汽车气体燃料的历史回顾及现状.docx
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汽车气体燃料的历史回顾及现状
汽车气体燃料的历史回顾及现状
汽车气体燃料的历史回顾及现状
一
.气体燃料历史回曩
18世纪宋到19世纪初,法国和英国已开始利用气体作街道照明的能源,人们把这种可燃
气体州做”光源气.1801年,挂国人费?
列宾建议用光源气体作内燃发动机的燃料.从
1861年起,法国人白?
刘努阿尔把光源气甩作固定式内燃机的燃料.到了20世纪30年代,光
源气在西欧各国和苏联得到广泛应用.1930年,莫斯科市内用于照明的光源气已占该市气体
生产总量的8.6,每年约300万立方米.法于1872年用光源气作汽车内燃发动机的燃料使
用.由于第一次世界夫战期间石油燃料严重不足,l915年到1916年,在汽车运输中,不仅使
甩了光源气,还使用了哭然气.而在汽车上广泛并系统地使用压缩天然气作燃料是1925年以
后才实现的.许多试验结果表明,利用压缩天然气作汽车燃料是令人满意的.以后,欧州各
国开始大批量生产气罐汽车,还修建了许多加气站.这些加气站把气体压缩到20兆帕后,加
刊汽车的压缩瓶中供汽革使用.在此期闻,德国,丹麦,罗马尼亚,南斯拉夫,挪威,瑞
典,芬兰以及意大利等国也开始使甩压缩天然气作汽车燃料.其中,意太利取得虽大成功,
已把天然气用作载赞汽车和公共汽车的燃料,1940年度用量达到5000万立方米.二次世界尤
战以后,意大利大部分汽车都装备了可卸式气罐.
苏联甩焦炉煤气生产压缩天然气作发动机燃料的第一批加气站,于1939年在梅里托波尔
和离尔洛夫市建成.同年,莫斯科气站也建成投产.其他城市也先后划建了许多气站.后因
战争爆发使计划投能实现.50年代这项计划得以继续进行并建成了30个较大型的加气站,可
为4万辆汽车加气.6O年代,由于苏联东部地医发现了大油田,影响了气站的建设.已建成
的气蛄运淅关闭.但到蚰年代初期,苏联仍有里沃夫和别尔吉切夫等城市的气站仍在使用.
在世界能源危机期间,人们对使用天然气作汽车燃料的兴趣愈加浓烈,许多国家都制定
并实施了汽车发动机代用燃料计划.汽车使用气体燃料,可大大悼低排气中的有毒物质,这
也是促进汽车采用气体燃料的一个重要原因.基于上述原因,许多国家都加快了汽车使用气
体作燃料的转化工作,包括在柴油发动机上使用气体燃料.法国和联邦德国在0年代试验成
功改燃气体燃辫的公共汽车意大利于8o年代初也生产出以汽体作燃料的汽车.除美国,意
大利.法国等发达国家外,不少发展中国家也制定了用气体作汽车燃料的国家计划.其中,
新西兰取得了令人注目的成果.新西兰从19}’9年开始实施一项计划,到1985年将用天然气代
替现有的发动机所消耗石油燃料的50.1982~1985年问,新西兰有15万辆汽车,使用压缩
天然气作燃料的,主要是小客车.到l990年,甩天然气作燃料的汽车增加到200万辆.在加
拿大,用压缩天然气作燃料的汽车数量,1982年为5万辆,1983年为10万辆,1985年达到50
万辆,占汽车总保有量的4.荷兰约有45万辆汽车以液化石油气(丙烷一丁烷)作燃料.
法国现有5万辆汽车以掖化石油气作燃料,1.57/辆汽车以压缩天然气作燃料,到199{)年,
以气体作燃料的汽车数量将达到30万辆.
美国,澳大利亚,巴西,阿根廷,丹麦等国,也正在实行以天然气和液化石油气代替传
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统发动机燃料的计划.1980~,全世界以压缩天然气作汽车燃料的各种汽车总计为4o万辆.
根据外国评定,行驶同样的里程,以天然t作燃料的汽车,其能耗单价分别比甩汽油和柴油
的能耗价低59和43.
目前,生产和利用以气体作汽车燃料的趋势又出现新的高潮.在此形势下,原已不被重
_锟的光源气和低热值气体已成为苏联发展气体燃料工业的基础,其他国家主要是利用天然
气.从60年代初以来,世界各国又加强了液化气设备的研究开发工作,特别近年,更侧重液
化天然气的开发工作,每年使用液化天然气的数量已超过400亿立方米.
二,发动机的代用燃料
事实上,从汽车化纪元一开始,人们就一直在探讨石油储量这样一个问题.1920年曾有
人予言,美国将要发生石油危机.虽然lO年后,石油开采量增加一倍多(年产量9000万吨到
2亿吨),而且在30年代经济危机时期却出现了石油过剩问题.苏联到l930年石油开采量为
1400万吨,在360万吨出口的石油产品中,汽油占3O蛭右.出于实施拖拉机化和汽车化计
划,使石油开采量骤增.到1953年,苏联汽车拖拉机燃料需要量达1800万吨,汽油为1220万
吨.尽管石油开采量和石油产品得到迅速发展,但是列宁格勒内燃发动机试验室仍然研制出了
气体发动机汽车,这种汽车在苏联许多地区都显示了广阔的发展前景.
在此期间,在所有发达国家都成功地开发了用煤,油田页岩及天然气生产台成汽油的生
产工艺,并将其用在汽车运输上.作为汽车代用燃料,除了合成气体外,还有甲醇,以及甲
醇,乙醇与各种不同标号汽油的混舍物.在此之前,还考虑了用电能作汽车的代用燃料.
和汽车代用燃料的开发使用有密切关系的问题,是一次矿物能源(石油气体燃料
煤等)的利用效率及其为用户的提供方式.其中,能量损失最小的方式,是直接以气体状态
用普通管线(压力7.5兆帕以下或高压管线(压力l0兆帕以上)来输送气体燃料.
一
次矿物能源的储量是有限的,把气体燃料转换成甲醇并不合算.但是在现代工艺高度
发达的今天,虽然损失比较大,能把一次能源转换成其他能源有时也是台算的.根据计算表
明,以液态形式运送气体燃料,其中包括用飞机运送,比利用管道输送气体燃料要经济得
多.气体转换成甲醇也具有同样效益,虽然能量损失较大,但是甲醇提供给用户既方便叉便
宜,可以补偿转换过程的能量损失.
各种代用燃料使用性质如表l所示.从中可见,压缩天然气汽车和电瓶车(电动汽车)
表l各种代用燃料的使用性质
汽车重量(kg)行程储备车速能耗加燃料时归
燃料类别
座位数(km)(km/h)(kwh/kin)(分钟)
汽油1600/6550901.07
压缩天然气1~oo/6170900.915~10
液化天然气1600/655090O.89●
丙烷1600/6550900.9l
电能1800/7040~50O.475O0~1000
的行程储备和加燃料时间指标都不如其他汽车好.汽油,液化天然气和丙烷的加燃料时间大
致相同.所有使用气体的汽车都比汽油车经济,这是由于它们的压缩比高的缘故.其中,又
以液化天然气最经济,其甲烷含量高,不燃成分(氮)的含量却比较低.气体燃料最大的一
个特点,是排放物中有毒物质含量少(表2).电动车的生态学指标虽好,但只是表面现
象,因为电动车所用的电能在生产过程中释放大气中的有害物却是非常产生的,换算成单位
行程的有害排放物,电动车要比气体燃料汽车高得多L表3).
表2小客车使用汽油和甲烷时发动机试验结果
燃料采用甲烷时指标下降自
指标
汽油甲烷
最大功率kw35.3l32.5~8.O
(提前角)(1o.)(16.1
托耗kwh/km1.04510.91~l2
排放物g/km
HC0.535,0.408~24
CO10.3l3.56~65
No0.332f0.231~30
表3代用燃料的生态学特性
l排放大气中的有害物g/km
髌料类别lHcCON0xSOxJ其他
汽油.10.275.92.61.210.18
镤e0.O3O.150.110.018
热电厂电能10.030.1121.8f0.05
和汽油机比,天然气在发动机燃烧中产生的Hc减少1/2,一氧化碳减少量为汽油机
的112oo,氧化氪减少1/7,硫和其他物质下降1/lo.热电厂排放物中硫氧化合物含
量提高,也是形成酸雨的原因,对环境污染严重,是发展电动汽车的主要障碍.汽车运
输,其排放物含有的氪,碳的氧化物,还有其他有机化合物,造成严重大气污染(袁4),
而改用天然气却是改善大气环境最有效的措施之一.
一
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表4天然气与其他燃料对环境污染的比较()
SO2NOx{COCH灰尘
大气污染来源其天其天j其『天其天』垂然然笔l他f笔他气他气他
汽车运输30500—78?
1087.6O1..
电厂和热电中心63O30510.401.2O
炼钢企业l4O41J2i.0J09.2O
工业妒20O640.4l02.00
总计l00O90101100010OOlOOIO
I
根据各个国家的气体工业,尤其是输气管道和供气网络的发展水平,直接影响着改用天
然气汽车的规模.据联台国欧州年报统计,苏联,意大利和美国用于汽车运输的气体燃料所
占比重最大,为—:
类国家.苏联主要是用天然气,美国以液化石油气为主,意大利液化石油
气用蕈为天然气的3倍.属于第二类国家有联邦德国,法国和匈牙利.前二个国家主要使用
液化石油气,匈牙剃主要利用天然气.介于上述两类之间的国家是加拿大,主要使用液化石
油气.随着供气网络里程的延长,气体燃料在英国,联邦德国,法国和加拿大及经互会一些
成员国,也得弼镊快的发展.在日本,天然气和其他碳氢化台物一样,是以液化形式用船运
输的.尽管液化天然气比石油便宜,但还没有用作汽车燃料,原因是供气管线网发展缓慢.
与之相反,液化石油气虽然价格高于石油,却作为汽车燃料被广泛使用.欧州各国也出于同
样原因,多是以液化石油气或其主要成分(丙烷,丁烷)作为汽车燃料来使用.在美国主要使用
液化石油气作汽车燃料,到1990年,丙烷用量已超过4O0万吨,用丙烷作燃料的汽车达5O万
辆(表5).在欧州和美州,液化石油气的价格为汽油价格的60.近几年,苏联所用代用
燃料之中,擐多的是披化石油气,压缩天然气和液化天然气.从使用观点看,液化天然气和
压缩天然气只是保管方甚不同,与压缩天然气比较,液化天然气能减少燃料系统金属材料用
量,提高汽车有效载重量,且增加一次加燃料的行驶里程,大大减少气罐的压力,所以提高
了使用的安全性.
表5l976一l990年美洲国索用丙烷作汽车燃料的需用量(万吨/年)
加拿大
美国
墨西哥
和文译自苏《气体燃料在运输车辆上的应用绍武校
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