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天然气用作汽车燃料的优缺点


天然气用作汽车燃料的优缺点
摘要: 介绍了天然气作为车用燃料, 与汽油、 柴油相比, 具有环保性、 经济性、安全性等优点,是较佳的汽车代用燃料。 关键词:天然气;环保性;经济性;安全性 概述 液化天然气 (Liquefied Natural Gas 简称 LNG) 是天然气经压缩、 冷却, 在-160℃下液化而成, 主要成分是甲烷。 其作为一种优质燃料, 具有洁净、经济

、高效、资源丰富和方便储运等优点,使其在整个能 源结构中的比例大幅增长。天然气用作汽车代用燃料,与汽油、柴油 汽车相比,其二氧化碳排放量明显降低,是一种优良的汽车发动机绿 色代用燃料;其燃料成本、维护保养成本均较低,具有显著的经济效 益;泄漏后不易自燃,不易形成爆炸气体,较安全。说明天然气是汽 车较佳的清洁代用燃料。 优点 一、天然气具有环保性 根据有关资料统计, 城市大气环境污染 60%来自机动车辆的尾气 排放,公路网的大气环境污染 100%来自机动车辆,因此对汽车尾气 进行治理刻不容缓。目前,采用天然气作为车用燃料代替传统汽油、 柴油,是减少汽车尾气污染的重要措施之一。大力发展天然气汽车事 业,提高清洁、高效、优质的天然气能源在我国能源消耗中所占的比

例是坚持可持续发展战略、优化能源结构、提高人民生活质量、保护 环境的重要措施。 现通过以下计算方法,对比汽油、柴油、天然气作为车用燃料的 二氧化碳排放量。 根据中华人民共和国国家发展和改革委员会节能信息传播中心 发布的数据,CO2 潜在排放系数见表 1。
表 1 燃料排放系数表 燃料种类 汽油 柴油 天然气 CO 2 潜在排放系数(kg/GJ ) 69.363 74.024 56.224

由此可见,以气代油发展天然气汽车是一项绿色环保工程,可以 有效的减少二氧化碳排放量, 对于创造人和自然的和谐环境具有非常 重要的意义。 二、天然气具有经济性 首先,天然气具有价格优势。

表 2 燃油燃气费用比较

项目 燃料单价 车辆数 出 租 车 每辆车百公里燃料耗量 每辆车日行程 车辆日总耗量 日总耗燃料费用合计 项目 燃料单价 车辆数 公 交 车 每辆车百公里燃料耗量 每辆车日行程 车辆日总耗量 日总耗燃料费用合计

汽油 7.31 元/L 100 辆 9.09L 300km 2727L 19934 元/天 柴油 7.41 元/L 100 辆 25.0L 200km 5000L 37050 元/天

天然气 3.60 元/Nm3 100 辆 10.0Nm3 300km 3000Nm3 10800 元/天 天然气 3.60 元/Nm3 100 辆 30.0Nm3 200km 6000Nm3 21600 元/天

通过表 2 可以看出,按照各车辆日行程,以 100 辆车为准,每天 分别可以节省:出租车,9134 元;公交车,15450 元。 其次,LNG 汽车克服了汽油车、柴油重载汽车冬季发动困难的 难题,方便了用户的使用,节省了不少费用。 汽油车之所以在冬季发动困难是因为汽油发动机在冷启动时, 汽 油中只有最轻组分蒸发形成混合气进行燃烧, 若 10%馏分馏出温度过 高,发动机因混合气中油气过少而启动困难,启动时间增长,增加了 耗油量[8]。柴油机馏分组成不能太重,小于 300℃ 馏分的含量愈少, 启动愈困难。 而 LNG 基本上是纯质烷烃,其中甲烷达到 96%以上,给发动机 提供了稳定的可控制的空燃比,使发动机的工作性能得到优化,发动

机燃烧平衡,相对于汽油车、柴油车,不存在发动困难的问题,节省 了燃料消耗。 再次,以 LNG 为燃料的汽车,可延长设备寿命,降低费用。 由于天然气燃烧完全,结炭少,减少气阻和爆震,使发动机寿命 延长 2~3 倍,大修理间隔里程延长(2~2.5)× 104km,天然气汽车相 对汽油车、柴油车年降低维修费用 50%以上。 三、天然气具有安全性 现将天然气、汽油、柴油的自燃点、爆炸极限、密度列表如下:
表 3 燃料属性对比表 项目 自然点/℃ 爆炸极限/% 密度/(kg/m3) (液) (气) 天然气 650 5~15 423 0.7167 汽油 427 1~7 725 5.093 柴油 260 0.5~4.1 835 —

根据以上表格数据对比,看以得出以下结论: 第一,天然气的燃点一般在 650℃ ,相对汽油、柴油来说,自燃 温度高。LNG 车用技术采用低温低压储存,一般在-146℃ ,压力不大 于 1.2MPa,车载气瓶采用双层抽真空绝热技术;LNG 加注站由于工 作介质的低温低压,储存容器及相关设备具有可靠的耐低温性能,安 全性较好。液态天然气甚至可以熄灭点燃的香烟,这说明液态天然气 是不容易被点燃的。天然气意外泄漏后,不容易自燃,而汽油车,柴 油车在碰撞或翻覆着火后,容易爆炸。

第二,天然气的爆炸极限为 5%~15%,且密度很低,约为空气的 一半左右,稍有泄漏即挥发向上扩散。LNG 泄露到地面,它会迅速 完全挥发,不会产生任何残留物,这个时间相当短暂。 而汽油、柴油的爆炸极限分别为 0.5~4.1%、1%~7%,汽油气化 后密度大于空气,柴油为重组分油,泄漏后不易挥发;汽油、柴油如 果泄露到地面,滞留较长时间,容易引发燃烧、爆炸等危险。 因此,天然气相对汽油、柴油比较安全。 缺点 一、 由于气体燃料的能量密度低, 天然气汽车携带的燃料量较少, 一般行驶距离较汽油车短。 由于气体燃料在汽缸中的可燃混合气里占 有一定的容积(汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计),在同样的 汽缸工作容积下,用天然气作燃料时作的功少。而目前用的天然气发 动机大多是由原汽油机改装的, 因而汽油汽车在改用天然气后功率往 往会下降 10%~20%左右,这就是司机所说的爬坡没劲、加速响应慢 等现象。一般柴油汽车如果用"双燃料"方式改装燃用天然气,则不会 出现这种现象,但改装件的结构较为复杂。 二、 由于目前的天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上 改装的,原来汽油机或柴油机的燃料系统大多保留。这样,要在原汽 车的增加天然气燃料系统,特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减 少,本身的自重也增加了。 三、将现有的汽车改用天然气作燃料时,需增加发动机燃料系统 的部件,如储气瓶、减压阀、混合器等,需要一定的改车投资。

虽然有以上的不足之处,但从总的经济和社会效益分析,用天然 气作为汽车燃料还是利大于弊。 5 结语 总之,天然气具有污染小、成本低、效益高、使用安全便捷等优 点,因此,天然气是一种理想的汽车代用燃料。


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