气体燃料汽车的特点

气体燃料汽车的特点气体燃料汽车的特点 一 各种气体燃料在汽车上的应用分析一 各种气体燃料在汽车上的应用分析 目前所说的气体燃料按化学成分主要有 h2 ch4 c4h10 和 co 按来源形式分氢气 天然气 液化石油气 煤气和沼气等 汽车用燃料应具备以下主要条件 燃料的资源要极大丰富 燃料的经济性要好 燃料的携带要方便 燃料燃烧后排 气污染要小 燃料的安全性 表 3 3 是作者对上述气体燃料进行的对比分析结果 其具体分 析如下 1 资源从长远观点看 天然气 液化石油气 煤气都是可耗 尽能源 氢气是由水制取并能实现能源形式的及时转化 因此 可以说是取之不尽 用之不绝的 沼气则是由各种有机物中制 取出来的 只要人类生存下去 其来源就不会断绝 2 经济性这里的经济性包含两层含义 一是燃料本身的价格 或生产成本 二是将其应用于汽车时所需设备的附加成本 从 生产成本上看 天然气最经济 液化石油气次之 沼气的制取 需要大型设备 如果只从沼气生产角度看 其造价太高 但从 城市和工业废物综合治理上看 这些投资才有价值 氢气需利 用电能制取 它实际上成为一种能量载体 它在燃烧时所释放 的能量要由更多的电能转化而来 因此 氢气只是未来其它能 源形式消耗殆尽时的主要燃料 从燃料的应用性看 由于液化 石油气在低压常温下就可液化 其运输 存储 携带方便 因 而经济性最好 其它气体由于液化极困难 因此这方面的附加 成本较高 3 携带性由于汽车是移动式工作的 其燃料是否方便携带是 很重要的 除液化石油气可以液态携带较为方便外 天然气 沼气 煤气 氢气都很难液化 如以压缩气态存储 根据它们 的标态体积热值可知在同样压力 同样容积下所能带的能量数 额 4 排污从汽车尾气排放来看 氢气燃烧后生成水 是最清洁 的燃料 天然气等由于是气态进入汽车发动机缸内 混合好 因此燃烧较完全 5 安全性燃烧的安全性有几方面考虑 一是本身有无毒性 二是是否易形成可燃混合气 三是可燃混合气界限大小 煤气 主要成分 co 是有毒气体 同时与液化石油气一样密度比空气 大 易沉积 不易逸走 因此一旦泄漏会在小范围内迅速形成 可燃混合气 因而其安全性较差 天然气 沼气 氢气均为无 毒气体 密度较空气轻 只要不是封闭空间 泄漏的气体一出 即散 很难形成可燃混合气 从可燃混合气界限来看 氢气较 大 因此天然气 甲烷 是最安全的气体燃料 从上述分析可以看出 氢气从资源和排气污染上看 是最理想 的 但由于其制取造价较高 储 运 带上技术水平要求高 因此在目前尚无法广泛应用于汽车 但在不远的将来 氢气会 愈来愈发挥其重要作用 煤气主要由煤炭和木柴制取 从目前 资源来看 煤气仅城市居民使用尚有不足 因而无法做为保有 量巨大的汽车燃料 沼气从成分上看与天然气相近 尤其是在 进行 洗气 之后 两者几乎相同 但不同的是 沼气的生产 成本高 经济性差 近年来 随着城市化规模的不断扩大 城 市垃圾 污水的处理成为共同的难题 目前国外最先进的垃圾 处理技术就是采用厌氧降解方法 综合利用 变废为宝 这样 制取沼气的费用才可能让人接受 天然气的资源 经济性 排 污 安全性等诸方面占有极大优势 因此目前是汽车的首选新 燃料 液化石油气尽管在资源上不如天然气丰富 安全性差 但由于它易于携带 与传统的液体燃料汽车更相近 因而得到 了率先发展 到目前为止 气体燃料应用于内燃机汽车上 主要是天然气和 液化石油气 因此本书以后章 节主要介绍这两种燃料在汽车 上的应用情况 二 天然气 液化石油气汽车的优缺点二 天然气 液化石油气汽车的优缺点 1 可以替代十分短缺的汽 柴油 充分利用天然气资源随着 我国国民经济的飞速发展 汽车保有量急剧增长 1995 年底我 国拥有 11oo 万台汽车 年递增率 12 到 2000 年将达到 1500 万辆 同时 我国的石油产量增长极少 产储量难有大的突破 1995 年生产了 1 亿 7 千万吨 净进口 3 千万吨 在此同时 我 国天然气的产 储量发展较快 详见第二章 因此 大力发展 天然气 液化石油气汽车是一条可行 也是必然之路 2 减少对大气的污染汽车排出的废气是当今对大气环境 尤 其是大城市里的空气污染的一种移动式污染源 在西方国塞占 城市空气污染源总量的 60 70 随着汽车数量的增加 这种 污染危害已受到整个世界的重视 先进国家均对汽车废气排放 指标作了规定 汽车尾气中的 co hc nox 及粉尘中含铅物质 能够阻碍人体内氧气和血红蛋白的结合 能致癌 对眼睛 咽 喉有刺激 在空气中形成酸雾 66 85 号含铅汽油内四乙基铅 含量达千分之一左右 若有机动车 9 万辆的城市 年耗汽油 25 万吨左右 即有 250kg 四乙基铅被汽车排放到大气中漂浮 将 严重危害人民的身体健康 天然气和液化石油气在常温下为气态 以气态进入内燃机 燃 料与空气同相 混合均匀 燃烧比较完全 可大幅度降低 co 和 hc 的排放量 彻底改善微粒排放污染 天然气和液化石油气 经净化处理后 其有害物质和含量比液体燃料也要小得多 如 s 的含量可降到 3 10 6 质量比 以下 远低于汽 柴油的 0 1 0 2 由于天然气和液化石油气火焰温度低 也会使 nox 排放量减少 此外以甲烷为主要成分的天然气是碳氢原子 比最小的烃类化合物 以产生相同热量计算 甲烷产生的 co2 也可比汽 柴油降低 15 以上 这对减小造成地球变暖的 温 室效应 也是大有好处的 3 燃料经济性好目前在全球范围内的油气差价是发展天然气 汽车的效益基础 以我国目前油气价格计算 1kg 汽油价格为 2 8 元以上 若天然气价格为 0 70 元 m3 算上压缩成本 0 4 元 m3 其经济效益是可观的 4 使用压缩天然气比汽油安全汽油具有良好的挥发性 随着 气温升高挥发性加强 汽车燃料系统从构造上看并没有十分严 密的封闭措施 尤其是在汽车加注汽油时 油箱附近空气中易 形成可燃性混合气 加之汽油燃点在 430 以内 着火界限为 1 3 7 6 遇微小火花极易着火 汽车经碰撞 翻覆或漏油 后发生火灾是常见的事故 而压缩天然气 cng 在车辆上储存在 经专门设计加工 高强度的气瓶内 传输和加注均是在严格封 闭的管道内进行 气瓶不易破坏 管路不会泄露 既使有泄漏 现象发生 由于天然气比空气轻 在空气中遇微风而被驱散 加上天然气燃点高 537 以上 着火界限为 5 15 不易形 成可燃性混合气 所以汽车用天然气不易产生火灾事故 比用 汽油更安全 5 使用性能好以天然气和液化石油气为燃料的发动机 冷起 动性能好 运转平稳 不含汽 柴油中存在的胶质 因而在燃 烧中不会产生如汽 柴油燃料中胶质产生的积炭 同样由于其 s 含量和机械杂质均远低于汽 柴油 对气缸 活塞 活塞环 气门等零部件的危害较小 气体燃料不会对机油产生稀释 因 此发动机寿命长 汽车大修里程可提高 20 以上 不用经常注 入机油和更换火花塞 比使用常规燃料节约 50 以上的维修费 用 6 天然气有较好的抗爆性天然气辛烷值高 约为 130 液化 石油气的辛烷值也在 100 左右 高级汽油的辛烷值在 96 左右 所以天然气和液化石油气不需要添加剂或加铅抗爆剂等 当天 然气应用于汽油机 可适当增大发动机压缩比和点火提前角 以提高发动机性能 7 天然气的携带性差液化石油气在较低压力下 690kpa 就可 以完全液化 因此它几乎和汽柴油同样便于车辆携带 但是天 然气却极难液化 常温下无论如何加压也不会液化 只有采用 先进的膨胀制冷过程将其冷却 n 162 才能液化 而这要求有 较高的技术 无论是液化设备还是车上储罐 造价都会较高 目前广泛采用的压缩天然气均采用高压 20 25mpa 存储在高压 气瓶内 这些气瓶导致汽车自莺加大 空间减小 同时限制了 汽车的续驶里程 8 由于气体燃料本身是气态 当采用缸外预混合方式时 就 会占据部分进入气缸的空