隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展、汽車保有量的急劇增加,汽車給人們帶來了極大的便利,對人類社會的發(fā)展作出了巨大貢獻,但同時它消耗大量的石油資源、排出大量的有害氣體,對人類生存環(huán)境造成較大的危害,成為城市的主要污染源。
為解決這一問題,人們一直在尋求改變能源結(jié)構(gòu)、采用低公害的汽車代用燃料的途徑。國際上一些大的汽車公司相繼開發(fā)出電動汽車、醇類汽車、天然氣汽車。從技術(shù)成熟度、經(jīng)濟性、易普及程度、資源等諸多因素看,天然氣汽車優(yōu)于電動汽車、醇類汽車。因此,發(fā)展清潔能源天然氣汽車成為****。
一、天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
天然氣是一種清潔能源,主要成分是甲烷,燃燒后的主要生成物為二氧化碳和水,其產(chǎn)生的
溫室氣體只有煤炭的1/2,是石油的2/3。天然氣汽車是一種理想的低污染車,與汽油汽車相比,它的尾氣排放中C0下降約90%,HC下降約50%, N0x下降約30%,s02下降約70%,c0,下降約23%,微粒排放可降低約40%,鉛化物可降低100%。可見,天然氣對環(huán)境造成的污染遠遠小于石油和煤炭,是一種優(yōu)良的汽車燃料。
可以預(yù)見,隨著國內(nèi)大中城市供氣系統(tǒng)和全國范圍內(nèi)加氣站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完善,天然氣汽車必將得到大力推廣,天然氣企業(yè)和天然氣汽車行業(yè)的市場空間極為廣闊。
二、天然氣汽車的優(yōu)越性
天然氣汽車是以天然氣作為燃料的汽車,按照天然氣的化學(xué)成分和形態(tài),可分為壓縮天然氣(CNG)汽車和液化天然氣(LNG)汽車兩種。壓縮天然氣(CNG),主要成分為甲烷;液化天然氣(LNG),采用低溫液態(tài),常壓存儲運輸,所攜帶的有效燃料將比壓縮天然氣汽車高出2~3倍,可減小燃料系統(tǒng)的尺寸及質(zhì)量,增大車輛有效載荷及一次加氣后的續(xù)駛里程。
LNG汽車受到行業(yè)的關(guān)注,主要是因為LNG汽車有三大優(yōu)勢:
一是LNG汽車的氣瓶與柴油車油箱體積相差不大,而CNG汽車的氣瓶重、體積大,占用行李艙的空間大;
二是LNG汽車?yán)m(xù)駛里程長,LNG氣瓶占行李艙不到一半的體積就能行駛600公里,CNG氣瓶占一半的行李艙體積能行駛300~400公里;
三是安全性高,CNG汽車壓力高達2 0~30MPa,而LNG汽車在一162℃保存,保存壓力低。
據(jù)專家介紹,CNG汽車與LNG汽車并沒有太大的技術(shù)差異,只是存儲方式不同。在燃燒前, LNG需要先轉(zhuǎn)化為氣體,而CNG需先減壓,燃燒時發(fā)動機的工作原理是一樣的。
天然氣汽車研發(fā)工程師表示,通過調(diào)整汽車發(fā)動機的速比,天然氣汽車的動力性可以與柴油車相媲美,免去人們對天然氣汽車跑高速動力問題的擔(dān)心。天然氣汽車與柴油車****的不同就是價格,天然氣汽車比柴油車貴3萬~4萬元。天然氣發(fā)動機要比柴油發(fā)動機貴2萬~3萬元,一個 CNG(壓縮天然氣)氣瓶1500元,裝6個就是9000元;一個LNG(液化天然氣)氣瓶就要2萬多元,而柴油車的油箱一個才幾百元。
較經(jīng)濟的使用成本是推廣天然氣汽車的有利條件,根據(jù)天然氣燃料特性和運行試驗結(jié)果,1Nm。的天然氣的行駛里程等效于1升燃油。以我國汽油、柴油與天然氣現(xiàn)行價格比較,綜合考慮發(fā)動機使用壽命、維修費用、機油費用等因素,使用天然氣汽車經(jīng)濟效益顯著。
作為車用天然氣燃料,液化天然氣(LNG)的條件最好。因為LNG是天然氣在低溫深冷(常壓下為一162℃)下液化生成的,可以說是純甲烷,是車用燃料中最受歡迎的燃料。CNG中主要成分是甲
烷和極度少量的乙烷。如果用油田伴生氣作為車用燃料應(yīng)將所含高碳烴脫除。LPG的主要成分為丙烷和丁烷,但由于其來源不同又有所區(qū)別。
從推廣車型來看,LNG不但適用于城市公交車,同樣也適用于出租車和大型貨運車輛,尤其是長途車輛。
三、LNG汽車工藝流程
1.LNG車載燃料系統(tǒng)
LNG車載燃料系統(tǒng)是將LNG儲存在車用LNG儲罐內(nèi),通過汽化裝置汽化成氣體后供給發(fā)動機,其主要構(gòu)件有LNG儲罐、汽化器、減壓調(diào)壓閥、混合器和控制系統(tǒng)等。車用LNG儲罐一般采用雙層金屬真空加多層纏繞絕熱技術(shù),可保],jELNG日蒸發(fā)率在2%以內(nèi)(7~14天之內(nèi)不產(chǎn)生蒸汽損失)。汽化器一般采用發(fā)動機冷卻水作熱源,由控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機狀況調(diào)節(jié)其氣化量。
2.LNG加氣站系統(tǒng)
LNG汽車加氣站的主要設(shè)備有LNG儲罐、LNG低溫泵、LNG計量裝置、控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等,流程類似于普通的加油站。LNG儲罐是一種雙層真空絕熱容器,容積通常為50~120m。。LNG低溫泵多為浸沒式,用于將罐內(nèi)LNG向車用儲罐輸送,售氣機用于計量加到車用儲罐內(nèi)的LNG,控制系統(tǒng)控制加氣站操作的各個方面。
四、結(jié)論
當(dāng)前我國天然氣在一次能源消費中的比例仍偏低,與國際平均水平相比差了近20個百分點,這說明天然氣利用程度還很低。使用清潔能源替代汽車燃油,是國家能源政策的要求,并且天然氣汽車等清潔能源汽車已被列入國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。
雖然液化天然氣汽車是繼CNG汽車和LPG汽車之后于近年才開始發(fā)展起來的一種新型環(huán)保汽車,但是由于LNG汽車具有經(jīng)濟、安全、環(huán)保、適用、方便、機動等優(yōu)勢,是未來天然氣汽車的發(fā)展方向,同時也是城市規(guī);l(fā)展天然氣汽車的理想途徑。