液化天然气(LNG)汽车产业浅析

液化天然气（LNG）汽车产业浅析•LNG汽车概念、技术发展历程、分类及优劣势分析；•车用天然气资源及配套情况介绍（含国内外）；•国内外各汽车厂家的LNG汽车状况；•国内外政策及法规的分析；•发展趋势展望；CompanyLogo一、车用天然气CompanyLogo车用天然气优点车用天然气VS燃油抗爆性好燃烧完全环保资源丰富经济性好安全性好CompanyLogo车用天然气CNG压缩天然气天然气加压(超过25MPa)并以气态储存在容器中,它与管道天然气的组分相同，可作为车辆燃料利用。车用天然气种类LNG液化天然气一种在液态状况下的无色流体，主要由甲烷组成，应用方式更灵活、范围更广CompanyLogo车用天然气CNG与LNG的比较CompanyLogoCNG的特性LNG的特性节约燃料费用，降低运输成本。1立方米天然气相当于1/2柴油价格节约燃料费用，降低运输成本。1立方米天然气相当于1/2柴油价格安全性高。相对空气的比重为0.6-0.7。一旦泄漏，可在空气中迅速扩散，不易在户外聚集达到爆炸极限。无毒、无腐蚀性，无致癌风险。安全性高。相对空气的比重为0.6-0.7。一旦泄漏，可在空气中迅速扩散，不易在户外聚集达到爆炸极限。无毒、无腐蚀性，无致癌风险。抗暴性好。CNG的抗暴性较燃油高40%以上，所以CNG作为汽车燃料不需添加如铅等的添加剂。抗暴性好。LNG的抗暴性较燃油高40%以上，所以LNG作为汽车燃料不需添加如铅等的添加剂。较之燃油，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，氢氧化合物减少39%，二氧化碳减少24%，二氧化硫减少90%，苯、铅等粉尘减少100%，噪音减少40%，极具环保性。较之燃油，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，氢氧化合物减少39%，二氧化碳减少24%，二氧化硫减少90%，苯、铅等粉尘减少100%，噪音减少40%，极具环保性。汽车发动机以CNG为燃料，运行平稳，噪音低。燃烧完全，无积碳，无爆震，可延长大修理时间20%以上。汽车发动机以LNG为燃料，运行平稳，噪音低。燃烧完全，无积碳，无爆震，可延长大修理时间20%以上。空白1）燃点为650℃，较燃油的燃点高；2）爆炸极限为5％-15％，-106.7℃以上的LNG蒸气比空气轻，稍有泄露立即挥发，很难形达到爆炸浓度。故无论LNG处于液态或气态均无法在一个不封闭的环境下爆炸。3）LNG的储存压力远低于CNG，避免了CNG因采用高压容器所带来的潜在危险，同时也减轻了容器自重。4）LNG低温液化后，其密度为标准状态下的600多倍，体积能量密度约为燃油的72％，是CNG的2-3倍，因而同等燃料体积下LNG的续驶里程是CNG的2-3倍，与柴油车相当。CompanyLogo车用天然气LNG车型与柴油车型燃油经济性比较CompanyLogo车型6X4LNG牵引车（340PS）6X4柴油牵引车（340PS）6X4LNG搅拌车（340PS）6X4柴油搅拌车（340PS）百公里气耗/油耗32公斤32升45公斤45升平均单价（见备注）6元/公斤7.51元/升6元/公斤7.51元/升百公里燃料消耗费用190元240元270元338元效益分析1.LNG车型较柴油车燃料消耗费用低30%以上；2.按每台车每年行驶12万公里计算，1年即可收回购车成本上的差额；按车辆使用5年计算，回报率巨大；3.随着柴油价格的不断攀升，使用LNG车型的效益会更加显著。备注：1.气价，油价参照市场平均价格2.以上数据为满载状况下的消耗量CompanyLogo车用天然气LNG发展趋势广东LNG发展国家重点项目LNG汽车性能环境与能源问题一、概述天然气是蕴藏在地层内的碳氢化合物可燃气体。主要成分甲烷（CH4）约占85%~95%，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷及少量的杂质、二氧化碳等,LNG和CNG目前天然气应用两种重要的运用方式；LNG（LiquefiedNaturalGas），即液化天然气的英文缩写。LNG是先将气田生产的天然气净化处理，再通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体;LNG储存在压力为0.1MPa左右的低温储罐内，其密度为标准状态下甲烷的600多倍，体积能量密度为汽油的72%。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右;CNG(CompressedNaturalGas)，即压缩天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成;一、LNG基本特性•1）成分•天然气主要以甲烷（CH4）为主，同时含有少量的丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）等烃类气体，氮、二氧化碳、硫化氢及微量的氢、氦、氩等非烃类气体。各个地方的天然气的形成过程不尽相同，所以成分也不完全一样。•2）性质•由于天然气的主要成分为甲烷，且各地的组成不同，其密度一般在426~470kg/m3之间，如果甲烷含量越高则密度越小。液化天然气的密度还是温度的函数，温度越高密度越小。所以阐述性质的时候主要以甲烷为主。需要准确的物性参数需要个液化天然气生产厂家提供。•3）一般外观•高纯度的液化天然气是无色、无味的透明液体。由于它的低沸点，当观察时，液体常常有强烈的沸腾；当暴露到大气中时，由于空气中水蒸气的凝结，将见到大量的蒸汽云。（一）天然气的主要优缺点优点：1.来源丰富世界储量与石油相当，但开采程度慢。我国天然气100年石油20年天然气60年石油40年世界2.燃油经济性好（1）热效率高天然气辛烷值比汽油高天然气RON和MON高达120汽油RON80~100，MON70~90可提高其许用压缩比2~4个单位。与空气的混合气形成质量好，热效率高。（2）燃料的价格较低天然气开采后的再加工成本比汽油低；新能源得到政策倾斜。3.排污少燃烧完全：CO低90%、HC低50%、微粒低40%、混合气热值低，燃烧温度低，NOx低30%；含硫量极少，SO几乎为零、SO2低70%；不含铅，铅排放为零；成分中含碳元素较少，则放热量相同时，CO2低23%。4.发动机使用寿命长制约发动机使用寿命的重要因素——腐蚀性磨损SO2和H2O生成酸，因含硫量极少，燃烧产物SO2极少。天然气以气态供入气缸，对缸壁冲刷作用小，对润滑油污染轻。5.维修费用较少发动机润滑油被稀释污染少，换油周期可延长。不含重成分加之燃烧完全，则积炭较少。缺点：1.动力性较低混合气热值低，分子变更系数小，动力性约下降20%。2.储气瓶占用空间较大天然气的容积系数比汽油大。源容积相同续驶里程被替代能容积一定续驶里程某能源的容积系数vv汽油、CNG、LNG相对汽油的容积系数分别为1、4.47、1.57。3.天然气携带性差天然气难以液化，而压缩天然气采用高压（20~25MPa）存储在高压气瓶，携带不方便。4.汽车用户的初始投资较大加装改装机件，机件成本较高。整车成本提高约15%左右。建加气站投资很大。（二）天然气汽车类型1.常压天然气汽车（NNGV）以常压气态储带天然气。因携带不便和安全隐患大，已基本被淘汰。2.液化天然气汽车（LNGV）以液态储带天然气。因液化后体积仅为标准状态下的1/625，携带方便，但液化工艺复杂。应用潜力较大。3.压缩天然气汽车（CNGV）以高压气态储带天然气。储气瓶内的高压天然气压力为20MPa，工作时经降压、计量、混合后进入气缸。CNGV是天然气汽车的主体。按储带的压力和形态按燃料供给分三类1.单燃料（CNG）汽车其发动机的燃料供给系统专为CNG燃料而设计，其结构保证气体燃料能够有效利用。2.CNG—汽油两用燃料汽车可在两种燃料中进行转换使用，设有两套燃料供给系统，利用选择开关实现两种燃料的转换，两种燃料不允许同时混合使用。3.CNG—柴油双燃料汽车用压燃的少许柴油引燃CNG和空气的混合气。该种发动机也可燃用纯柴油。两套燃料供给系统。（三）天然气汽车发展概况1860年道依茨发动机厂制造出世界上第一台气体燃料发动机，1872年天然气发动机问世。20世纪30年代意大利推出天然气汽车。近年来天然气汽车的发展速度加快。目前世界上有40多个国家在实施以天然气及液化石油气替代汽、柴油的战略计划。1986年我国四川省建成第一座加气站。目前全世界的天然气汽车已达100多万辆，加气站约3000座。从技术发展第一代机械控制或电器控制真空进气型第二代电脑闭环控制真空进气型（类似于电控化油器）第三代电脑闭环控制燃气喷射型（类似于电控汽油喷射）二、天然气汽车技术（一）压缩天然气——汽油两用燃料汽车采用定型车改装，保留原车供油系统，增加“CNG附加装置”CNG——汽车两用燃料汽车改装示意图天然气储气瓶高压截止阀压力表高压电磁阀三级减压阀压力传感器混合器空气滤清器化油器气量显示器汽油电磁阀汽油泵分电器点火线圈点火正时转换器油气转换开关充气阀2.点燃式天然气发动机动力性分析汽油车改为CNGV后，由于混合器热值低、充气量减少、分子变更系数减小，使汽车动力性下降。提高动力性的措施：1.适当增大点火提前角天然气燃烧速度缓慢，可增大点火提前角适当弥补。2.采用自适应燃料点火器点火提前角能随燃料的改变及时变化。3.降低进气温度采用喷气特别是缸内喷气。4.采用电控喷气电控喷气是天然气发动机的发展方向。5.增压（二）压缩天然气——柴油双燃料汽车喷入气缸少量柴油作为“引燃燃料”，天然气作为主要燃料。空气和天然气在缸外混合器内混合，进入气缸，被已着火的柴油点燃。CNG—柴油双燃料发动机天然气供气方式：混合器预混合式、缸外进气阀处天然气喷气式、缸内喷气式。1.CNG—柴油双燃料发动机燃料供给系统气瓶管路充气阀5.供气阀6.加热器7.高压减压阀.报警装置限压阀过滤器及开关阀低压供气管.供气量控制阀.混合器压力表低压减压器高压油泵供油量限位器燃料转换开关.18.高压油泵17.发动机（1）系统组成燃料供给系统：天然气的混合器、供气量控制阀、燃油供给机构。发动机控制和保护：天然气供给控制阀门的传动装置、工况的转换系统、天然气供给闭锁装置。天然气调节和供给系统：高压减压阀、低压减压阀、过滤器及开关阀、天然气加热器。天然气储存：气瓶、压力表、气瓶充气供气阀。