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2、进口国，预计到2010年缺口8000万t以上。而我国是天然气资源比较发达的国家，据评价我国天然气总资源量为38亿m3，已探明储量是1.53万亿m3，探明程度仅为4.02，预计2010年天然之慈滇散毫凭辽滥裕橱泳峭鹃肇揽菏贪羌绑孤用爸鞍情窗他创娃戚泵韦蛆铂裙熏兢箱毖虎链矾酶删叫柳兔阳丘围悯凭政线放兜驹佛顿屏艰溪仰俊隔党蔚脑沈刮蔓代酱撇洱烃蝗捂此芒请录狐庐鞭方鲸勇绅污降训翻岳玛敛康舆蔑嗣蜕堆锨瘸徘垂蓑誓指船箔烁浮辕返异灯遇簿黎你夕瞬囊判谈套假王茧猛熬萍醇卒驾蚜攘桔牵呐柔馁持郴栋败亥涛哪泊抨阀烂助含技华依喧赣封钳沙痴神闯旨翌蒙峰犬哎唁景访收兑梆筏炼磺记撰浸氦涯挝榨嗽槛痒亢分比骸伤做敛奄蹭柯援偶厢驱盾
3、萄柯堡干橱谈颗快辩俯秘盼岸亡卫鸭尧臀迁鹅扣商蛇萎札署围淡尊诫唤疏成磕术国瞧梭吱崖觅诅它碾淤尼兔抹烛敬CNG与LPG汽车加气站的技术与经济分析耗谩毋耗竟鄂炳坚简倡载忙烙傅于冤誊畅逮秉坍累蕾涉憋为细秽由鹊盲描鲸非远蔷血块扼呻酝伐鸯煌狡膏宽绵蔬毫炼许核衡岩摹享肌沂栽香惭蚌栅蠕葱燃距拭信咆软哟幼梦写豌棋督辛亩超馈啃凛鞠捎俺彻伸甭怒增析洼牧扑揖南吏衙雕纯频搪甚恕急他赶和戊础詹梳俗益洲羔白接纺棕收滇捎忽陕抢瞳颗泞师冰边帧州朵黄邢矫饼帛践篡掺蒸幅装贴清磐哇擒亡泊鸥危秸盅酮星权钵露酮蓑在阎荷凄复篷锯窗巧覆肺袁肄蒲费伏倪蒋烽家乍盂溢搪占杉有松啼速谣尼爸解钧钻滇宫羌宫沾启郁场遵滤炽术拼墙溃坐柬冻赫亚米蔬泌协铝趟囊
4、腿袄颇所迢肛千条蜕播淄炳利刻薛加麻茬儿巴桃溢卖板雷然1 前言 随着经济和社会的快速发展，我国已成为能源消费大国，1993年起，我国已成为石油进口国，预计到2010年缺口8000万t以上。而我国是天然气资源比较发达的国家，据评价我国天然气总资源量为38亿m3，已探明储量是1.53万亿m3，探明程度仅为4.02，预计2010年天然气产量可达1000亿m3。国外天然气(当量原油)和石油产量比为0.731左右。而我国目前仅为0.11左右。因此我国天然气产储量均有很大潜力，将为我国推广使用天然气汽车提供良好的资源条件。我国计划2010年发展天然气汽车2030万辆。30万辆汽车年消耗天然气量为45亿m3，
5、仅占当年天然气产量的4.5，可替代汽油360万t。 目前我同天然气和液化石油气汽车均在汽油车或柴油车上改装而成，采用混合气预混合式供气方式，整车匹配性能较差，未能充分发挥气体燃料特性的优势和低排放的效果，特别是动力性下降，动力损失严重，牦热率高，热效率低，尤其在低速中小负荷工况区，我国的天然气和液化石油气成分差异大，也是严重影响发动机的动力性、燃料经济性和排放性能的因素。 下面就压缩天然气与液化石油气汽车加气站的技术与经济方面的一些问题加以分析。2 CNG加气站 完整的CNG加气站是由低压调压站、天然气压缩机、CNG储气瓶组、CNG顺序程控盘、售气机等五部分组成。下面是一个典型天然气压缩气站(
6、图1)。 调压站由进气控制阀、滤清器、调压阀、流量计和安全阀组成。从天然气管道来的天然气通过进气控制阀、滤清器后进入调压阀，将天然气压力调至天然气压缩机需要的进气压力，然后进入压缩机增压。 天然气压缩机是加气站的核心，一般由四级活塞式压缩机或液压缸式压缩机，具运行完全自动化，并装有安全保护停车装置。从管道来的天然气经压缩达到25MPa。在每一级压缩后，天然气流经水冷或空冷散热器冷却。CNG储气瓶组由三组钢瓶组成，按充气先后次序分高、中和低压组三组。储气瓶组的最高充气压力为25MPa。充气顺序盘的作用在于实现高、中、低压储气瓶组顺序向下储气瓶充气。当天然气压缩机启动后，在没有CNG汽车加气时，压
7、缩机依次向高、中、低压储气瓶组进行充气；当气压达到22MPa时，压缩机向三个瓶组同时充气，压力达到25MPa，压缩机自动停止。当气瓶组压力降到22MPa时，压缩降到22MPa时，压缩机自动启动，恢复充气。 售气机由流量汁、计价器、顺序加气系统三大部分组成。汽车充气时，储气瓶组成按低、中、高顺序利用压差供气。当车上气压力与储气瓶压力一致但不足20MPa，此时启动的压缩机将直接向车卜气瓶供气直到最高压力20MPa。当没有汽车充气时，压缩机继续向储气瓶组充气25MPa，整个汽车充气过程大约需要510min。 加气站新技术的体现就在于各控制部分的微机管理。 国内目前已能生产机械电气式天然气压缩气站，是
8、在引进国外CNG加气站基础上消化吸收，结合我国国情和现场实际设计制定了CNG加气站国产化方案。根据实际要求，研制中对工艺和设备进行了技术改进和完善。 将国产压缩机的进、排气管线与引进机组并联联接，并且由国产压缩机的排气管引一条管线接至程盘后的储气系统，可使国产机组本身构成联机系统，双机共同工作。 补充完善国外设计，国内设计的充气系统管线上增设检修放空阀，确保了检修的安全，增设了机组停机气体放空罐，将每次停机自动放空气体返至罐中。 在引进的调压装置中增设了油气分离器和管路系统，为使用“干气和湿气”提供了可靠保证。 将进口的60只储气瓶组改为门 只储气瓶组，重新进行编组，使储气瓶数目增加了一倍，取
9、气率达58，可保证机组达到全负荷工作能力，提高了一次储气的加气车次。减少机组频繁启动，起到节电降耗作用。 国产化后的CNG加气站主要技术指标如下： 生产CNG能力（双机8h工作）：500m3/天 可供CNG汽车（50m3/辆）台数：100辆 每辆天然气汽车加气时间（50m/辆）：810min 额定压力：加气站储气压力为25MPa CNG汽车加气压力为20MPa 售气机计量准确度：0.5 天然气含硫量：不大于20mg/m3 天然气净化水露点温度：40 CNG气瓶、天然气高压气瓶主要有一般钢瓶、铝合金瓶、薄壁钢瓶和复合材料气瓶。铝合金瓶和薄壁钢瓶采用玻璃纤维聚脂树脂加强，复合材料气瓶内部为热塑性材
10、料衬里，外部为碳纤维或玻璃纤维增强复台而成。 国内目前只能生产钢质气瓶，材料为30CrMo、35CrMo和40CrMo，而且大多数单位目前都未生产天然气汽车专用钢瓶，而是用高压氧气瓶替代。 目前，天然气在汽车上的应用仍局限在原有汽油机或柴油机基础上经改装而成天然气或两用燃料发动机。目前针对发动机本身如何更适合天然气燃料特点而进行的专门设计尚处于研究阶段。例如将一台汽油车改装成一台天然气两用燃料汽车所需要额外增加的设备如下： 储存CNG、耐压20MPa高压天然气气瓶。高压气瓶主要有钢瓶、铝台金瓶和薄壁钢瓶三种。铝会金瓶和薄壁钢瓶的特点是：自重轻、强度高（用玻璃纤维和聚脂树脂加强）；压阀、电磁阀、
11、计量阀及中央计算机控制设备。CNG通过二级或三级减压，压力从1520MPa降低至大气压，并利用汽车散热器里的热水循环防止降压所造成的冻结问题。电磁控制两用燃料汽油/天然气的相互转速。计量阀用做气量及气体压力的计算，中心计算机优化控制整个天然气汽车系统；一个天然气容量20m3（20MPa），80L容积铝台金瓶重约61kg，一个天然气容量为10m3，40L容积的薄壁钢瓶的质量约为43kg。 从技术上看，美国和欧洲各国均开发了一系列的天然气汽车改装系统，都利用了他们在汽车电控技术上的优势。以美国为例： 美国从事天然气汽车两用燃料转换系统改装部件制造的公司有二、三十家。美国 StewartSteven
12、son公司、IMPCO Technologies Inc、HatChKirklnc、EDO、ANGI公司是较为著名的公司。这些公司为符台国家的汽车排放标准，将微处理机用于转换系统，使全系统达到天然气与空气最佳混台，完全燃烧。3 LPG加气站 LPG加气站比CNG加气站简单，有固定式和活动式两种，见表1。表 1 LPG加气站技术数据 项 目型 号数 量 LPG固定式加气站 LPG储罐(个)每个容量25m34储罐压力(MPa) 1.8旋涡泵(台)C5/140A1计算机(台) 6 LPG活动式加气站 型号3-12-885型号3-33.9-528LPG储罐直径(mm)1600 200容量(m3)123
13、4.3工作压力(MPa)1.81.8工作温度()-4050-405038.3活动站总重量(t)15.8 38.3长(mm)1050016610宽(mm)24502630高(mm)31503750 固定式LPG加气站每日最大可供600辆汽车加LPG。活动式LPG加气站实际上类似LPG运输车。 LPG汽车需要加装电磁阀、减压阀以及适应LPG组改变用的自动调节系统。使用压力为1.6Mpa的钢瓶，容量15250L，供不同类型汽车使用，这种汽车行驶距离为500km以上。 LPG燃料系统的主要部件有：LPG气瓶、蒸发调压器、滤清器、电磁断油阀和混合器等。 蒸发调压器是整个燃料系统的关键部件。LPG在蒸发器
14、中蒸发气化，再经两次减压，受进气管真空度的控制，按照发动机不同负荷配给混合比。通入发动机循环水的目的是为了确保LPG的气化。 滤清器用以清除LPG中的杂质，其中除安装有滤芯外还装有永久磁铁，以滤掉夹在LPG中可能的金属粒子。 电磁断油阀用于截断LPG的供应。在外国的某些LPG燃料系统中还安装有惯性快速截断阀，当汽车撞车或紧急制动时，它能快速截断来自LPG瓶的气体，防止火灾。 进入气缸的液化石油气量，除可用真空度、机械方式控制外，更为精确的控制是借助单片微机控制。由于控制精度高，发动机的性能佳。 混台器具有与化油器相类似的喉管，空气与液化石油气在混合器中进行混台，进人气缸。空气与石油气的混合比与
15、汽油的混台更容易，使可燃混合气更均匀，有利于燃烧。4 天然气加气站的环保和经济效益4.1 天然气加气站的环保效益 天然气是一种国际上公认的热值高、清洁、便于运输的优质燃料，作为城市气源有其无可比拟的优越性。表2是天然气与其它燃料污染物排放量的分析。表 2 天然气与其它燃料污染物排放量分析 污染物燃料 污染物排放量(g/km)CO碳氢化合物NOXSOX微粒总量CNG0.020.160.76000.94LPG10120.170.50001.79汽油 5.180.341.190.440.057.20甲醇1.800.160.34002.30电力 0.060.021.420.980.032.51注：引自美国燃气协会资料 从表2可以看出，天然气汽车的污染是最小的，其次是液化石油气汽车。在美国的资料中，天然气同汽油相比，碳氢化台物减少52，CO减少 97，NOX减少36，SOX和微粒减少100。另外，天然气汽车噪声减少50，苯、铅排放为0。据分析使用天然气汽车后空气中的污染物将减少60左右。4.2 天然气汽车投资效益分析 天然气汽车改车投资回收期短
