版权信息

探索科学杂志

主管:中华人民共和国工业和信息化部

主办:电子工业出版社 

出版:电子工业出版社

国内刊号:CN10-1148/N

国际刊号:ISSN 2095-588X

邮发代号:82-213

社长:王传臣

总编:刘九如

执行主编:来春丽 

策划总监:王   涛 

编辑部:谢   田、弓   篇

学术部:王   禹

科技部:刘蕊平

地址:北京市万寿路南口全家村288号华信大厦

电话:13716576588

QQ:1980291414

投稿邮箱:tskxzz@qq.com


最新动态

LNG和CNG作为东三省车用燃料发展方向的可行性分析

张津宣

中化石油吉林有限公司 吉林长春  130000

摘要全球大气污染物的一个重要来源就是油燃料汽车的尾气,因此,开发和普及清洁能源迫在眉睫。本文首先研究了LNG(液化天然气)和CNG(压缩天然气)的环保性。然后,以东三省车辆为例,研究了压缩天然气和液化天然气在经济性和安全性上的可行性,认为液化天然气的安全性和经济性要高于也说天然气,适合在东三省地区实施。最后,笔者根据东三省实际情况,提出了关于液化天然气项目实施的几点问题,并预测了该项目的发展前景。

关键词液化天然气,东三省,压缩天然气,车用燃料


随着全球大气污染程度的上升,全世界的能源结构逐渐开始转变,使得一次能源消费中天然气所占比例愈发增多。尤其是天然气作为燃料具有环保、无公害等特征,促进了天然气在民用、汽车以及发电领域的发展及应用,从而替代石油、煤炭等污染燃料。在汽车燃料应用方面,天然气有效降低了尾气排放的有害物质,成为解决城市空气污染的有效途径。当前研究来看,汽车燃料中天然气的应用主要是LNG(液化天然气)和CNG(压缩天然气)两种形式。压缩天然气的应用在全球部分已经得到普及,且具有成熟的技术,在我国很多城市都在普及压缩天然气作为汽车燃料的技术,且取得了一定的社会、环保及经济效益。随着天然气应用技术的发展,液化天然气的安全性、经济性和环保性会发挥出更多的优势。

1.天然气的环保性

天然气的主要成分为甲烷,同时含有少量的He、N2H2S和CO2等气体,燃烧充分、易燃易爆,且燃烧后不产生杂志或炭黑,被称为“绿色燃料”。典型的天然气沸点温度为-162.33℃、临界压力5.31MPa、临界温度-75.21℃、分子量16.803,标准状态下天然气液体密度为0.431kg/L、气体密度0.7096kg/L。

车用压缩天然气燃料就是将原料天然气经过脱水、脱硫处理后,经过加压设备转入压力罐的可燃性气体。相对于传统的汽油、柴油等汽车燃料相比,天然气降低了燃烧后硫化物的排量,因此,大大降低了尾气对大气环境的污染。文献研究可知,相比汽油来说,甲烷燃烧后二氧化硫降低90%、二氧化碳降低25%、氮氧化物降低40%、碳氢化合物降低70%、一氧化碳降低98%。用在汽车燃料上,甲烷的辛烷值为高于120,有效降低了发动机产生的噪音,同时还具有一定的抗暴性能。

液化天然气是天然气经过脱水、脱硫处理后,在深冷环境下形成的-162.33℃、102.401kPa的液体。经过脱硫和深冷后,天然气原料中的杂质和有害物质基本被清除,因此,比压缩天然气具有更高的纯度,燃烧后的环保效果更加显著。

2.天然气作为东三省车用燃料的经济性和安全性

2.1经济性对比 压缩天然气和液化天然气的经济性主要是由气瓶质量、体积以及天然气的价格来决定的。压缩天然气在30MPa状态下,其体积是标准气态的1/250,液化天然气经过深冷后其体积为标准气态下的1/625,也就是说2.5立方米的30MPa压缩天然气体积相当于1立方米的液化天然气体积;2.5个80L气罐所装压缩天然气的气体量相当于1个80L气罐所装液化天然气的气体量。因此,在气罐按照空间和气罐自身质量来说,液化天然气比压缩天然气具有很多优势,而且更加便于储存和运输。

从价格来看,东三省地区1L液化天然气的售价为1.025元,其热值相当于0.638立方米的压缩天然气,经过压缩后压缩天然气的等值价格为1.098元,两者价格差异很小。

那么LNG与燃油相比,经济型如何呢:以360马力重卡年行驶10万公里、百公里油耗40升测算,年燃料成本按如下:燃油成本=(10万公里/100)*40升/百公里*7.5元/升=30万元LNG成本=(10万公里/100)*45/百公里*5.0元/方=22.5万元综上说明:货车使用LNG较使用柴油的燃料成本节省25%。

此外,由于东三省地区寒冷,尤其是进入秋冬季节,很多区域达到零度以下,在这种温度下常规的汽车动力电池续航能力大大下降,有的可能会下降标准续航里程的三分之一。因此,电池作为汽车能源在东三省地区具有很多不确定因素,如低温续航能力、充电时间、电池寿命等等,相对LNG来说,其可行性不明确。

2.2安全性对比 压缩天然气属于易燃、易爆、高压气体,用在汽车上有可能会引发危险。笔者经过研究发现,一个80L的25MPa的压缩天然气罐,发生物理爆炸会产生4.226MJ的能量,2.5个80L压缩天然气罐爆炸产生10.369MJ的能量。

而储存液化天然起得气罐大多属于隔热性良好的气瓶,同时经过结构和流程设计,其安全性大大提高。笔者经过研究发现,一个容量80L的气罐,装满液化天然气并设定其最高压力为0.85MPa情况下,爆炸只产生1.403MJ的能力。

由此可见,由于东三省温度要低于其他地区,压缩天然气和液化天然气用在东三省车辆上,相对安全性要更好,但经济性和安全性来说,液化天然气更具优势,液化天然气的可行性更好。

3.LNG燃料在东三省的发展前景

2002年,全国第一辆液化天然气公交车在北京改装完成,经过多年的实践和摸索,液化天然气燃料已经在北京公交车上得到普及。该案例的成功为东三省车辆燃料调整的战略提供了可行性,同时也验证了液化天然气作为车辆燃料的优势。但对于东三省来说,普及LNG燃料还存在一些需要解决的问题。

3.1需要解决的问题

1)东三省地区的液化天然气加气站或油气混合加油站数量较少,因此,需要加速液化天然气加气站的建设,并规范液化天然气燃料的相关技术标准。

2)东三省现有加气站的关键设备进口化严重,价格昂贵。如车用液化天然气储存罐、液化天然气售气机、液化天然气泵等,在未来的发展中要集中研发这些关键设备,使其逐步国产化,降低成本。

3)努力吸收先进国家液化天然气相关技术及经验,尽早定型液化天然气的加气枪、充装接头的尺寸和形式,使其更加普及化。避免生产企业各自为战,配件不通用,成为阻碍液化天然气发展的瓶颈。

3.2发展前景 液化天然气或油气混合作为东三省车辆清洁燃料的前景非常可观,其在未来汽车能源发展中也起到了很大的作用。我国长沙、乌鲁木齐、上海以及北京地区,液化天然气燃料项目的实施和经验来看,东三省地区要经过前期的调研,总结成功案例的实施过程和教训,针对自身特点,开发适合较冷地区的液化天然气技术项目。

4.结论

随着全球能源结构的调整和我国清洁能源战略的演变,液化天然气工业会得到更大的发展,液化天然气技术也会作为重要能源在各地区进行普及,势必会加速液化天然气车用燃料的发展。因此,东三省地区实施车用液化天然气项目具有很大优势和机遇,前景可观。  

参考文献

[1]夏少华.重型车用天然气发动机技术分析[J].现代车用动力,2018(02):1-6.

[2]邵长胜,王谦,陈广平,谭小强,戴礼明,韩丹.天然气/柴油双燃料射流喷射及其相互作用试验[J].内燃机学报,2018,36(03):214-221.

[3]李丽丽,赵武云,谭文胜,王二化.基于SolidWorks的天然气-柴油双燃料发动机设计与试验[J].浙江农业学报,2018,30(03):461-469.

[4]杨强,酒明慧,李斯特,张铭益,薛洪江.天然气中CO_2组分变化对双燃料燃烧室性能影响研究[J].舰船科学技术,2018,40(03):72-75.

[5]冯立岩,翟君,杜宝国,隆武强.中国气体燃料资源及开发利用前景展望[J].天然气工业,2014,34(09):99-106.




上一篇:探索科学杂志-建筑工程管理模式创新探究
下一篇:探索科学杂志-低空空域城市环境下的无人机
版权信息

探索科学杂志

主管:中华人民共和国工业和信息化部

主办:电子工业出版社 

出版:电子工业出版社

国内刊号:CN10-1148/N

国际刊号:ISSN 2095-588X

邮发代号:82-213

社长:王传臣

总编:刘九如

执行主编:来春丽 

策划总监:王   涛 

编辑部:谢   田、弓   篇

学术部:王   禹

科技部:刘蕊平

地址:北京市万寿路南口全家村288号华信大厦

电话:13716576588

QQ:1980291414

投稿邮箱:tskxzz@qq.com


最新动态
论文范文

探索科学杂志-LNG和CNG作为东三省车用燃料发展方向的可行性分析

LNG和CNG作为东三省车用燃料发展方向的可行性分析

张津宣

中化石油吉林有限公司 吉林长春  130000

摘要全球大气污染物的一个重要来源就是油燃料汽车的尾气,因此,开发和普及清洁能源迫在眉睫。本文首先研究了LNG(液化天然气)和CNG(压缩天然气)的环保性。然后,以东三省车辆为例,研究了压缩天然气和液化天然气在经济性和安全性上的可行性,认为液化天然气的安全性和经济性要高于也说天然气,适合在东三省地区实施。最后,笔者根据东三省实际情况,提出了关于液化天然气项目实施的几点问题,并预测了该项目的发展前景。

关键词液化天然气,东三省,压缩天然气,车用燃料


随着全球大气污染程度的上升,全世界的能源结构逐渐开始转变,使得一次能源消费中天然气所占比例愈发增多。尤其是天然气作为燃料具有环保、无公害等特征,促进了天然气在民用、汽车以及发电领域的发展及应用,从而替代石油、煤炭等污染燃料。在汽车燃料应用方面,天然气有效降低了尾气排放的有害物质,成为解决城市空气污染的有效途径。当前研究来看,汽车燃料中天然气的应用主要是LNG(液化天然气)和CNG(压缩天然气)两种形式。压缩天然气的应用在全球部分已经得到普及,且具有成熟的技术,在我国很多城市都在普及压缩天然气作为汽车燃料的技术,且取得了一定的社会、环保及经济效益。随着天然气应用技术的发展,液化天然气的安全性、经济性和环保性会发挥出更多的优势。

1.天然气的环保性

天然气的主要成分为甲烷,同时含有少量的He、N2H2S和CO2等气体,燃烧充分、易燃易爆,且燃烧后不产生杂志或炭黑,被称为“绿色燃料”。典型的天然气沸点温度为-162.33℃、临界压力5.31MPa、临界温度-75.21℃、分子量16.803,标准状态下天然气液体密度为0.431kg/L、气体密度0.7096kg/L。

车用压缩天然气燃料就是将原料天然气经过脱水、脱硫处理后,经过加压设备转入压力罐的可燃性气体。相对于传统的汽油、柴油等汽车燃料相比,天然气降低了燃烧后硫化物的排量,因此,大大降低了尾气对大气环境的污染。文献研究可知,相比汽油来说,甲烷燃烧后二氧化硫降低90%、二氧化碳降低25%、氮氧化物降低40%、碳氢化合物降低70%、一氧化碳降低98%。用在汽车燃料上,甲烷的辛烷值为高于120,有效降低了发动机产生的噪音,同时还具有一定的抗暴性能。

液化天然气是天然气经过脱水、脱硫处理后,在深冷环境下形成的-162.33℃、102.401kPa的液体。经过脱硫和深冷后,天然气原料中的杂质和有害物质基本被清除,因此,比压缩天然气具有更高的纯度,燃烧后的环保效果更加显著。

2.天然气作为东三省车用燃料的经济性和安全性

2.1经济性对比 压缩天然气和液化天然气的经济性主要是由气瓶质量、体积以及天然气的价格来决定的。压缩天然气在30MPa状态下,其体积是标准气态的1/250,液化天然气经过深冷后其体积为标准气态下的1/625,也就是说2.5立方米的30MPa压缩天然气体积相当于1立方米的液化天然气体积;2.5个80L气罐所装压缩天然气的气体量相当于1个80L气罐所装液化天然气的气体量。因此,在气罐按照空间和气罐自身质量来说,液化天然气比压缩天然气具有很多优势,而且更加便于储存和运输。

从价格来看,东三省地区1L液化天然气的售价为1.025元,其热值相当于0.638立方米的压缩天然气,经过压缩后压缩天然气的等值价格为1.098元,两者价格差异很小。

那么LNG与燃油相比,经济型如何呢:以360马力重卡年行驶10万公里、百公里油耗40升测算,年燃料成本按如下:燃油成本=(10万公里/100)*40升/百公里*7.5元/升=30万元LNG成本=(10万公里/100)*45/百公里*5.0元/方=22.5万元综上说明:货车使用LNG较使用柴油的燃料成本节省25%。

此外,由于东三省地区寒冷,尤其是进入秋冬季节,很多区域达到零度以下,在这种温度下常规的汽车动力电池续航能力大大下降,有的可能会下降标准续航里程的三分之一。因此,电池作为汽车能源在东三省地区具有很多不确定因素,如低温续航能力、充电时间、电池寿命等等,相对LNG来说,其可行性不明确。

2.2安全性对比 压缩天然气属于易燃、易爆、高压气体,用在汽车上有可能会引发危险。笔者经过研究发现,一个80L的25MPa的压缩天然气罐,发生物理爆炸会产生4.226MJ的能量,2.5个80L压缩天然气罐爆炸产生10.369MJ的能量。

而储存液化天然起得气罐大多属于隔热性良好的气瓶,同时经过结构和流程设计,其安全性大大提高。笔者经过研究发现,一个容量80L的气罐,装满液化天然气并设定其最高压力为0.85MPa情况下,爆炸只产生1.403MJ的能力。

由此可见,由于东三省温度要低于其他地区,压缩天然气和液化天然气用在东三省车辆上,相对安全性要更好,但经济性和安全性来说,液化天然气更具优势,液化天然气的可行性更好。

3.LNG燃料在东三省的发展前景

2002年,全国第一辆液化天然气公交车在北京改装完成,经过多年的实践和摸索,液化天然气燃料已经在北京公交车上得到普及。该案例的成功为东三省车辆燃料调整的战略提供了可行性,同时也验证了液化天然气作为车辆燃料的优势。但对于东三省来说,普及LNG燃料还存在一些需要解决的问题。

3.1需要解决的问题

1)东三省地区的液化天然气加气站或油气混合加油站数量较少,因此,需要加速液化天然气加气站的建设,并规范液化天然气燃料的相关技术标准。

2)东三省现有加气站的关键设备进口化严重,价格昂贵。如车用液化天然气储存罐、液化天然气售气机、液化天然气泵等,在未来的发展中要集中研发这些关键设备,使其逐步国产化,降低成本。

3)努力吸收先进国家液化天然气相关技术及经验,尽早定型液化天然气的加气枪、充装接头的尺寸和形式,使其更加普及化。避免生产企业各自为战,配件不通用,成为阻碍液化天然气发展的瓶颈。

3.2发展前景 液化天然气或油气混合作为东三省车辆清洁燃料的前景非常可观,其在未来汽车能源发展中也起到了很大的作用。我国长沙、乌鲁木齐、上海以及北京地区,液化天然气燃料项目的实施和经验来看,东三省地区要经过前期的调研,总结成功案例的实施过程和教训,针对自身特点,开发适合较冷地区的液化天然气技术项目。

4.结论

随着全球能源结构的调整和我国清洁能源战略的演变,液化天然气工业会得到更大的发展,液化天然气技术也会作为重要能源在各地区进行普及,势必会加速液化天然气车用燃料的发展。因此,东三省地区实施车用液化天然气项目具有很大优势和机遇,前景可观。  

参考文献

[1]夏少华.重型车用天然气发动机技术分析[J].现代车用动力,2018(02):1-6.

[2]邵长胜,王谦,陈广平,谭小强,戴礼明,韩丹.天然气/柴油双燃料射流喷射及其相互作用试验[J].内燃机学报,2018,36(03):214-221.

[3]李丽丽,赵武云,谭文胜,王二化.基于SolidWorks的天然气-柴油双燃料发动机设计与试验[J].浙江农业学报,2018,30(03):461-469.

[4]杨强,酒明慧,李斯特,张铭益,薛洪江.天然气中CO_2组分变化对双燃料燃烧室性能影响研究[J].舰船科学技术,2018,40(03):72-75.

[5]冯立岩,翟君,杜宝国,隆武强.中国气体燃料资源及开发利用前景展望[J].天然气工业,2014,34(09):99-106.