1、1我国城市液化天然气加气站的发展前景【摘要】本文分析了各种燃气汽车的比较，阐明了液化天然气加气站的运行现状以及发展优势，最后强调了，其在我国的发展趋向。 【关键词】 城市液化天然气加气站 燃气汽车 发展前景 中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 日益严重的环境问题与能源危机促使人们不断加大对车用发动机替代燃料的研究力度, 燃气汽车因其经济性与环保性在替代燃料汽车中备受关注。本文比较了各种燃气汽车的特性, 认为液化天然气汽车的综合性能优于目前的压缩天然气与液化石油气汽车, 为此着重分析了液化天然气汽车在我国汽车领域推广的可行性和必要性。 二、各种燃气汽车的比较 我们将液
2、化天然气( LNG )汽车与压缩天然气( CNG ) 汽车、液化石油气( LPG) 汽车进行一个比较 : 用 LPG 作汽车的燃料 , 可以大大地减少汽车尾气中 CO、HC、NOx 对大气的污染, 几十年来被世界各国广泛地推广应用。20 世纪 90 年代以来, 随着天然气的开发利用和发展, 在天然气管网附近建设天然气压缩站, CNG 汽车也有较大的发展, 目前世界上使用较多的是 CNG 汽车。但 LPG、CNG 汽车均存在许多不足, 制约了其规模化发展。制约 LPG 汽车发展的主要因素有:车用 LPG 的气质要求高, 国内专用气源不充足; 其燃烧排放效果比汽油好, 但 LPG 组分不纯时, 其
3、2排放效果很差, 甚至不如汽油;LPG 价格地区差异大且不稳定, 有时高于燃油价格; 安全性较差。而 CNG 汽车的主要制约因素有 : 车用高压钢瓶自重大, 燃料能量密度低 , 连续驶里程短, 几乎每天都要加气; CNG 加气站占地多, 安全距离要求大, 且有噪音污染, 在城市内布站困难; 建站投资大, 天然气增压成本高; 加气站不能脱离天然气管网建设, 难以网络化布点。随着我国液化天然气工业的发展, 用 LNG 供作汽车燃料的优越性会在今后的研究开发和应用中充分发挥出来。 LNG 汽车的优越性在于：一是 LNG 能量密度大。LNG 是天然气经净化处理后低温液化而成, LNG 存储密度是标准状
4、态下体积的 1 /625, 同样容积的 LNG 车用罐装载的天然气是 CNG 储气瓶的 2. 5 倍, 汽车续驶里程长(可达 400km 以上)。目前国外大型 LNG 货车一次加气连续行驶里程为 1 000 1 300km, 非常适合长途运输的需要。二是运输方便。液态的 LNG 可用专用槽车远距离运输, 经济可靠, 建设 LNG 汽车加气站不受天然气管网的制约, 只要找到 LNG 气源就可以建站。三是液化天然气比压缩天燃气更纯净, 尾气排放性能优于 CNG 尾气排放性能, 与汽柴油车比,LNG 汽车的有害排气又降低约 85%, 被称为真正的环保汽车。四是LNG 安全性能好, 其着火点为 650
5、, 比汽油、柴油、LPG 的着火点都要高, LNG 泄漏与空气混合的爆炸极限为 5% 15%, 比重为空气的一半, 稍有泄漏很快在空气中挥发扩散。而 LPG 的爆炸极限为 2. 4% 9. 5%, 着火点为 465 , 气化后密度大于空气, 泄漏后不易挥发扩散。五是可将LNG 用泵升压汽化后转化为 CNG, 对 CNG 汽车加气,而不需要提供 CNG 专用压缩机。六是建站投资少, 占地少, 无大型动力设备 , 运行成本低, 3加气站无噪音。 三、LNG 加气站的运行现状 卸车时, 一般由卸载泵将槽车内的 LNG 卸至储罐; 加气时储罐内部分 LNG 压入到高温蒸发器中加压 , 然后与低温泵抽出
6、的另一部分 LN G 混合, 再通过 LNG 分送器向汽车加 LNG。加气站的低温储罐有液位保护系统、防泄漏系统和自动调压系统, 加气能有计量加气或定量加气, 低温泵可实现 3 挡变频调速, 以实现低速循环、加气及储罐上进液功能。典型 LNG 加气站的加气能力( 气态) 为每天 1. 2 2. 4 万 m3 , 可为50 100 辆 LNG 汽车( 公交车)加气, 每辆汽车的加气时间 5 10 min; 加气机的加气压力 1. 2 MPa, 计量精度为 1. 0%。加气站设备的主要包括 LNG 槽车、LNC 储罐、调压气化器、LNG 低温泵、加气机及供客户调换 LNG 车载系统。 LNG 槽车
7、目前单台最大容积为 37 m3 , 槽车设计压力0. 8 MPa,运行压力 0. 3 MPa。LNC 储罐由内、外壳组成, 采用真空粉末绝热技术, 目前最大可做到 200 m3 , 但大多为 100 m3 以下。调压气化器是空温式气化器。LNG 车载瓶目前国内可生产 3 种规格 45L, 300 L 和 410 L, 分别用于轿车、中型车和公交车。 四、LNG 加气站的优势 近年来，随着科技的发展，LNG（液化天然气）这种新的供气方式逐步发展起来， 世界各国大力推广 LNG 汽车和加气站， 其中美国有逾 60 座 LNG 汽车加气站和逾 3000 辆 LNG 汽车，在 LNG 车用技术上处于领
8、先位置。LNG 汽车不但适用于城市公交车，也适用于出租车和大型货运车辆，尤其是长途运输车辆。LNG 汽车和加气站技术的关键在于 LNG 的储4存和运输，因为-162 的温度对 LNG 设备有一些特殊要求，因此其技术难度较 CNG 和 LPG 都大。但从一些发达国家的应用来看，LNG 汽车和加气站技术是完全成熟的。目前，LNG 加气站的主要设备如低温常压储罐和空温式气化器等， 国内生产厂家已掌握了有关核心技术，可大批量生产。 作为车用燃料，LNG 具有以下优点: 1、能量密度大 同样容积的 LNG 车用储罐装载的天然气是 CNG 储气瓶的 3 倍。出租车加一次气，足够一天使用，提高了出租车的经济
9、效益。 2、运输方便 在陆上，通常用 2050 m3(可储存 13 万标准立方米天然气)的汽车槽车，将 LNG 运到 LNG 汽车加气站。运输成本较 CNG 有较大的下降。 3、排放物污染小 LNG 汽车的排放效果要优于 CNG 汽车。与燃油汽车相比， LNC 汽车污染物的排放量大大降低，被称为真正的环保汽车。 4、运行压力低，安全性能好 LNG 的运行压力为 0.3MPa,较之 CNG 低很多，因超压及撞击而爆炸的危险性相应小很多。但因 LNG 属于低温液体（-160 ）因而对气瓶及管路的保温及材质有较高要求，价格相应较贵。 5、经济效益显著 由于 LNG 的价格比汽油和柴油低，又由于 LN
10、G 燃烧完全，不产生积碳，不稀释润滑油，能有效减轻零件磨损，延长汽车发动机的寿命，所5以 LNG 的经济效益显著。 五、液化天然气在我国的发展 1、LNG 汽车经济性 LNG 的热值是柴油的 1. 23 倍, 价格却只有柴油的 1 /2, 因而是极有前景的代用燃料。根据天然气燃烧特性和运行试验结果,1Nm3 天然气的行驶里程等效于 1. 2L 汽油。汽油( 93# ) 按 5. 09 元/L 计算, 天然气零售价以北京天然气零售价为参考, 为 2. 05 元/Nm3。计算如下: ( 1. 2 5. 09 - 2. 05) /1. 2 5. 09 = 66. 4%。因此, 使用 LNG 作燃料比
11、汽油便宜 66. 4%,具有低成本的优势。每车按年运行 50 000km 计算,小型车年耗油约 4 500L, 中型车耗油约 1 1 0 0 0 L, 大型车耗油约 17 000L, 则使用 LNG 时分别可节约燃料费计算如下: 小型车为:450 0L 5. 09 元/ L 6 6. 4% =15 208. 92 元。中型车为: 11 000L 5. 09元/L 66. 4% = 37 177. 36 元。大型车为: 17 000L 5. 09 元/L 66. 4% = 57 455. 92 元。LNG 汽车改装件投资略高于 CNG 汽车, 完全国产化后小车为 1. 2 万元, 中型车 1.
12、5 万元, 重型车 2. 2 万元。则小型车的投资回收期为 3 7. 5 年, 中型车为 1. 6 4 年, 大型车为 1. 7 3. 6 年。根据天然气汽车的特点, 使用天然气时还可延长发动机寿命, 降低发动机的维修费用 50% 以上, 因此,LNG 汽车的实际投资回收期比上述投资回收期短 30% 40%。 2、LNG 汽车加气站经济性 LNG 汽车加气站规模可大可小, 投资额差异大, 以一座日售气 10 000Nm3 的综合式 L- CNG 加气站为例, 如全采用国产设备 , 总投资约6250 万元(单一 LNG 站约 180 万元) , 动力不超过 10kW, 人员不超过 10 人。以年
13、售气 300 104Nm3 计, 年总经营成本约为 60 万元, 当 LNG 进价与零售价价差保持 0. 4 元/Nm3 时, 年利润约为 60 万元, 4 年可收回投资。 结论 与现有的 CNG 与 LPG 汽车相比, LNG 汽车具有更为突出的优点, 易于规模化发展，用 LNG 作为车用燃料资源有保障, 技术上可行, LNG 价格与汽柴油相比具有较大优势, LNG 汽车加气站投资少, 汽车改装费用适中, 因而具有广阔的发展空间应尽快完善 LNG 汽车体系中各项技术标准的编制工作并颁布执行, 推动我国液化天然气汽车事业的快速发展。 【参考文献】 1 张抗. 调整方向、促进我国天然气工业的持续发展 J. 天然气地球科学, 2003, 14 ( 05) 327 2 蔡文娟, 罗东晓. 广州市燃气汽车的发展方向 J. 煤气与热力,2006, 26 ( 06) 3 王彦超, 魏广荣等. 液化天然气汽车技术及存在问题探讨 J 能源工程, 2003, ( 01) 4 华贲, 熊标. 加速开发中国 LNG 汽车产业链 J. 中外能源, 2007,( 12): 12 15
