LNG作運(yùn)輸工具燃料

1、lng作運(yùn)輸工具燃料 一、lng汽車對于傳統(tǒng)汽車燃料給環(huán)境尤其是城市大氣造成的污染，許多國家除了采取加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級、嚴(yán)格排放法規(guī)等措施外，還積極開展清潔燃料汽車的開發(fā)和推廣工作。目前已經(jīng)在天然氣、燃料電池、醇類燃料、氫能、太陽能等領(lǐng)域取得了豐碩的成果。相比之下，天然氣汽車技術(shù)的發(fā)展尤其引人注目。在幾十年的發(fā)展過程中，完成了從機(jī)械控制到電子控制，從進(jìn)氣道預(yù)混供氣到電噴供氣甚至缸內(nèi)直噴供氣的技術(shù)升級。根據(jù)不同的燃料存儲(chǔ)形式，天然氣汽車(ngv)又分為壓縮天然氣汽車(cngv)、液化天然氣汽車(lngv)和吸附天然氣汽車(angv)，其中cngv的車用系統(tǒng)發(fā)展比較成熟和完善，lngv在20世紀(jì)90

2、年代也已開始小規(guī)模推廣使用。從使用效果來看，lngv彌補(bǔ)了cngv的許多不足之處，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。目前我國的大氣污染情況相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)國家環(huán)保局的數(shù)據(jù)，全國660個(gè)大中城市的大氣環(huán)境檢測結(jié)果顯示，大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)到國家一級標(biāo)準(zhǔn)的僅有1%，而其中汽車排放是城市大氣污染的重要因素。推廣和應(yīng)用天然氣汽車(ngv)是解決嚴(yán)峻的排放形勢的一個(gè)很好的途徑。1998年1月，全國燃?xì)馄嚬ぷ鲄f(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組提出了我國發(fā)展燃?xì)馄嚨墓ぷ髟O(shè)想和實(shí)施建議；同年7月，選出了北京、上海、重慶等12個(gè)城市作為推廣天然氣汽車ngv的實(shí)驗(yàn)示范城市。從趨勢上看，ngv作為解決石油資源短缺和改善汽車排放的有效手段，將在我國得到更

3、進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣。然而，眾所周知，天然氣作為汽車燃料的一個(gè)主要缺陷是體積能量密度太低。1l汽油燃燒產(chǎn)生的熱量是34.8mj，而1l標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣燃燒得到0.04mj的熱量，僅為汽油的0.11%。因此，在車用儲(chǔ)罐有限的容積內(nèi)存儲(chǔ)足夠量的天然氣，使得其一次充氣的行駛里程達(dá)到可令人接受的范圍，是將天然氣用作汽車燃料的一個(gè)前提條件。車用天然氣的儲(chǔ)氣技術(shù)因而得到了高度的重視。根據(jù)美國氣體聯(lián)合會(huì)(aga)的數(shù)據(jù)，美國能源部(doe)在1999的財(cái)政年度里，撥出2760萬美元用于ngv的研究，其中優(yōu)先發(fā)展的研究項(xiàng)目之一，就是更高性價(jià)比的ngv儲(chǔ)氣技術(shù)。解決體積能量密度低的最簡便途徑，是采用壓縮天然氣(

4、cng)。典型的cng操作壓力在16.50.34mpa之間，更先進(jìn)的可達(dá)20.70.17mpa之間，該壓力下其體積比可達(dá)230，所對應(yīng)的體積能量密度約為汽油的26%。由于天然氣壓縮技術(shù)的簡單易行，cngv的發(fā)展已比較成熟。同時(shí)，它在運(yùn)營與維護(hù)管理方面，與汽油汽車相比也有一定優(yōu)點(diǎn)。按美ngv聯(lián)合會(huì)(ngvc)1999年7月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與3.79dm3(1usgal)汽油等值的cng的平均價(jià)格為89美分，比同體積汽油或柴油的價(jià)格便宜20%25%。雖然cng用作汽車燃料的技術(shù)成熟，燃料價(jià)格、操作、維修等方面也有優(yōu)勢，但是cng汽車的市場份額并不大，主要原因是cng儲(chǔ)氣方式的不足。因?yàn)閏ng儲(chǔ)氣的特點(diǎn)

5、，其一次加注行駛的距離短。cng汽車進(jìn)入商業(yè)運(yùn)輸，需要建設(shè)足夠數(shù)量的cng加注站。投資巨大，風(fēng)險(xiǎn)不小。lng的體積能量密度約為汽油的72%，為cng的兩倍多，因而lng汽車的行程遠(yuǎn)。而且因?yàn)樘烊粴庠谝夯氨仨毥?jīng)過嚴(yán)格的預(yù)凈化，lng中的雜質(zhì)含量遠(yuǎn)低于cng，這為汽車尾氣排放滿足更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造了條件。lng燃料儲(chǔ)罐在低壓下運(yùn)行，避免了cng采用高壓儲(chǔ)罐的潛在風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也減輕了容器自身的質(zhì)量。儲(chǔ)存相同質(zhì)量的天然氣時(shí)，lng的體積能量密度最高，儲(chǔ)罐的壓力最低，質(zhì)量最小，lng是一種比較理想的汽車燃料儲(chǔ)存方式。這些優(yōu)勢使lng汽車成為天然氣汽車的重要發(fā)展方向。車用lng的冷能利用有兩種方式：動(dòng)力利

6、用和制冷利用。動(dòng)力利用就是將lng加壓升溫氣化，推動(dòng)葉輪對外作功，熱源是空氣或內(nèi)燃機(jī)的余熱。制冷利用是利用lng的冷能來液化一些低溫氣體，或提供汽車車廂使用的冷量。二、lng為燃料的其他運(yùn)輸工具1. lng機(jī)車為滿足在大規(guī)模工商業(yè)區(qū)調(diào)車作業(yè)日益增長的需要而設(shè)計(jì)的完全以lng為燃料的mkl200g型調(diào)車機(jī)車于1993年在美國mk公司誕生。該機(jī)車安裝g3516型火花點(diǎn)火式渦輪增壓中冷低排放v-16發(fā)動(dòng)機(jī)，配用低溫燃料箱、輸送管路、氣化器和控制系統(tǒng)等先進(jìn)的液化天然氣單燃料系統(tǒng)。lng儲(chǔ)備量為5300l，機(jī)車牽引功率895kw，最高速度112km/h，最低持續(xù)速度10km/h，最大持續(xù)牽引力267kn

7、。nox排放量僅為0.3mg/(kws)。mk1200g型機(jī)車的成功，已有聯(lián)合太平洋鐵路公司、圣菲鐵路公司等美國著名鐵路企業(yè)使用。除了單燃料lng機(jī)車外，又出現(xiàn)了伯靈頓北方鐵路公司、gm屬下的emd公司和ge公司分別開發(fā)的使用lng和傳統(tǒng)燃料的雙燃料干線機(jī)車。2. lng飛機(jī)世界上第一架以lng為燃料的飛機(jī)在俄羅斯試飛成功，這是在圖-154客機(jī)上研制的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為hk-89的圖-156客貨兩用機(jī)，成為第一架用lng為燃料，能長時(shí)間飛行的飛機(jī)。考慮到機(jī)場無法加注lng燃料，飛機(jī)采用航空煤油一lng雙燃料系統(tǒng)，這樣不僅燃料加注靈活，而且飛行中兩種燃料系統(tǒng)可在5s內(nèi)完成互換。當(dāng)只用lng作燃料時(shí)，實(shí)際飛行距離2600km，同時(shí)用兩種燃料時(shí)為3300kin。除了圖一156客貨兩用機(jī)外，俄羅斯還開發(fā)了圖-206型客機(jī)、圖-330c運(yùn)輸機(jī)等使用lng為燃料的飛機(jī)。3. lng船舶世界上第一艘以lng為燃料的渡輪，于2000年1月，由挪威一公司生產(chǎn)交付使用。該船共配有4臺(tái)功率為675kw的液化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電。采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)雙螺旋槳推進(jìn)器。渡船在航行中，可以根據(jù)航速的需要，開動(dòng)不