CNG加气站工作人员技术培训教材(2)(2)

2020-04-14 02:42

发展天然气汽车产业既是保护环境的需要,也是调整我国能源结构、缓解石油成品不足的重要战略措施。今后我国石油产量虽会增长,但是远远满足不了国民经济的需求。然而我国在天然气的勘探和开采方面却取得了引人注目的进展。陆上现已基本形成四川、陕甘宁、青海和新疆四个大气田。以陕甘宁气田为例,已探明储量达2300亿立方米,还有5000亿立方米以上的储量有待勘探查明。这些都为天然气汽车的发展提供了充足的资源保证。因此大力推广和使用天然气汽车将对我国未来的燃料结构产生重大影响。

⑶汽车使用天然气作为燃料可显著提高经济效益

①节约大量燃油:一辆中型车如果改烧天然气,一年可以节约汽油8-10吨,如果有10万辆汽车改用天然气做燃料,一年就可节约汽油80-100万吨。

②节省燃料费用:天然气作为汽车燃料,每立方米天然气约相当于1.1升汽油,而1立方米天然气的价格只有一升汽油的1/3-2/3。

③降低维修费用:使用天然气可延长发动机各部件的寿命,减少维修保养次数,年平均降低维修成本50%以上。

⒉2天然气汽车燃料 ⑴CNG(压缩天然气)

甲烷的临界温度(TC)为-82.5℃,因而在高于-82.5℃的温度条件下,无论加多大的压力,甲烷都不会液化。为了在大气温度条件下多储气或减少储气容器的尺寸,只能进行压缩,这就是压缩天然气,即CNG。当前,国际上通行的车用储气瓶的压力都是20Mpa。

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⑵LPG(液化石油气)※

LPG是丙烷和丁烷,或者丙烷、丙烯、和丁烷、丁烯为主的烃类混合物。在标准状态下,可在低于1.6Mpa的压力下液化,因而,储装容器的压力等级低、重量轻、便于各种方式的储运。使用时降压便可气化,十分方便。

油气田天然气处理工厂生产的不含烯烃的LPG,即工业用液化气,燃烧性能介于甲烷和汽、柴油之间,仍属比较好的;而石油炼制厂生产的含烯烃LPG,燃烧性能相应差些。因此,烯烃(尤其是丁二烯)含量高的LPG并不是理想的车用燃料。

※有些专家为了便于比较,喜欢在广义上将LPG也归于天然气,实际它不是天然气,严格讲应属于燃气范畴。

⑶LNG(液化天然气)

LNG是液体甲烷。由于甲烷临界温度为-82.5℃(常压下的沸点为-161.5℃),其储存和分散系统也就处于低温条件下,容器和管路只能用不锈钢、铜、或铝合金等低温材料制作。呈液态的天然气储存在专用的容器中作为燃料,其密度是标准状态下天然气密度的625倍,绝热容器的承压为0.05~0.5Mpa。LNG的分子量和H/C均与CNG相同,只是LNG通过深冷前的预处理,几乎除尽了天然气中的全部杂质,使LNG成为天然气汽车燃料中质量最好的燃料。

为了便于学员们掌握天然气的的性质,我们将以上三种燃料与汽油和柴油的性质作了比较,请详见表1。

表1: 车用燃料的性能比较

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参数\\燃料 状 态 储存 LNG 液 态 0-1.1 CNG 气 态 LPG 液 态 0.8-1.汽油 液 态 0 常 柴油 液 态 0 常 温 0.85 压力(MPa) 20-25 1 常 温 温 储存温度(℃) -160--120 常 温 密度(kg/L) 0.42-0.46 0.16-0.2 0.50-0.53 0.72-0.75 热值(MJ/L) 22..9-23.7 8.5-10.8 25-56 爆炸极限5-15 (%) 着火点(℃) 点火能(KJ)

2.3汽车用天然气的质量要求

650 0.29 650 0.29 5-15 5 466 0.27 6 427 0.24 1 260 2.4-9.32.6-34.8 35.7-37.6 1.0-7.0.5-4.0.24 为了保证天然气压缩系统的生产安全,提高汽车发动机中天然气的燃烧性能,必须对天然气进行净化,尽可能的除去其中的有害杂质,所以各国都对汽车用天然气的质量提出了严格要求。

根据我国行业标准SY/T7546-1996《汽车用天然气》可知 ⑴硫化氢含量: ≤20mg/m3 ⑵总硫含量: ≤270 mg/m3 ⑶二氧化碳含量: ≤3%

⑷水含量:用露点表示,必须低于最高操作压力下最低环境温度

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5℃。

2.4天然气汽车及其分类

⑴广义的天然气汽车,包括分别以CNG、LPG、LNG为燃料的汽车;

⑵两用燃料汽车,是指既可烧气油也可烧天然气的汽车,也就是说,这种汽车有两个燃料供给系统,有天然气的时候用天然气作燃料,没有天然气时仍可烧汽油;

⑶双燃料汽车,是指两种燃料同时燃烧的汽车。目前特指柴油车改为天然气汽车时,发动机工作时必须用柴油引燃天然气,即先将柴油压缩到点火温度时,再喷入天然气燃烧做工,其中柴油大约占燃料的15~20%;

⑷单燃料天然气汽车,即该汽车只有一套燃料系统,其发动机只能用天然气或LPG作燃料,不能再烧汽油或柴油。

3. 5天然气汽车的燃料供给系统

为了便于从事加气站工作的学员对天然气汽车有所了解,图1展示了一台典型的天然气/汽油两用燃料汽车的燃料供给系统。从图中可以清楚地看出,它的两套燃料供给系统是完全独立的。一条是燃烧天然气,另一条是燃烧汽油,互不干扰。

图1 天然气/汽油两用燃料汽车系统结构示意图 2.6 CNG汽车和汽油车的比较优势

⑴可降低空气污染,使有害气体大幅度减少。CO排放量是汽油的1/5,HC排放量是汽油的1/5,而且无铅排放,没有苯和芳香烃等

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致癌物质,改善了司乘人员的工作环境。经权威机构测试,新车改装CO降低了63~72%,HC降低了14~18%,NO降低了23%;旧车改装,CO降低了98%,NO降低了25%,在汽车满负荷情况下,效果更明显。

⑵天然气净化处理标准高,预防了汽车许多故障。净化处理主要进行“三脱”,即脱去天然气中的水分,使水分含量≤15~8mg/m3,以防止CNG在减压膨胀降温过程中,使供气系统造成冰堵;脱去天然气中的重烃,使乙烷及重烃含量达到≤3%,以防止发动机点火燃烧不正常;脱去天然气中的硫化氢等酸性气体,使其分压≤0.35Mpa(或≤20mg/m3),以防止对设备管线的腐蚀,同时要求CNG中的甲烷含量达到90%以上,以利于提高汽车燃烧效率。

⑶天然气汽车比汽油车更安全。与汽油相比,压缩天然气本身就是比较安全的燃料,这表现在:

①燃点高,天然气燃点在650℃以上,比汽油燃点427℃高出223℃,所以与汽油相比不易点燃。

②密度低,与空气的相对密度为0.58~0.62,泄漏气体很快在空气中散发,很难形成遇火燃烧的浓度。

③爆炸极限范围宽,仅为5~15%,在自然环境中形成这一条件十分困难,比汽油的爆炸极限1~6%高出1.7~5倍,即在同样条件下天然气比汽油更不易爆炸。

④释放过程是一个强吸热过程,当压缩天然气从容器或管路中泄漏时,泄孔周围会迅速形成一个低温区,甚至结冰,使天然气燃烧困

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