第2章 醇基清洁燃料的含义和理论基础
2.1 醇基清洁燃料的含义
在以往的学术领域，有“甲基燃料”“乙基燃料”和“清洁燃料”等概念。
“甲基燃料”是以甲醇为基础的燃料，例如，我国国家标准GB 16663标定的《醇基液体燃料》和GB/T 23799《车用甲醇汽油（M85）》。
“乙基燃料”是以乙醇为基础的燃料，例如，酒精灯用的乙醇燃料和我国国家标准标定的GB 18351《车用乙醇汽油（E10）》。
本书将“甲基燃料”和“乙基燃料”统称“醇基燃料”，并且进一步拓展到分子中含有羟基—OH的其他多碳醇、多元醇。GB 16663标定的《醇基液体燃料》就已经涉及了甲醇以外的“其他醇类”。“醇基燃料”的共性是都有羟基—OH，都有助燃内含氧，燃烧比较完全，高效节能，排放清洁。
“清洁燃料”的概念，在我国有一些不同的诠释，一般是以其中所含硫、磷、砷、铅、锰和其他有害物质的数量及其排放状况作为考核标准的。在美国，根据《清洁空气法修正案》规定，车用汽油必须有2%以上的内含氧，把具有助燃功能的内含氧数量，也作为“清洁燃料”的考核标准。
近些年来，针对二氧化碳对“温室效应”的影响，提出了“低碳”清洁燃料的概念，把以甲烷、乙烷为主要组分的天然气和以丙烷、丁烷为主要组分的石油液化气，当作“低碳”清洁燃料。
本书对于“清洁燃料”采用了“综合性”的诠释，在以所含硫、磷、砷、铅、锰和其他有害物质的数量及其排放状况作为考核标准的同时，还强调助燃“内含氧”的适当含量。关于“低碳”燃料的说法，本书认为不确切，燃料中的“高氢”比“低碳”更重要，氢在氧化燃烧时，只有一种产物“水”，因而在考核“清洁燃料”时，不仅要考核“低碳”，更要考核“高氢”，即同时具备“低碳高氢”的燃料，才是比较好的“清洁燃料”。除了单质氢气最清洁外，在烃类物质中，饱和的正烷烃，比相应的烯烃、炔烃清洁，例如，乙烷比乙烯、乙炔清洁。在正烷烃系列中，低碳烷烃比高碳烷烃清洁，最清洁的是甲烷，其后依次是乙烷、丙烷、丁烷等，到了汽油是6碳烷到15碳烷，普通柴油是12碳烷到20碳烷。再后是重柴油和燃料油及沥青，碳氢比例越来越大，也越来越不清洁。
最清洁的甲烷（CH4）的碳氢原子数比例是1︰4，甲醇（CH3OH）的碳氢原子数比例也是1︰4，但是，甲醇（CH3OH）分子中还有50%的助燃内含氧，所以，甲醇比甲烷更清洁，比所有的其他烷烃、烯烃、炔烃等烃类都更清洁。这在实践中很容易检验：打火机中装的是以丙烷为主的液化气，它燃烧时的火焰会把洁白的瓷器熏黑，而甲醇燃烧时的火焰是绝不会把洁白的瓷器熏黑的。因此，只承认天然气、液化气是低碳“清洁燃料”，不承认甲醇是低碳“清洁燃料”，是不科学、不正确的。
可以说，甲醇是拥有助燃内含氧的天然气，是不需要高压就以液态存在的液化气，是不含硫、磷、砷、铅、锰和其他有害物质的纯洁的化合物，是比天然气、液化气更清洁的“低碳高氢”燃料，是以无限的化工新能源取代有限的化石能源的“新能源革命”的重要角色，是人类在后石油时代的希望之星！
在醇类相互之间比较，甲醇分子中碳氢的原子数比例是1︰4，乙醇分子中碳氢的原子数比例是1︰3，随后的丙醇、丁醇等，氢元素所占比例越来越少；同时，甲醇的氧含量是50%，乙醇的氧含量是34.8%，随后的丙醇、丁醇等，氧含量越来越少，碳氢原子数比值越来越大。所以，甲醇比乙醇、丙醇等更清洁，低碳醇比高碳醇更清洁。
本书所说的醇基清洁燃料，在氧含量确保排放清洁的前提下，可以用其他高热值燃料提高纯甲醇燃料的热值和改善纯甲醇燃料的性能，所以它们的应用领域比纯甲醇燃料更广泛，功效更好。醇基清洁燃料包括的范围广泛，既包括车用动力燃料，也包括工农业生产和人民生活中燃烧发热利用的燃料；既包括较低热值的炊事、取暖燃料，也包括较高热值的工业窑炉燃料。国家标准GB 16663—1996《醇基液体燃料》规定，含有70%以上的醇类，如果其中的醇类全是甲醇，则其内含氧高达35%以上，但是，GB 16663—1996《醇基液体燃料》规定的热值只有4000 kcal/kg[1]、5000 kcal/kg两个级别，是只适于用作炊事、取暖等领域的低热值燃料。北京超燃索阳清洁能源研发中心冯向法和韩培学、安徽省甲醇燃料行业协会钱奕舟、北京国泰民昌石油化工有限公司陈民、上海超燃清洁能源科技有限公司陈华云、河南新乡跨越新能源科技有限公司冯涛波、新疆伊宁奥威能源科技开发有限公司谭峰、新疆阿克苏合米新能源有限公司赵彩霞、福建合米投资管理有限公司冯涛、福建三明鼎沸有限公司陈玮、山东凯利迪能源科技有限公司王东、山东临沂宸燃新能源科技有限公司陈书任、河北坤圻恒醇科技有限公司陈彦芹、河北廊坊香河鑫阳环保科技有限公司孔立成、辽宁未来生物能源科技有限公司吴阳、宁夏隆和佳厨有限公司朱英俊、四川成都三和清洁汽车有限公司向劲忠、泸州超燃能源科技开发有限公司张海波、贵州安顺鼎极能源有限公司汪红等共同编制备案的《醇基清洁燃料》企业标准Q/CPCSN0001—2017，增加了三个高热值的新型号，内含氧的数量均在15%以上，既可以确保达到清洁排放的环保要求，又将热值从4000kcal/kg、5000kcal/kg分别提高到6500 kcal/kg、7500 kcal/kg、8500 kcal/kg，可以更好地满足蒸汽锅炉和工业窑炉等高热值燃料的需要。
《醇基清洁燃料》采用什么样的质量标准？其并非只有一个。不同的用途要求不同的质量，采用不同的质量标准。GB/T 23799《车用甲醇汽油（M85）》、GB 18351《车用乙醇汽油（E10）》、陕西省地方标准DB61/T 353—2004《车用M25甲醇汽油》、浙江省地方标准DB33/T 756.2—2009《M30车用甲醇汽油》、山西省地方标准DB14/T 614—2011《M30车用甲醇汽油》、甘肃省地方标准DB62/T 2484—2014《M20车用甲醇汽油》，都是车用《醇基清洁燃料》的例子。另外，国家行业标准NB/T 34013—2013《农用醇醚柴油燃料》是适用于农用的醇基清洁燃料标准。关于《醇基清洁燃料》及其燃具各种标准，后文将有专门章节阐述。