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天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体,是一种混和物,其组分随气田不同而异。
主要成分有甲烷、氮及C2-C5的饱和烷烃,另外还含有微量的氦,二氧化碳及硫化氢等,通过制冷液化后,LNG就成为含甲烷(96%以上)和乙烷(4%)及少量C3-C5烷烃的低温液体。
2、LNG特性
标准气压下沸点为-162.5℃;
无色、无味、无毒、无腐蚀性;
可以方便地用泵管系统输送;
甲烷含量高于90%,氮气等不发热组分含量低于5%;
密度:
420~470kg/m3之间,视其组分而定;
温度:
大气压下-157~-162℃;
气态爆炸极限:
5~15%;
气液体积比约为625:
1。
汽化潜热:
121.87Kcal/kg;
辛烷值ASTM:
130(研究法)。
3、LNG与其它车用燃料的性能比
燃料
参数
LNG
汽油
柴油
状态
液态
储存压力(Mpa)
0.3~1.1
储存温度(℃)
-160~-120
常温
热值(MJ/kg)
54.5~56.4
44.6~47.7
42.2~44.5
爆炸极限(%)
5~15
1.0~7.6
0.5~4.1
燃点(℃)
650
427
260
(二)LNG作为车用燃料的优势
1、安全性高
天然气燃点较成品油、LPG更高,更不容易被点燃;
天然气更轻,一旦泄漏,不易聚集,能很快飘散;
清洁、爆炸极限窄,一般难以在空气中达到爆炸条件;
与CNG相比,工作压力等级更低;
严格的产品检测标准。
2、环保性能优
天然气是一种清洁燃料,一直被认为是非常优秀的汽车替代燃料。
LNG使用的是液化之后的天然气,进行了脱氧、脱硫、脱水和除二氧化碳等净化处理,纯度更高,燃烧更完全,燃烧后生成二氧化碳和水,所以它是很好的清洁燃料,有利于保护环境,减少城市污染。
与汽油车、柴油车相比,LNG汽车尾气排放中污染物相应降低情况如下:
污染物
一氧化碳
碳氢化合物
氮氧化合物
二氧化碳
二氧化硫
苯铅等粉尘
噪音
天然气汽车
可以降低
93%
73%
39%
24%
80%
100%
40%
3、续驶里程长
LNG体积比同质量的天然气小625倍,所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。
根据车辆的运行特点,选择适当的LNG车用储气瓶,可以使车辆一次加液行驶里程达到令人满意的指标。
一般地,LNG汽车的续驶里程都在400-1000公里左右,甚至最长可达1200公里以上。
4、相对于CNG系统,LNG气瓶重量轻、体积小,更适合城市公交车、长途客运车、重型卡车等车辆使用。
5、经济效益好
LNG做为优质的车用燃料,与汽油相比,它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长、燃料费用低等优点。
根据天然气燃烧特性和现运行的结果,1.1Nm3气态液化天然气约等于1升柴油。
根据目前目前市场价格,其燃料消耗经济对比情况见下表:
不同燃料经济对比
燃料
项目
0#柴油
93#汽油
燃料消耗比
1.1Nm3
1L
1.3L
燃料价格
4.5元/Nm3
7.7元/L
百公里耗油、气量
44Nm3/100km
40L/100km
52L/100km
每天行驶600km消耗燃料费用
1188元/天
1848元/天
2402.4元/天
全年行驶350天燃料消耗费用
41.58万元/年
64.68元/年
84.08元/年
每年消耗燃料节省费用
23.1元/年
42.50元/年
由上表可看出使用LNG燃料每年可节省燃料费30%~50%左右,经济效益十分可观。
使用LNG,发动机气缸与燃烧室不会发生积碳、金属腐蚀现象,发动机运转平稳可靠,可以降低噪音;
同时在冷启动和短距离行驶时不稀释发动机润滑油,延长发动机的使用寿命,降低发动机的维修费用。
实例1:
海口巴士公司
海口巴士公司40路公交车辆,车长9米,发动机为190马力的玉柴发动机,自动变速箱,气耗为26kg/百公里。
当时,海南柴油价格为6.21元/L,LNG价格为5.5元/kg,按此计算,百公里燃料节约74.35元,降低幅度为34.2%。
实例2:
深圳某公交公司
深圳某公交公司于2008年10月引进深圳五洲龙公司生产的型号为FDG6111NG的LNG公交车。
该车车身长11.09米,在2008年10~11月历时50余天的试运行中,累计运行里程为6588公里,平均百公里气耗为38立方米,与同类型国Ⅲ柴油客车比较,百公里节省折合柴油12.5升,约78.2元,按照每天行驶300公里、每月26天、每年12个月计算,每年可节省折合柴油11655升,约7.3万元,同比柴油客车节约成本30%。
6、加气快捷
使用LNG能大大加快天然气燃料的加注速度,每充装一次约为3~5分钟。
7、技术成熟
目前国内LNG汽车及发动机技术已十分成熟,中国重汽、陕汽重卡、联合卡车、黄海客车、宇通客车、中通客车、青年汽车等许多国内汽车制造企业具备相当的生产能力,且维修、保养服务也十分便捷。
三、国内外LNG汽车的发展情况
(一)国外天然气汽车/LNG汽车发展情况
1、天然气汽车(NGV)
为解决汽车尾气对环境造成的污染问题,人们一直在寻求改变能源结构,采用低公害的汽车代用燃料的途径。
国际上一些大的汽车公司相继开发出天然气汽车、LPG汽车、醇类汽车、电动汽车等。
从技术成熟度、经济性、易普及程度、资源等方面综合来看,天然气汽车优于电动汽车、醇类汽车及LPG汽车,是目前世界上公认的节能、低污染、经济、安全的新型代用燃料汽车。
经过70多年的发展,天然气汽车已在俄罗斯、意大利、荷兰、阿根廷、美国、澳大利亚、加拿大、新西兰、日本、韩国等国家得到广泛的推广应用。
目前,全世界已有40多个国家拥有燃气汽车。
到2009年,亚洲拥有的天然气汽车超过480万辆。
巴基斯坦天然气汽车保有量高达52%,伊朗也超过20%,而中国仅为0.7%,远低于亚洲平均水平。
2、LNG汽车
LNG汽车是继汽、柴油汽车和LPG汽车之后于近年才开始发展起来的一种新型环保汽车。
LNG既能像油品一样运输,又具有CNG和LPG的优点,实用性更强。
目前世界上许多国家都对推行使用LNG燃料采取扶持政策,从美国和欧洲的趋势看,各国的天然气汽车的研制重心已经转向LNG,LNG汽车在世界范围内发展十分迅速。
(二)国内LNG汽车发展情况
1、NGV发展背景情况
我国燃气汽车发展始于上世纪50年代,80年代中、后期天然气汽车的开发及应用步伐加快。
1999年全国清洁汽车行动协调领导小组成立,启动了北京、天津、上海、深圳、海口等12个试点城市地区的清洁能源推广应用工作,在NGV的推广应用和加气站建设方面取得了前所未有的成效。
2、国家发展NGV的相关政策
我国从1999年开始实施“空气净化工程-清洁汽车行动”至今,几乎每年都有相应政策支持燃气汽车发展。
国家科技部“九五”、“十五”和“十一五”分别安排了科技重点攻关计划和863项目,支持燃气汽车关键技术研发和产业化。
2007年,国家发改委发布《能源发展“十一五”规划》和《天然气利用政策》,明确将车用天然气作为天然气的优先应用领域。
2012年,国家住房和城乡建设部发布了《全国城镇燃气发展“十二五”规划》,规划明确指出:
“十二五”期间,各地应结合国家节能减排、城镇能源转型发展的要求,不断提高燃气在城镇一次能源利用中的结构比例,大力拓展燃气应用领域,引导天然气合理高效利用,结合国家节能减排政策的实施,积极拓展天然气在热电联产、工业锅炉、煤改气工程、分布式能源和天然气汽车等领域的应用。
以促进节能减排为出发点,坚持技术研发和自主创新,通过延展城镇燃气行业的服务深度和广度,大力推广天然气分布式能源和燃气汽车等技术,改进能源消费方式,实现能源节约和能源利用效率的提升。
河北省人民政府办公厅2012年3月27日下发了冀政办函[2012)27号《河北省节能减排“十二五”规划》的通知,通知要求全省各地积极推进节能减排工作,提出“加快发展风能、太阳能、生物质能等绿色能源,实施煤炭资源清洁综合利用工程,加大天然气、煤层气等清洁能源利用力度,进一步优化能源结构,提高低排放、低污染、高热值清洁绿色能源比重,着力推进社会用能方式变革…”。
3、国内NGV应用推广情况
根据《天然气汽车杂志》的不完全统计,截至2010年初,全国地级以上城市天然气汽车总量已经达到55万辆以上。
除西藏以外的其他省份,每个省份至少有一个地级市使用、推广了天然气汽车。
中国还是亚太地区最大的天然气加气站装备车用改装件和气瓶的生产基地,除了自用,还远销孟加拉、伊朗等国家。
四、LNG汽车加气站介绍
LNG汽车加气站分为固定式和撬装式两种,可单独建设,也可与符合条件的加油站进行改扩建,形成加油、加气合建站。
站址的选择应符合城市总体规划、消防安全和环境保护的要求,具备良好的供电、供水、排水等外部条件,并应选择在交通便利、车流量较大的地方。
优先考虑与现有加油站或已规划的加油站进行合建,节约土地资源。
(一)LNG加气站工艺流程
卸车流程:
LNG槽车—密闭接头—低温泵—LNG储罐
调压流程:
LNG储罐—低温泵—增压汽化器—LNG储罐(气相)
加气流程:
LNG储罐—低温泵—加气机(LNG)
低压泄压流程:
LNG储罐—安全阀(泄压)
(二)LNG加气站主要设备
(三)国内LNG项目概况
我国从20世纪80年代开始进行小型LNG装置的实践,第一台实现商业化的液化装置是于2001年建成的中原天然气液化装置,第一台事故调峰型液化装置是于2000年建成的上海浦东天然气液化装置。
在引进液化技术的同时,国内有关企业也开始注重自己开发天然气液化技术,并已掌握了天然气液化技术。
中国进口液化天然气项目于1995年正式启动,当时国家计委曾委托中国海洋石油总公司进行东南沿海LNG引进规划研究。
1996年12月,经过I年调研,中海油上报了《东南沿海地区利用LNG和项目规划报告》,为中国发展LNG产业奠定了一个框架性的基础。
2006年6月,广东液化天然气项目第一期工程正式投产,标志着中国规模化进口LNG时代的到来。
目前已建、在建和规划中LNG项目主要分布在广东、福建、上海、浙江、河北、江苏、山东、辽宁等地。
已建:
江苏洋口港LNG项目(如东县)、广东大鹏LNG项目(深圳大鹏镇)、福建LNG项目、上海LNG项目、新疆LNG项目、重庆LNG项目、内蒙古巴彦淖尔LNG项目、海南美兰机场LNG项目、青海玉树LNG项目、西藏LNG项目、大连LNG项目、陕西延安LNG项目(包括延安甘谷驿杨家湾项目和延安临镇项目)。
在建和在规划:
珠海LNG项目、浙江宁波LNG项目、深圳LNG项目、海南LNG项目、粤东LNG项目、粤西LNG项目、江苏南通LNG项目、唐山LNG项目、山东LNG项目、甘肃敦煌LNG项目、内蒙古达拉特旗LNG项目、内蒙古磴口LNG项目、内蒙古鄂托克前旗LNG项目、内蒙古乌审旗LNG项目、陕西安塞LNG项目、河北霸州LNG项目、四川广元LNG项目、四川广安LNG项目、福建福州LNG项目、吉林乾源LNG项目。
五、LNG车载供气系统
LNG汽车技术的核心是其动力系统和LNG供气系统。
储(供)气系统核心部件是LNG气瓶和压力调控系统,主要包括LNG车用瓶、汽化器、调压阀、缓冲罐等。
储(供)气系统:
汽车用LNG储气瓶采用了双层金属真空绝热结构,并且在内胆的外壁缠绕了多层绝热材料,进一步提高了气瓶的绝热性能。
储(供)气系统产品鉴定:
气瓶的设计、生产、检验和鉴定都是严格按照国家标准、规范进行的。
除了常规的真空度、氦质谱检漏等项目外,还要经国家级产品鉴定机构进行型式试验,其中包括:
高空坠落、火烧、低温振动等特种试验。
(一)LNG车载气瓶
美国CHART公司的气瓶代表国际最好水平,市场占有率超过80%。
目前,四川空分、张家港富瑞、圣达因等企业掌握了气瓶制造技术,已实现国产化,达到了国际先进水平。
储(供)气系统产品系列
净容积-L
55
70
144
177
215
245
299
410
尺寸-mm
直径
405
508
610
660
长度
810
1065
--
1805
1270
1450
2159
1930
重量-kg
空重
45
110
125
145
200
230
总重
90
185
250
340
400
天然气量Nm3
33
42
86
106
129
147
180
246
(二)LNG车用汽化器
LNG气化器为管壳式结构,作用是将LNG气化为气态天然气供发动机使用。
(三)国内LNG汽车示范
单一燃料LNG公交车—海口LNG公交车,深圳五洲龙9米LNG城市公交车,型号FDG6921NG。
东风天龙LNG重卡车,该车配备玉柴340马力天然气发动机,配备2只375L的LNG气瓶,续驶里程大于1000km,主要应用于集装箱拖车,也可改型为载重车辆。
六、LNG汽车应用项目操作思路
LNG汽车应用项目实际可理解为产业化的概念,分为上游、中游和下游。
上游为LNG气源项目,即LNG接收站和LNG液化工厂;
中游为LNG汽车加气站;
下游为LNG汽车。
三者缺一不可,必须很好的结合,形成产业链,才能从真正意义上推动LNG汽车的应用和发展。
目前我国LNG接收站和液化工厂发展迅速,建成和在建规划项目众多,LNG汽车加气站项目势在必行。
在建设LNG汽车加气站时,同时联系LNG汽车生产和销售商,订购LNG汽车,也可通过友好协商达成协议,在LNG汽车加气站附近建设4S店,集销售、维修保养、加气为一体,形成产业链。
据了解,LNG重型卡车的市场销售价在35万元-40万元左右。
运输企业、物流企业或个人在购买时可根据经济状况选择多种方式进行购买。
一为全资购买;
二为贷款或金融租赁方式;
此方式国内的一些大型汽车制造和销售商便可做到。
贷款的首付比例最低可到30%,金融租赁方式最低首付比例可到20%或零首付。
具有实力的大型物流企业、货运企业或客运企业可分批次购买LNG汽车,分期分批更新LNG汽车。
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