天然气汽车应用的探讨

究与探亲A』 UYUTANSU(孙继红:天然气汽车应用的探讨天然气汽车应用的探讨孙继红(合肥燃气集团有限公司,安徽合肥230041)摘要:由于汽车尾气排放对环境造成的污染日益严重,以及对石油资源日渐减少的担忧,世界各国都在寻求开发新的能源如电池天然气、液化石油气、甲醇等替代汽油。而其中天然气以其使用清洁、分布广泛、价格低廉等优点得到广泛的应用关键词:环境;能源;天然气汽车;石油汽车中图分类号:U473.24;U469.79文献标识码:A文章编号:1673-5781(2006)04-0306-030引言求的43%,届时我国的石油资源短缺会更加严重到2000年底,我国石油累计探明可采储量为61亿t能源和环境是人类最关心的两个问题,也是21到2020年,预计会达到85~94亿t。按照最高年产世纪世界各国坚持走可持续发展道路的重要战略问油2亿t测算,我国石油可采资源仅可延续到2040题,高速发展的汽车保有量,给人类带来了经济繁荣年,因此石油资源的短缺会制约我国汽车工业和经济和物质文明,同时也给城市带来了汽车能源的紧张和的发展。可以看出:寻找替代能源,开发和发展替代严重的大气污染。石油的气体燃料汽车对全世界尤其是对我国都是关1石油汽车原料将会严重不足系到社会经济,尤其是支柱产业—汽车工业发展的重大战略问题。随着世界经济的发展,全世界的汽车产量和汽车保有量都在不断增加;目前全世界的汽车产量已超过石油汽车严重污染环境5000万辆,汽车保有量已达8亿辆,汽车运行消耗石汽车保有量增多的另一严重问题是排放带来的油量占全世界石油产量的一半以上;依据国外研究报大气环境污染。以石油为燃料的汽车排放的污染物告及世界上石油的蕴藏资源和消耗量的预测,全世界达140多种,占大气环境污染的60%~70%;燃油汽的石油资源仅能够供人类使用约50年;即到21世纪车排出的一氧化碳可使人缺氧中毒,乃至窒息死亡;中叶,汽车以石油作燃料的时代将会结束碳氢化合物对人体有麻醉作用同时与氮氧化物发生随着我国经济的快速发展,我国的汽车产量和保化学反应,导致化学烟雾污染;氮氧化物对人体呼吸有量也在迅速增加;2003年我国汽车保有量为百人系统具有强烈的刺激作用,侵害肺部,使生命陷入危1.8辆,2000~2004年,我国汽车保有量呈加速增长险状态;同时汽车排出的碳氢化合物、一氧化碳还危态势,分别为:10.73%、12%、13.94%、16%和及人类生存的地球上空的臭氧层;燃油汽车的排放污17.5%,2005年和2004年增速基本持平。国家信息染已成为世界上的主要公害之一;是造成酸雨,光化中心发布预测称,我国从2005年起汽车保有量年均学反应,臭氧层破坏,温室效应以及使人类致癌、心血增长将达到16%以上,并由此预测,到2010年我国管、神经性等疾病的严重污染源2汽车保有量将在5600万辆以上。2000年,我国机动根据世界卫生组织2005年公布的报告,在全球车消耗的石油为6560万t,约占全国总石油消费的空气污染最严重的10个城市排名中,中国有包括北1/3。2004年我国进口原油1.23亿t,加上国产1.7京在内的7个,太原市名列第一,是世界上空气污染亿t,总消费近3亿t。有关部门预测,2010年我国机最重的城市。中国已成为世界上大气污染最为严重动车的燃油需求将达1.38亿t,为当年全国石油总需的中国煤化工300个中国城市当CNMHG收稿日期:2006-04-29;修改日期:2006-06-20作者简介:孙继红(1970—),女,安徽安庆人,合肥燃气集团有限公司工程师306《工程与建设》2006年第20卷第4期孙继红:天然气汽车应用的探讨丶 IITYUTANSI0中,70%处于或超过大气环境质量三级标准,目前中表1国内部分城市(地区)CNG汽车统计国已有七成城市不适合居住。城市(地区)CNG加气站/座CNG汽车/辆更新时间北京是世界大气污染最严重的城市之一。煤烟北京上海工业扬尘、汽车有害物的排放是危害空气的三大污染源。大约63%的CO(一氧化碳)、50%的NOx(氮氧重庆104042003-12化合物)和73%的HC(烃类、包括有机挥发物VOC)四川省济南1350来自汽车排放。据北京市环保局统计,北京现有140乌鲁木齐2003-10万辆机动车,每年排出NOx14.7万t,平均每辆车西安2003-12年排出110kg,从而造成全市NOx超过国家标准长春404廊坊1.66倍。汽车排放污染已被列为城市大气污染源之濮阳2850。北京、上海已被列入世界十大空气污染城。2003-12因此,发展低污染的燃气汽车,是保护生态环境东营200406改善我国城市大气质量和人们生活条件的迫切需要郑州12002004-03恩施也是实现可持续发展的必然。格尔木2003-123压缩天然气(CNG)汽车表22004年初世界主要国家天然气汽车统计天然气汽车(NGV)是指以天然气作为燃料的汽国家NGv/万辆CNG加气站/座燃气消费量/亿m3阿根廷1224车。按照天然气的化学成份和形态,可分为压缩天然西70.6气(CNG)汽车和液化天然气(LNG)汽车两种。目巴基斯坦47.5前,我国的天然气汽车大多为双燃料汽车,驾驶员可意大利750通过转换装置选择天然气或燃油。中国我国从20世纪50年代开始开发压缩天然气,80乌克兰年代中期引进国外技术,成功研制了CNG汽车,并埃及委内瑞拉149作为新一代节能环保项目受到国家的重视。印度2.2近年来,国内骨干汽车企业已陆续开发出单一燃料或双燃料燃气汽车和大型公交车用发动机,并均已注:燃气消费量是2002年资料。具备批量生产能力。截至2003年底,北京、上海、天津、重庆等16个城市被确定为清洁汽车行动的试点4天然气汽车(NGV)的优势示范区。这16个重点推广城市的燃气汽车保有量达1)我国的天然气资源十分丰富,四川、重庆新到19万辆,已建成加气站560多座。天然气汽车已疆、陕北、大港及近海油田都有丰富的天然气资源。经占到燃气汽车总量的40%以上,见表1所列。其截至1997年底,已在21个盆地探明气层气储量为中有近6万辆燃气汽车投入城市公交和出租车行业1.697796×1042m3,溶解气探明储量为947.18运营。虽然这些燃气汽车只占城市汽车保有量的10°m3,年产量为223×10m3。预测到2010年,我10%,但由于集中在城市区域往复行驶,总运行里程国的天然气产量将达到(660~770)×10°m3。丰富却占40%~50%。的天然气资源为研制推广天然气汽车提供了极好的国外也非常重视CNG汽车的开发,英德、美等前提条件国均在20世纪90年代初期研制成功性能良好的(2)天然气汽车(NGV)是一种理想的低污染CNG汽车,并已投入实际运行。俄罗斯首都莫斯科车,与燃油汽车相比,使用天然气污染物明显减少:准备将市内所有燃油汽车更换为CNG汽车,日本规CO中国煤化工少72%,NOx(氮氧划到2010年发展100万辆CNG汽车,韩国规划发展化CNMHG90%,苯、铅等粉尘80万辆,世界主要国家天然气汽车统计,见表2所(PM减H(3)天然气汽车(NGV)使用性能优越:①汽车《工程与建设》2006年第20卷第4期30研究与探索NJIUYI'TA、stQ孙继红:天然气汽车应用的探讨的设计性能好:辛烷值高达120,汽缸压缩比高,热效期磨损的原因是由于天然气中含有微量硫化物引起提高。②汽车操作性能好:CNG热值高,冷、热起动的。③提高天然气发动机功率的措施主要有进气增性能好;挥发性好,冬寒起动性能好;CNG分子结构压、提高发动机压缩比和使用专用天然气发动机润滑稳定,抗震性好;燃料加装方便。③汽车维修性好:油。④防止腐蚀和早期磨损的途径包括天然气脱对发动机磨损小,维修费低,腐蚀小、结碳少。硫、使用耐腐蚀材料制造发动机和使用专用天然气发④CNG安全性好:比空气轻,如泄漏,在高压下很快动机润滑油。⑤使用专用天然气发动机润滑油对提消散,不易着火;燃点高,为650~700℃,不易燃烧。高功率和防止发动机的腐蚀与早期磨损都有显著效另外,CNG价格通常情况都低于汽油,而且维修果,是一种简便、经济和有效的措施费用降低50%以上,发动机寿命延长2~3倍,大修6结束语间隔里程延长2~2.5万km,并可减少50%机油费用,经济效益明显。(1)政府行为力度要进一步加大,刺激天然气汽5天然气汽车(NGV)存在问题车(NGV)的推广和使用的一个主要因素就是政府所制定的排放法规。尽管天然气汽车(NGV)在改善空气质量方面有(2)尽快完成相关标准的制定;合理地选择高压着重要意义,近年来天然气汽车(NGV)技术也得到气瓶等重要设备的制造材料,采用优良的结构设计,了前所未有的发展,从过去的常压天然气汽车发展到正确地执行标准,实行严格的质量管理和工艺控制过压缩天然气汽车( CNGVs)和液化天然气汽车程以及质量认证试验,认真执行运输、安装、检验使( LNGVS),但是天然气汽车(NGV)的全面推广和使用要求。用仍然有一定的难度,主要表现为:(3)继续深入对提高天然气汽车(NGV)使用性(1)从项目的总体发展看,加气站建设在全国各能的研究并使先进的技术及早产业化地普遍滞后,出现了改车、建站不配套的现象,主要由于:①技术标准出台晚。②气站建设涉及政府主管〔参考文献〕部门太多,审批手续复杂。③城市土地紧张,规划困[1]张智祥专家称我国发展节能环保汽车迫在眉睫[N]中国经济难。④一次性投资大,资金短缺,短期内资金回收时报,2006-03-24(8)慢。⑤油气站合建问题在规范上和具体审批上,涉2)庄水茂闻望天然气汽车技术初探]煤气与热力,197及安全问题,各地都非常慎重[3]林越玲,赵水根.“绿色汽车”在深圳市的发展展望[J].城市燃(2)天然气汽车(NGV)在使用中仍然存在一些气,2005,(5):8-11问题,其中最为突出的是发动机功率下降、发动机腐4]杨晓东,顾安忠液化天然气汽车的研究和发展[].新能源,蚀与早期磨损的问题,经专家分析,其主要原因及解2000,(9):18-19决方法分别是:①天然气汽车功率下降的原因是由[5]王世德.兰州市发展压缩天然气汽车的探讨[J]煤气与热力,2005,(3):65-67于充气系数下降和发动机压缩比较低。②发动机早敬告谟者作者经国家新闻出版总署新出报刊[2005107号文批准,从2006年起,本刊由《工程建设与档案》更名为《工程与建设》。双月刊,逢双月18日出版。本刊办刊宗旨:研究和交流工程与建设领域各相关专业的技术和信息,以工程与建设项目实施全过程提供技术性和管理性服务,以推动工程与建设事业的发展。主要栏目:研究与探索、建筑与规划、工程设计、工程勘测、工程施工、地基与基础、建筑材料、智能建筑、工程管理及城建档案等。读者对象:面向建筑工程、道路桥梁工程、水利水电工程、市政工程、交通工程、港航工程及环境工程等各个专业,竭诚为工程建设界的科研、技术、管理人员以及高校相关专业师生服务。中国煤化工本刊为中国核心期刊(遵选)、《中国学术期刊(光盘版)》全文化期刊群》人编期刊、《中文科技期刊数据库》来源期刊、《书生数字期刊》人编期刊,专CNMHG本刊从事广告经营业务,欢迎有关勘察设计单位、施工企业、高校院系、科研院所及生产厂家惠顾《工程与建设》编辑部308《工程与建设》2006年第20卷第4期