阿爾卑斯山蓋被與中國霧霾治理


一、 瑞典少年與中國老太

二、 華北霧霾污染與治理現狀

三、 生活常識中的啟迪與治霾的希望

四、 社會環境與現實

五、 蒸汽/燃油混合燃燒的機理及影響

六、 百姓有話問總理

 

春節期間偶有空閑,上網了解到“人民網”開展一項“我向總理說句話,我為政府獻一策”活動,這是中國政府廣泛聽取民意的一種行政作為,既然官方開啟了這樣一個言路,趁此閑暇之機,我想向政府建言,內容是廣受社會關注的霧霾治理問題,也是一個花費本人上千萬資金和十幾年心血的項目。望能對華北霧霾治理有所啟迪。

 

一、阿爾卑斯山蓋被與中國老太

據有關媒體報道,位于歐州中部的阿爾卑斯山的羅納爾冰川,受全球氣候變暖的影響正在逐漸消融,科學家計算,羅納爾冰川在五十年內有完全消融的可能,羅納爾冰川消融將嚴重影響阿爾卑斯山所在中歐各國的地理環境和氣候環境。所在國諸多科學家對此束手無策,通過媒體披露這一情況后,一個11歲的瑞典少年,提出一個天才設想;“給阿爾卑斯山蓋被”。瑞典少年的這一創意,立即得到了崇尚科學的瑞典政府支持和采納,于是,在每年夏季到來之前,瑞典政府都會給羅納爾冰川蓋上白色的羊毛毯。通過這種方法,不但有效解決了羅納爾冰川的消融,而且形成了一道亮麗的人造景觀,每年夏季到羅納爾冰川來觀看這一景觀的世界各地游客大增,從而給當地帶來了大量的旅游收入,可謂是一舉二得。

其實追根溯源,11歲瑞典少年的天才創意,應該是一種自然生活常識的應用。早在五、六十年代由于當時冰柜并不常見,中國賣冰棍的老太都是用厚厚的棉被捂著冰棍叫賣。這一創意與中國老太的辦法不謀而合,只是應用場合不同而已。因此,是否可以證言,阿爾卑斯山蓋被偷師中國,遺憾的是中國老太沒有取得這方面的知識產權。

二、華北霧霾污染與治理現狀

近年來,以北京為首的華北地區,每到冬春之際,霧霾紅色預警

頻繁,嚴重影響所在地區人們的正常工作生活和身體健康。對此,中國政府官員表現出驚慌,相關職能部門相互推諉,由納稅人所供養的大批專家學者對此束手無策,他們建議政府在各地建立了大量的PM2.5監測站,充其量只能對大氣中PM2.5含量進行分析,并建言政府采用汽車單雙號出行,工業企業搬遷限產等消極治理方式,這種治理方式居然被政府采納,并被當成政績在媒體大加

吹捧,其結果是霧霾有增無減,一年比一年嚴重。

稍有常識的人不難想象,汽車單雙號出行,對于社會上能養的起車的群體來講,增加一點投入,再買一輛不同號牌汽車應該是舉手之勞,沒有能力購第二輛車的家庭,則可以通過可行日提高日行駛里程和頻次來規避,這樣,汽車單雙號出行除了增加民怨和刺激GDP增長,沒有什么直接效果。

工業企業搬遷只能是擴大排放區域,工業企業限產,企業可通過提高有效作業時間來達到保持產能的目的。因此,這種治霾方式充其量只能提高企業生產成本和無效GDP。

三、 生活常識中的啟迪與治霾的希望

對于霧霾形成的原因,科學家有大量的文字描述,主要概括為:

1. 工業排放。

2. 汽車有害汽體和顆粒物排放,汽車行駛過程中所產生的楊塵。

3. 風速風力影響。

4. 本人還有一個猜想“空氣相對濕度”,例如,本人所在南方,盡管也存在

上述污染 源,但我至今從未感受過霧霾。如果是風力風速影響,南方多屬丘陵地貌,常年風力風速遠小于地處華北平原。因此,霧霾受風力風向影響的論點是否成立,值得商榷。

無論是工來排放還是汽車排放,所采用的都是化石能源,只是燃燒方式不

同而已,工業采用的是外燃機。(鍋爐或工業爐窯)汽車所采用的是內燃機,由于工業排放不屬本人研究方向,因此,本文所討論的是汽車排放。

兒童時代,每當放學后,村里的鐵匠鋪是我常去的熱鬧場所,每天收工時,鐵匠師傅會把一筐木炭倒入泥水中,浸泡約一個小時后撈起,備第二天使用,若使用煤炭,會在煤炭中倒入一桶水,我帶著幾分好奇問鐵匠師傅,鐵匠師傅告訴我,加水后燃燒時會產生藍火,不加水會產紅火,藍火溫度高,紅火溫度低,并且加水后不易產生灰塵和火星到處飛,但生爐時的炭不能加水。

根據鐵匠師傅的啟示,每當在家里燒火做飯,我會先用干柴點火,然后用半干不濕的柴草燃燒,結果火力很猛,我奶奶常夸我火燒的旺。

中學時代,我學習了燃燒化學,老師和書本告訴我,燃燒是一個釋放能量,生存水和二氧化碳的過程。且生成物的總量與燃燒前的物質總量不變。若能產生完全燃燒,其生成物對環璄無害,關鍵是有效控制燃燒速度,提高熱效率。

如何提高燃燒過程中的熱效率和減少有害生成物,是一個在我人生經歷中揮之不去的念想。

參加工作后,我有機會接觸到汽車發動機和摩托車發動機,并基本上了解到它們的工作原理,我一直把提高發動機的熱效率當作一種業余愛好。我閱讀了一部分發動機節油和提高熱效率方面的資料,我驚喜發現,早在上世紀四十年代初,國外科學家一直在從事一種燃油加水燃燒的研究,這與我少年時伐的經歷有相似之處,且這種研究一直至今仍在進行。

我決定深入研究和了解,國外的燃油加水燃燒,主要集中在油水乳化混合和電子雙噴二種技術方案。這二種方案都有著難以克服的技術障礙,無法進入產業化應用。但在實驗環境中,都充分證明了其高熱率和低排放的優勢,由于外國科學家限入了技術手段上的思維盲區致使進展十分緩慢,但他們給我留下了寶貴經驗和前進的方向。

四、社會環境與現實

2001年開始,我國開始實行汽車、摩托車分階段排放標準,這種環保排放標準分四年一階段。我設想能否一步到位,基本解決和達到更高標準排放要求。為了把課題付之實施。我決定采用一種與國外研究完全不同的汽車發動機油水

混合燃燒方法。

通過長期不斷的分析研究,我研發了一種簡單、經濟實用的汽車發動機蒸汽/燃油混合燃燒裝置。其方法是:利用發動機工作時產生的余熱加熱液態水,使其產生飽和水蒸汽,然后通過一個類似于化油器工作原理的噴霧裝置,讓水蒸汽與發動機進氣管道聯接,使之與進氣混合,形成混合氣參與燃燒,經多次試驗改進后,我發現改造后的發動機升功率明顯上升,油耗降低,排放大為改善,把一張白紙放在排氣管口,除了紙張變濕,幾乎沒有任何黑點,經委托上海有關檢測機構檢測,完全可達到國Ⅴ排放標準 ,且發動機做功過程更為柔順,噪音明顯降低。

我的項目早在2004年己經得到了有關部門的認可,并頒于了相應的獎勵和證書,請看下面的附件;

我的項目資助人中國香港商人黃懿蘐先生為此專門改造了一輛吉利小汽車,在上海、浙江、江蘇等地進行路面試驗并委托上海有關檢測機構進行檢測,效果十分理想。

這一產品的問世,還得到了國內長期從事油水混合燃燒的清華大學力學系顧維標教授的充分肯定。

在取得初步成功后,黃懿蘐先生、謝嘉賢律師與我專門在上海組建了一個公司(瑪奴尼科技有限公司),擬在2002年上海市實行排放限制時,對上海市在行車輛進行升級改造。但后來上海市實行在行車輛按年限淘汰的政策,因此,該項目無法實施,公司停止相關運作。

考慮到該項技術對乘用車用戶和政府沒有足夠的吸引力,上海項目夭折后,我回到南昌,組織了一個團隊,擬對南昌市的公交車,旅游車,城市清運垃圾車進行以節油為目的改造,我們的經營政策是按每月節油率的30%用后收取費用。我們之所以選擇這類車輛,原因是他們每月用油資料比較完善,可信度較高,且行駛區間較短,利于進行使用過程中的維護,但通過多年努力,未找到愿意合作的伙伴單位而失敗告終。(可能也由于政策規定:“私自”改動發動機結構,一定通不過車輛年檢而不能正常使用。)

在此期間,我們也曾無數次與江西省科技廳和南昌市科技局聯系,要求對項目予以支持,也曾去信**科技部、**環保部,科技部曾回復,“要求我們走產、學、研一體化道路,與**重點企業和重點院校三方合作,科技部不支持 自然人研究項目。**汽車產業政策支持純電動和油/電混合,請關注科技術部相關網站公布項目”。其它部門均無任何回復,時至2009年,歷時十余年,我們完全停止了該項目的運作。此時,除了歷年自投資金上千萬外,還欠了別人幾百萬外債,我必須面對現實,賺錢還債。

我不明白對于這樣一項利國利民的科研成果,我們的社會如此冷漠,這既有我們的科研體制的問題,也和我們民族的歷史傳統有某種聯系。中國人發明了指南針,卻只能被風水師用作羅盤來看風水;歐州人卻用它來航海,發現了新大陸。中國人發明了火藥,卻只能用它制造消災辟邪的鞭炮,歐州人用火藥制造槍炮而征服了世界。現代中國老太用棉被冷藏冰棍,歐州人用羊毛毯保護了羅納爾冰川……。

當今,盡管霧霾籠罩華北大地,中國人發明了蒸汽/燃油混合燃燒裝置,卻只能雪藏民間,我想假如11歲瑞典少年的創意發生在中國,會受到政府的同樣重視和采納嗎?

其實,在中國自選課題的立項,主要是針對**重點院校的那些課題專業戶和科技部有關聯的科技課題中介人的;他們熟悉科研立項潛規律流程,并終在拿到撥款后會主動返還20%科技辦公費。對于科研課題是否成為生產力,是否造福社會是沒有人重視的,這恐怕是一個除了總理不知道其它人都知道的公開秘密。

五、汽車發動機蒸汽/燃油混合燃燒的基本原理及影響。

汽車發動機蒸汽燃油混合燃燒是一項利用發動機工作時所產生的700C0以上余熱加熱液態水,使之產生飽和水蒸汽,并通過發動機進氣過程中所產生的負壓吸入進氣中,與空氣完會混合后進入缸內燃燒的復合做工裝置。

1. 為什么采用蒸汽

國外幾十年的研究證實,油水混合燃燒可以提高發動機做功過程

中的熱效率和大幅度降低有害排放物,但無論是油水乳化,還是電子雙噴均存在現階段無法逾越的技術障礙,即使能夠應用,其技術成本也完全沒有經濟性可言,(這些問題不在本文討論之列)。因此,尋求一種經濟實用的方法,是一種必然選擇。本研究項目采用余熱汽化原理,改變水的密度,達到易于控制的目的,采用汽車化油器工作原理來控制水蒸汽與進氣的比例,是一種簡單有效的解決方案。長期實驗證實這種方法是可行的。

2.油水混合燃燒的原理

a.微爆現象

當燃油在高溫狀態下與水滴產生接觸,會產生劇烈的爆炸現

象,這是日常生活常識。這種現象發生在初始溫度高達700C0以上的汽缸內反應尤為劇烈。微爆使油分子和空氣中的氧分子增加了相互接觸的機會。因此燃燒更為完全,并釋放更多的能量。一氧化碳和其它有害排放物會大幅降低。

b.PM2.5缸內二次燃燒

在發動機缸內燃燒過程中,由于燃油中含有一些難燃雜質和未能

與氧分子接觸的燃油會以碳顆粒的形態存在,這部分物質如直接排出會形成黑煙,當這部分顆粒與缸內的水分子接觸后,會產生水煤氣反應,生成一氧化碳和氫,再次參與燃燒。因此其排放過程中的PM2.5幾乎不易產生。

c. Nox和Co的相互關系

Nox主要產生在發動機的缸內壓縮期,此時,由于與富氧空氣還未與燃料產生接觸反應,而空氣中的氮含量又很高,本來不易于生成反應的氮和氧在缸內高溫高壓條件下,部分氧分子和氮分子相結合,形成氮氧化合物。尤其是壓燃式發動機,Nox的生成期更長排放量更在。Nox的生成必然導致后期燃燒的貧氧狀態,使燃燒過程中的Co化合物上升,當采用蒸汽/燃油混合燃燒技術后,由于高熱容比的水冷作用,使缸內的溫度驟降。Nox生成條件受到限制,Nox生成量大幅下降,由于缸內空氣的富氧條件沒有破壞,燃燒過程中產生Co化合物的可能性大幅降低。Nox在大氣中含量過高,會出現復雜的化學反應是產生霧霾的誘因。

d.蒸汽/燃油混合燃燒對排放后處理裝置的影響

為了減少汽車PM顆粒排放,現在的汽車發動機均增加了尾氣后處理裝置,這種裝置由陶瓷微孔結構的零件組成,當汽車行駛到一定里程后,由于排放過程中的顆粒物堵塞會產生背壓出現排氣不暢,此時發動機易出現油耗上升,功率下降,排放惡化的現象。當采用蒸汽/燃油混合燃燒后,由于部分水滴排出,對陶瓷微孔有長期清洗疏通作用,從而保證發動機尾氣后處理裝置保持一個相對更長的有效期。

e.發動機噪音

汽車發動機噪音也屬一種環境污染源,發動機產生噪音的數值高峰,是發動機的初燃期,原因是有一部分燃油提前自燃,使空氣膨脹,而產生敲缸聲,當采用蒸汽/燃油混合燃燒后,由于熱融比較高的水份產生的吸熱作用,不合理的初燃被控制,敲缸聲不會出現,因此,采用蒸汽/燃油混合燃燒后發動機更為柔順,噪音大幅下降。這一現象對采用高壓縮比的點燃式發動機尤為有利,燃油烷值大大降低。同時發動機在工作過程中,對自然環境的熱輻射影響也被降到低。

f.蒸汽/燃油混合燃燒對揚塵的影響

揚塵已被列為霧霾形成的原因之一,汽車在高速行駛過程中,所產生的風速,會出現揚塵。當采用蒸汽/燃油混合燃燒后,眾多車輛在排氣過程中所排出的水滴,會使地面形成一定的濕度,灰塵吸水后顆粒增大,重量增加,揚塵減少,空氣中PM2.5可能下降,這也可能是因為南方空氣相對濕度較高,難以形成霧霾的一個因素吧?

3.蒸汽/燃油混合燃燒存在的問題

汽車發動機蒸汽/燃油混合燃燒項目歷程十余年,經過多年的實驗改進,目前仍存在一定問題。

a.該項目受研發人員知識的局限性,產品結構相對簡單,產品在應用過程中效果不一,調試過程比較復雜。

b.電控單元沒有專業設計人員參與,缺乏應有的數據采取和傳輸功能,產品在應用中的可靠性和穩定性較差,無法保證長時間運行中的可靠性。

c.蒸汽/燃油混合燃燒裝置在油水混合化的控制精度,低于國外的電子雙噴裝置,但用水比例即使高于電子雙噴,節油效果仍十分明顯。

d.蒸汽/燃油混合燃燒技術,經長期試驗證明了其優越性,但要完會進入大面積應用,仍需要組織一個強大的攻關團隊。

六、百姓有話問總理

1.習近平總書記說,“創新者進,創新者強”。

李克強總理號召“大眾創業,萬眾創新”。 總書記和總理的社會發展理念,除了媒體宣傳外,誰是,誰是貫徹落實責任人和執行人?

2.李克強總理提出中國制造2025,要實現這一目標,需要眾多領先世界的核心技術支撐,我們政府是否可以多一些包容,少一些懷疑和指責,允許試錯,而不承擔法律責任。營造一種全民參與的社會氛圍?

3.**汽車產業政策支持補貼純電動,油/電混合汽車發展,但純電動和油/電混合僅適用乘用車。而功率強大的商用車在今后相當長的一段時期,仍將是以化石能源為主,**能否在商用車蒸汽/燃油混合燃燒方面做一些開拓性的嘗試?

4.產、學、研一體化有利于早出成果,快出成果,出高質量的成果,但誰來充當產、學、研一體化的負責人和責任人?

 

 

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