局各厂新建的中央试验室培训一批生产上急需的技术员和技工。组织技术干部研究高等学校教学计划、指导清华大学、长春汽车拖拉机学院学生毕业设计并参与部中专教学大纲审定，接待长春汽车制造学校学生实习；完成行业几百种产品性能试验和质量检验；派金属喷镀组为天津汽车制配厂修理机床、提高精度。在他的参与组织下，新建了发动机、油料、化学分析、金属材料等试验室，样车库、试制厂和宿舍，添置了试验设备，使汽车实验室成为当时国内发动机、材料试验的中心。

（二）组织国家急需项目的研究。在修筑青藏、康藏公路时，因高原缺氧，汽车功率降低。交通部1951年末要求提高汽车功率，汽车实验室接受任务后，采用增压恢复汽油机功率方案，组织了1#、2#、6#、8#增压器的设计、试制，与发动机配合，进行不同海拔高度的台架试验，证明：在海拔4500米时，吉斯—150发动机的最大功率为33千瓦，增压后功率达51千瓦。1953年他组织研究了因高原缺氧使沸点降低、发动机的冷却问题，并完成两种增压器的试验，1954年组织将2#增压器装在格斯—51汽车上，在康藏公路上进行了第一次高原汽车增压试验。1956年3月为解决中国将生产的解放牌汽车对高原地区的适应性，用二辆吉斯150装6#增压器，一辆除化油器喷嘴作相应的变更外，不作任何改装，1957年在青藏公路全程进行了第二次高原汽车增压试验，证明：高原汽车装增压器是提高功率的有效办法。这在今天仍具有实际意义。1956年受北京市公用局委托，他组织技术干部完成“北京1型”无轨电车设计、试验。

（三）组织调查中国汽车、煤气车和拖拉机情况。1953年初他组织了调查，同时对苏联吉斯—150和格斯—51汽车及几种拖拉机（如：ДT54、ДT55等）组织了检测。为国家进行第一汽车制造厂、第一拖拉机制造厂产品选型决策提供了依据。在当时条件下，他为“解放牌”质量改进做了技术储备。

（四）积极支援第一汽车制造厂建设。1953年7月15日该厂开工兴建，缺技术干部，中央号召中国支援。他支持调出全室77%的技术干部共150余人支援。配合该厂建设，并组织翻译整理了苏联提供的大量图纸资料。

（五）根据汽车局指示组织测绘汽车配件图纸。抗美援朝和国家建设使公路运输成为重要环节，当时，由于西方国家对中国实行经济封锁。民族汽车工业才刚刚起步，因而迫使国家不得不把注意力盯在国内保有的10万辆“万国牌”汽车上。为解决进口汽车配件匮乏，1954年一机部汽车工业管理局决定：安东若干小厂生产汽车配件。图纸归汽车实验室测绘，由局统一颁发。因此，他组织技术人员，废寝忘食，在较短时间内测绘各型汽车配件图纸2000余种（套），并制定了统一的公制技术标准。对配件质量起了保证作用。

（六）重视规划和标准化工作。1956年9月他出访归来后，出席中国科学院和汽车工业长远计划的会议。1957年9月他出席了科学规划委员会机械专业小组会议，10月他受派参加以郭沫若为团长的中国科学技术代表团访问苏联，并参加了中苏科学会谈。1962年参与了国家科委10年科学发展规划和汽车工业10年规划的制订。1954年参与了《机械工业标准》的制订，1955年组织制订了《汽车行业标准系列化》，1957年11月在莫斯科、1962年8月在北京出席了社会主义国家标准会议。

（七）重视国际科技交流。根据技术合作协议，1955、1956年，他将自己设计的“公交5式”煤气发生炉全部图纸资料赠保加利亚和苏联。他邀请了国际著名汽车和内燃机专家、民主德国科学院院士杨德教授于1955年来华访问，并由他接待。回国后，杨德教授对中国同志说：“张德庆教授知识渊博，有很多见解值得我学习；他的多种外语水平很高，能为俄英德口语互译，使我很惊讶和敬佩”。1956年4月他率中国汽车工业考察团重点考察了匈牙利、民主德国和苏联的汽车科研机构，进一步建立了联系；四个多月的考察后他认为：中国科技工作者应与各国同行广泛接触和联系，交流研究课题和对获得的新产品进行研究，以提高中国汽车工业水平。1957年他同苏联汽车与发动机科学研究院签订了技术合作协议，1958年按协议，他与苏方拟订了《中苏共同进行热带汽车试验大纲》，并由中国在海南岛建立了汽车试验场，1959～1961年共试验了9辆苏联汽车。多年来，该场作为中国第一个汽车试验场，对改进质量起到了促进作用。

（八）重视基础理论和应用技术研究。1957年12月遵照一机部党组的决定，将汽车研究所由北京迁到长春，该所开始迈入成长时期。他根据国家需要安排科研课题，既注意基础理论研究，又注意应用技术研究。在他任所长期间，长春汽车研究所取得科研成果358项（其中为“一汽”服务，完成质量攻关课题128项），有188项填补了国内空白。

（九）重视产品开发和发展柴油机。为了促进中国汽车工业的发展，他根据汽车局的指示组织技术人员“出所下楼”深入工厂设计产品，与有关生产厂协作研制出36种车型和机型（仅柴油机就达6种之多），其中有33种被厂家采用生产。为中国汽车工业的发展，他不遗余力地贡献了后半生的精力。

（十）重视人才培养。经常用言行教育引导青年热爱党、热爱社会主义祖国、热爱汽车事业。他关心青年技术进步，无微不至。谁向他讨教，不管他多忙也一定抽空接待，并尽量给予圆满答复。他藏书万卷，谁向他借阅，无不满足要求。还亲自为技术干部讲外语课。

学识渊博，在兵工、电器和石油炼制等方面均有较深的造诣。他一生中勤奋好学，会7种外语，仍感到跟不上需要，为了看懂日文资料，73岁高龄时坚持学日语，经过一年的努力，已能看懂日文资料。

他学风严谨。对技术干部要求严，特别是对科级和老工程师更严。他深入实际、深入群众，总是热心帮助职工解决问题和困难。他严于律己。生活俭朴，不嗜烟酒，家中摆设简陋。在北京时他拒收公家发的沙发床。他兼职很多，生活上从不要求特殊待遇。任学部委员21年不收报酬。他和家属从不用公车办私事。

有使用沼气发电机的算过用沼气发电每度电要多少成本吗

10万头猪场沼气发电的经济分析

随着农村经济的发展，养猪业以较快的速度向集约化方向发展，但随之产生了猪场的环境保护、猪粪尿及猪场污水处理的问题。猪场污水处理的最好方法是采用生态学及生物学处理，在生物学处理过程中，需要经过厌氧发酵，厌氧发酵过程中污水中的有机物分解产生沼气及含氮、磷等物质。

沼气是极好的能源物质，其热值较高，燃烧后仅产生二氧化碳和水。如果猪场中沼气的产量充足，就可以作为发电的能源。据我国的技术条件，沼气发电仍需辅以15％的柴油，余者皆为沼气，因此可节省大量柴油，这对解决我国能源缺乏，改变农村面貌，改善农民生活质量有重大意义。

为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼气进行发电的可行性，本文以深圳市农牧实业有限公司绿美特农业园10万头养猪场(下称深绿园猪场)已经实践了6年利用沼气发电的实例，进行经济分析并探讨其可行性。

一、厌氧发酵及沼气发电的设备与装置

1、发酵池

污水厌氧装置有很多类型，可根据猪场规模、所要求的发酵效率及投资能力等综合因素考虑。深绿园猪场的养猪规模大，污水处理量也大，因此采用了1700立方米的钢筋混凝土卧式发酵池，日处理污水可达850立方米，产气量随气温变化，冬季产气少一些，但不低于500立方米，最高可产1500立方米以上。

2、脱硫塔、贮气罐、输送装置

除发酵池(包括固液分离池、调节池)外，沼气要经过脱硫塔入贮气罐，再进入发电机系统，为防腐蚀，输气管一般用塑料管比较好。

3、发电设备

发电设备为1台改装后的柴油发电机(现增为2台)，每台功率为100KW。

二、设备投资

设备投资包括：

1、发酵装置、脱硫塔及管道共投资71万元。

2、贮气罐为18万元。

3、100KW发电机(包括改装的二手55KW柴油机)8.4万元。

总计投资97.4万元。

此投资额包括污水处理及发电两个部分。按年产10万头肥猪计算，一次性投资每头猪仅占9.7元；分10年摊销，10年共生产100万头，则每头猪年支出仅为0.97元。

三、运行情况及成本分析

本项目运行至今已6年多，运行一直良好，运行成本较低。厌氧发酵部分全部采用自流方式，只需1人操作，发电部分也只有3人，其中包括发电机管理及维修。

沼气发电在启动时要用一部分柴油，耗油量为柴油发电的15％，发动机启动后，就不再需要柴油。根据6年多的运行成本分析如下(按年算)。

1、柴油成本　根据测算，每千瓦时电需耗用柴油0.073升，按时价3.3元／L计算，其柴油成本为：3.3元／升×0.073升＝0.241元。

2、人工成本　按3人管理计算：技工1人，年工资1500元／月×12＝18000元；管理人员1人，年工资1500元／月×12＝18000元；工人1人，年工资800元／月×12＝9600元。合计：45600元，按年发电量48万KWh计算，每千瓦时电人工成本为0.095元。

3、润滑油(机油)支出　据测算，每千瓦时电耗机油0.012元。

4、修理费　每千瓦时电平均支出修理费0.021元。

5、折旧摊销　总计投资97.4万元，按10年期限摊销完毕，每年沼气发电量48万KWh时计算，每千瓦时电应承担折旧费用0.203元。

以上合计，每千瓦时电实际成本为0.572元，其中折旧费占总费用的35.49％。如果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费，则发电费用至少可减少0.1元，发电成本则为0.472元／KWh。在折旧费用中，猪粪尿处理的全部费用都计入沼气发电之内，实际上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品，因此发电成本还有很大的降低潜力，为了计算方便未将污水处理的费用分出。

四、讨论

1、本文主要讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性，因此不包括污水处理的效果。本文的分析结果认为，利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气，可作为能源进行发电，费用仅为0.47－0.57元／KWh，低于国家电纲的0.6－0.9元／KWh，而且这个费用包括了整个猪场的污水处理成本，如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力，成本还可降低，因此经济上切实可行。

2、在建立污水厌氧消化池时，成本的降低空间也较大，万头以下的猪场及农村的小型猪场，完全可以用其它建筑材料代替，关键是厌氧池要耐一定压力，不漏气即可。

3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关，这是一项专门的技术，据深绿园猪场6年的使用结果证明这项技术是完全可行的。

4、深绿园猪场的经验证明，猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术处理，产生的沼气可进行发电，发电量很大程度上可满足猪场用电需要，当然还取决于猪场规模及厌氧发酵技术、原料及自然条件等。规模小于100头的猪场产沼气量少，是否有适合的发电机与之配套，需另行研讨，但所产沼气可作为热源毫无异议。

5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理，既可控制污染，又可产生沼气供猪场和农户使用，同时降低污水处理及保护环境的成本，一举多得，这也是建立生态养猪业中的一个重要环节。

天然气发动机添了柴油机油会怎么样？

　随着汽车保有量的增加，汽车尾气排放己经成为生态环境的主要污染源。同时，石油资源趋于枯竭，环保法规日益严格都要求开发一种清洁的新型代用燃料。天然气以其环保的特点和丰富的储备越来越受到各国政府的广泛关注。

燃气发动机就是以天然气、煤气、沼气和工业废气等作为燃料的发动机，它与汽油发动机、柴油发动机同属内燃机家族，但又有各自的特点。随着能源结构的变化和环保要求的提高，近几年又得到较快的发展。它与其它发动机相比，具有燃料成本低、运行时废气污染少和发动机使用寿命长等特点，因此这种发动机正受到全世界的重视。

由于燃气的性质不同于传统的汽油和柴油，燃气发动机的结构和工况等方面也发生了变化，因此，传统的发动机油不再适用于燃气发动机的润滑，需要专门的燃气发动机润滑油。燃气汽车的润滑保养比汽油车、柴油车苛刻，主要有以下原因造成：

燃气汽车燃烧室温度远高于使用汽柴油，促使润滑油的过快老化，造成润滑失效和部件早期磨损；阀座及部件干涩无润滑，极易产生过度磨损。 排放的尾气中氮化物多，促进机油过快变质，油泥增多。总的说就是两高（高温、高氮）一难（难润滑）。

燃气发动机对润滑油的要求主要有以下几点：①燃气发动机燃气的燃烧温度比较高，润滑油易于氧化，所以要求润滑油要有较好的抗氧化性。②燃气燃烧时火焰传递速度较慢，排气温度较高，排气阀导管和阀座处的润滑油的工作条件恶劣，因此要求润滑油既具有较好的抗氧化性，又要耐高温，抗腐蚀，抗磨损。③燃烧废气在高温下易生成氮氧化物，如果窜入曲轴箱会使润滑油加快氧化变质，所以要求润滑油还应有较好的抗氧化安定性和清净分散性。④天然气对润滑油在燃烧室内燃烧产生的沉积物的清洗能力不足，这些沉积物（一般指积炭）会导致点火提前和阀系磨损，所以要求润滑油含的灰分不能太高。

目前世界上还没有燃气发动机油的统一标准，也没有相应台架评定方法。SAE和ASTM正在与各发动机厂商以及润滑油、添加剂公司共同开发天然气发动机油的台架评定分类和方法。西安石油大佳润实业有限公司开发研制的燃气发动机专用油在经过长期的行车试验，取得了比较好的应用效果，并经过长时间在煤层气发电机组运行试验，油液检测结果表明，油品质量达到了国内外同类产品的性能要求。