LNG汽車改裝和LNG加氣站基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材

1、LNG基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材一、LNG常識二、天然氣汽車三LNG汽車改裝四LNG汽車與CNG汽車的應(yīng)用比較五天然氣加氣站的建設(shè)型式：六CNG加氣站七LNG加氣站：八L-CNG加氣站：九LNG/L-CNG加氣站：一、LNG常識 1天然氣天然氣是產(chǎn)生于油氣田的一種無色無臭的可燃氣體。其主要組分是甲烷（CH4），大約占8099%，其次還含有乙烷、丙烷、總丁烷、總戊烷、以及二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、總硫和水分等。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,沸點161.52，天然氣密度一般為0.68-0.75Kg/m3,相對干空氣的相對密度為0.55-0.62.2天然氣作為燃料的工作原理CH4+2O2-2H2O+CO2+38MJ/m33.

2、 天然氣的主要用途天然氣是重要的的工業(yè)原料和燃料，其主要用途有以下諸方面。電廠、熱能、供暖、空調(diào)等工業(yè)企業(yè)的主要燃料；餐飲業(yè)和民用的燃料；化工工業(yè)的主要原料，可合成或提煉多種工業(yè)原料和半成品；*作為符合環(huán)保要求的機動車輛的潔凈燃料，汽油、柴油的理想替代物，這是近年來國內(nèi)外迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)，可用于汽車、輪船、火車甚至飛機上。4. LNG基本參數(shù)LNG主要成分是甲烷（90以上）、乙烷、氮氣（0.5-1%）及少量C3C5烷烴的低溫液體。LNG是由天然氣轉(zhuǎn)變的另一種能源形式。1）LNG的主要成份為甲烷，化學(xué)名稱為CH4，還有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份組成。2）臨界溫度

3、為-82.3。3）沸點為-162.5，著火點為650。4）液態(tài)密度為0.4200.46T/m3，氣態(tài)密度為0.68-0.75kg/Nm3。5）氣態(tài)熱值38MJ/m3，液態(tài)熱值50MJ/kg。6）爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。7）辛烷值A(chǔ)STM： 130。8）無色、無味、無毒且無腐蝕性。9）體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625。6.簡述 LNG的六大優(yōu)點 1）LNG體積比同質(zhì)量的天然氣小625倍，所以可用汽車輪船很方便地將LNG運到?jīng)]有天然氣的地方使用。2）LNG儲存效率高，占地少。投資省，10m3LNG儲存量就可供1萬戶居民1天的生活用氣。3）LNG作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料，與汽油相比，它具

4、有辛烷值高、抗爆性能好、發(fā)動機壽命長。燃料費用低。環(huán)保性能好等優(yōu)點。它可將汽油汽車尾氣中HC減少72%，NOx減少39%， CO減少90%，SOx、Pb降為零。4）LNG汽化潛熱高，液化過程中的冷量可回收利用。5）由于LNG汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，稍有泄漏立即飛散開來，不致引起爆炸。6）由于LNG組分較純，燃燒完全，燃燒后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清潔燃料，有利于保護環(huán)境，減少城市污染。7. LNG的主要用途 有哪些？1）作為清潔燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特點。2）作代用汽車燃料使用。采用LNG作為汽車發(fā)動機燃料，發(fā)動機僅需作適當(dāng)變動，運行不僅安

5、全可靠，而且噪聲低污染小，特別是在排放法規(guī)日益嚴格的今天，以LNG作為燃料的汽車，排氣明顯改善。據(jù)資料報道：與壓縮天然氣（CNG） 比較，在相同的行程和運行時間條件下，對于中型和中重型車輛而言，LNG汽車燃料成本要低20%，重量要輕2/3，同時，供燃系統(tǒng)裝置的成本也至少低2/3?？梢宰C明，將天然氣液化并以液態(tài)儲運是促使它在運輸燃料中應(yīng)用的最經(jīng)濟有效的方法。3）作為冷源用于生產(chǎn)速冷食品，以及塑料，橡膠的低溫粉碎等，也可用于海水淡化和電纜冷卻等。4）作為工業(yè)氣體燃料，用于玻殼廠、工藝玻璃廠等行業(yè)。8. LNG的運輸方式LNG的運輸方式主要有輪船、火車和汽車槽車等方式。在500800公里經(jīng)濟運輸半徑

6、范圍內(nèi)，采用汽車槽車運輸LNG是比較理想的方式。槽車罐體采用雙壁真空粉未絕熱，配有操作閥安全系統(tǒng)及輸液軟管等。國內(nèi)低溫液體槽車的制造技術(shù)比較成熟，槽車使用安全。LNG產(chǎn)品采用深冷液體儲罐儲存，液體儲罐為雙壁真空粉未絕熱，LNG的日蒸發(fā)率可控制在0.46%之內(nèi)，儲存周期為47天。9. LNG是汽車的清潔燃料在所有的清潔燃料中，天然氣以其應(yīng)用技術(shù)成熟、安全可靠、經(jīng)濟可行,而被世界許多國家和專家視為目前最適宜的汽車替代燃料。汽車使用天然氣作為動力燃料，與汽油相比，其尾氣排放中HC減少72%，NOx減少39%， CO減少90%，SOx、Pb降為零。噪音降低40%。因此，推廣使用天然氣燃料，對減少大氣污

7、染、改善環(huán)境將會起到積極的推動作用。10.汽車使用天然氣作為燃料可顯著提高經(jīng)濟效益節(jié)約大量燃油。節(jié)省燃料費用：天然氣作為汽車燃料，每立方米天然氣約相當(dāng)于1.1升汽油或1升柴油，而1立方米天然氣的價格只有一升汽油的1/3-2/3。降低維修費用：使用天然氣可延長發(fā)動機各部件的壽命，減少維修保養(yǎng)次數(shù)，年平均降低維修成本50%以上。11. 車用燃料的性能比較參數(shù)燃料LNGCNGLPG汽油柴油狀 態(tài)液 態(tài)氣 態(tài)液 態(tài)液 態(tài)液 態(tài)儲存壓力（MPa）0-1.120-250.8-1.100儲存溫度（）-160-120常 溫常 溫常 溫常 溫密度（kg/L）0.42-0.460.16-0.20.50-0.530

8、.72-0.750.85熱值（Mj/kg）505045.2243.1146.04爆炸極限（%）5-155-152.4-9.51.0-7.60.5-4.1著火點()650650466427260點火能（KJ）0.290.290.270.240.2412. 汽車用天然氣的質(zhì)量要求硫化氫含量： 20mg/m3總硫含量： 270 mg/m3二氧化碳含量： 3%水含量：用露點表示，必須低于最高操作壓力下最低環(huán)境溫度5。二、天然氣汽車1、目前一般所謂的天然氣汽車就是包括CNG、LNG、和LPG汽車。 CNG(Compressed Natural Gas)汽車，也就是壓縮天然氣汽車。LNG：如將天然氣液化(

9、常壓下-162)后，裝入低壓保溫容器中放在汽車上，就是LNG Liquefied Natural Gas)汽車，也就是液化天然氣汽車。LPG：在油田輕烴回收裝置中處理天然氣時和在石油煉制過程中，都有一種以丙烷和丁烷為主的副產(chǎn)品它們也是天然氣組成的一部分，比較容易液化，而在常壓下又是氣態(tài)，與日常家用的液化氣非常相似，也可以做汽車燃料這就是LPG(Liquefied Petroleum Gas)，也叫液化石油氣，習(xí)慣上也將LPG汽車作為天然氣汽車的一種，但有些國家的天然氣汽車不包括LPG汽車。 2天然氣汽車的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點 有較高的經(jīng)濟效益。在相同的當(dāng)量熱值時，世界各國一般將1立方米天然氣的價格

10、控制為1升汽油柴油的一半至70%。如果各類發(fā)動機的熱效率比較近，則天然氣汽車的燃料費用大約是汽油車或柴油車的一半至30%。使用汽車的運行費用大幅度降低。 就汽車 發(fā)動機而言，天然氣容易擴散，在發(fā)動機中容易和空氣均勻混合，燃燒比較完全、干凈、不容易產(chǎn)生積碳，抗爆性能好，不會稀釋潤滑油，因而使發(fā)動機汽缸內(nèi)的零件磨損大大減少，使發(fā)動機的壽命和潤滑油的使用期限大幅度增長。這些都會降低汽車的保養(yǎng)和運行費用，提高汽車使用的經(jīng)濟性。 有較好的社會效益。與石油燃料相比，氣體燃料在制備過程中能量損失較小，對大氣的有害排放污染物少。從燃料來源考慮，對環(huán)境保護是更有利的。 比較安全。CNG、LNG和LPG汽車的氣瓶

11、或氣罐等都很結(jié)實可靠。天然氣本身比空氣輕(LPG除外)，稍有泄漏，很快就會擴散到大氣中。氣體燃料系統(tǒng)的各個部件，特別是密封部分，都經(jīng)過嚴格的檢查。因此，天然氣作為汽車燃料是比較安全的。 （2）缺點 由于氣體燃料的能量密度低，天然氣汽車攜帶的燃料量較少，一般行駛距離較汽油車短。由于氣體燃料在汽缸中的可燃混合氣里占有一定的容積(汽油機汽缸中流體燃料所占容積忽略不計)，在同樣的汽缸工作容積下，用天然氣作燃料時作的功少。而目前用的天然氣發(fā)動機大多是由原汽油機改裝的，因而汽油汽車在改用天然氣后功率往往會下降10%20%左右，這就是司機所說的爬坡沒勁、加速響應(yīng)慢等現(xiàn)象。一般柴油汽車如果用雙燃料方式改裝燃用

12、天然氣，則不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但改裝件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 由于目前的天然氣汽車是在原來的汽油車或柴油車的基礎(chǔ)上改裝的，原來汽油機或柴油機的燃料系統(tǒng)大多保留。 這樣，要在原汽車的增加天然氣燃料系統(tǒng)，特別是氣瓶使原來的汽車的有效空間減少，本身的自重也增加了。 天然氣是氣態(tài)燃料，不容易儲存和攜帶。 雖然有以上的不足之處，但從總的經(jīng)濟和社會效益分析，用天然氣作為汽車燃料還是利大于弊。 三LNG汽車改裝 （一）.汽油車的改裝 使用天然氣作為燃料的工作原理與原來的汽油機相同。將高壓氣瓶中儲存的天然氣經(jīng)過減壓后送到混合器中，在此與空氣混合，進入汽缸。仍然使用原汽油機的點火系統(tǒng)中的火花塞點火。原汽油機的壓縮比不改

13、變，原來發(fā)動機的結(jié)構(gòu)基本不變，只是另外加上天然氣的儲氣瓶、減壓閥及相應(yīng)的開關(guān)。改裝費用較低，而且用天然氣或汽油兩種燃料都可以工作，雖然天然氣的抗爆性很好，允許在較高的壓縮比下工作，但因為在改裝時為了使原發(fā)動機仍可用汽油工作，故原發(fā)動機的壓縮比沒有改變，發(fā)動機的功率要損失10%20%。為了減少功率損失，可在改裝時把原來汽油機的壓縮比提高(最簡單的辦法是將汽缸蓋刨去一部分)，并改變點火提前角以適應(yīng)天然氣的工作需要。這樣雖然可以減少工率損失，但再用汽油工作時將會有產(chǎn)生爆震的危險，甚至于不能工作。難以回到原來的汽油機工作方式。所以目前汽油車改裝時，發(fā)動機的壓縮比一般保持不變。1、 汽油發(fā)動機改燒天然氣

14、的內(nèi)容：（1）降低發(fā)動機的排氣溫度和冷卻系統(tǒng)的改造（2）發(fā)動機的潤滑油冷卻改造（3）發(fā)動機門座圈的改造2汽油車的改車技術(shù)路徑：改車路線燃料優(yōu)點缺點兩用燃料車可轉(zhuǎn)換使用天然氣和汽油靈活，適用于站少加氣不便地區(qū)尾氣治理不完全發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎不做改造，熱效率不高，經(jīng)濟型差天然氣單燃料車僅使用天然氣熱效率較高，經(jīng)濟好改車費用略低對加氣站布點要求方便3 改裝費：4缸汽油車改裝費（不含瓶）：開環(huán)結(jié)構(gòu)一般在40009000元/臺 閉環(huán)結(jié)構(gòu)一般在500010000元/臺4 進行油改氣的條件：出租車進行油改氣一般選擇車況較好，運行在3年以內(nèi)。對運行4年以上的車，改車后的尾氣治理效果不明顯。5 天然氣消耗指標(biāo)：

15、影響耗氣指標(biāo)的因素：車況，路況，行駛車速及變速情況，空調(diào)使用情況等。出租車耗汽油指標(biāo)為7.59.8（L/100km），1Nm天然氣替換汽油1.15L，則出租車耗天然氣指標(biāo)為6.58.5（Nm/100km）。（二）由柴油機改裝的天然氣汽車：大、中巴類的公交車，長途客運車及各類貨車普遍使用柴油車。柴油車采用的是迪塞爾式壓縮點火內(nèi)燃機。柴油車改燒天然氣，發(fā)動機的點燃方式有兩種：一為火花點燃，二為柴油引燃。改裝可以有兩類方法。第一類方法是原柴油機結(jié)構(gòu)基本不變，按電點火方式改裝，即按汽油機的工作原理(奧托循環(huán))工作。把原來柴油機的燃料系統(tǒng)全部去掉，將壓縮比降低到天然氣所能承擔(dān)的數(shù)值(比汽油機高，一般為(

16、810)1)除了要裝天然氣燃料系統(tǒng)的部件-儲氣瓶、減壓閥、混合器等之外，還要再加上電點火系統(tǒng)，成為只燃燒天然氣的單燃料天然氣汽車。這種改裝方法比較簡單、技術(shù)比較成熟，但不能再用柴油工作，而且發(fā)動機功率損失較大，只有原來柴油機的65%70%左右。 第二種方法是原來柴油機的燃料系統(tǒng)不變，再加上和上面相同的天然氣燃料系統(tǒng)，一般壓縮比不用改變。發(fā)動機汽缸吸入空氣和天然氣的混合氣后，由原來的柴油噴油器噴入少量的柴油作為引燃用。柴油壓燃著火以后，點燃了天然氣和空氣的可燃混合氣進工作，這就是雙燃料天然氣發(fā)動機。 其基本工作原理為：啟動時用全柴油，加負荷時空氣與燃氣混合器的負壓傳到膜片機構(gòu)上，通過泵桿將柴油高

17、壓油泵齒條限上，此時司機再踏下油門踏板時就只增加天然氣燃料的流量。雙燃料的工作方式不僅不會損失功率，而且由天然氣的燃燒性能好，還可比原來的柴油機的功率略有增加。這是因為柴油機的壓縮比高，原來的過量空氣系數(shù)較大的緣故。這種改裝方式對原柴油機的變動最少，而且在天然氣供應(yīng)不足時還可以轉(zhuǎn)為全柴油工作。但這種工作方式在中、低負荷時，經(jīng)濟性和排放都不太好。因此，在不另外增加克服這些不足的手段時，不適用于城市公共汽車。最好是那些長時間處于中、高負荷的汽車和長途運輸汽車使用這種改裝方式?，F(xiàn)代技術(shù)先進的汽車燃料系統(tǒng)大多是用電腦控制的電子燃料噴射系統(tǒng)。就是用電腦根據(jù)使用的工況自動地改變電子噴身閥所噴出的汽油或柴油

18、的時間、流量以及點火時間。如改用天然氣作為燃料，需要將汽油或柴油的電子噴射閥換成或另外加裝天然氣電子噴射閥，再改動電腦的控制軟件的等程序，就可以成為燃燒天然氣的天然氣發(fā)動機。當(dāng)然，天然氣燃料系統(tǒng)中的其它部件和儲氣瓶、減壓閥等還是不可少的。1 柴油發(fā)動機改燒天然氣的內(nèi)容：（1）降低發(fā)動機的排氣溫度和冷卻系統(tǒng)的改造 （2）發(fā)動機的潤滑油冷卻改造（3）發(fā)動機氣門座圈的改造：氣門油封的更換（4）新的活塞環(huán)的更換（5）發(fā)動機壓縮比的降低（6）新的凸輪軸設(shè)計（7）安裝新的點火系統(tǒng)（8）發(fā)動機缸蓋安裝火花塞（9）安裝曲軸位置或凸輪軸位置傳感器，以及信號觸發(fā)盤2柴油車的改車技術(shù)路徑：改車路線燃料優(yōu)點缺點雙燃料

19、車（壓縮引燃）柴油（15%20%）+天然氣（85%80%）柴油起引燃動力性能只下降5%行駛中可恢復(fù)燒油規(guī)避缺氣困境改車費用略低兩套燃料系統(tǒng)，環(huán)保效果低，替油率略低，改車控燃比等技術(shù)要求高天然氣單燃料車（點燃式）天然氣拆除原燃油系統(tǒng)改成點燃式（同汽油機）環(huán)保效果好全部替代柴油，效益好，動力性能下降10%20%，不能恢復(fù)燒柴油3改裝費：大巴柴油車改裝單燃料車費用：60000-元/臺4進行油改氣的條件：對改車后的尾氣排放環(huán)境治理的效果和回收改裝費的價值而言，油改氣汽車適于選擇車況好，運行3年以內(nèi)的公交車，長途客車，對運行4年以上的車。改車意義不大。從一些城市經(jīng)驗來看，在原有柴油發(fā)動機基礎(chǔ)上改車的運行

20、效果不理想，建議更換成天然氣發(fā)動機或使用出廠天然氣汽車。6 天然氣消耗指標(biāo)：（1）福建省柴油消耗指標(biāo)：市區(qū)公交（大巴車）耗柴油指標(biāo)（L/100km）：4044市區(qū)公交（中巴車）耗柴油指標(biāo)（L/100km）：2428長途客車（大型車）耗柴油指標(biāo)（L/100km）：333740噸的載貨車耗柴油指標(biāo)（L/100km）：4347替換指標(biāo)：1Nm天然氣替換柴油0.95L（2）福建省天然氣消耗指標(biāo)：市區(qū)公交（大巴車）耗天然氣指標(biāo)（Nm/100km）：4246市區(qū)公交（中巴車）耗天然氣指標(biāo)（Nm/100km）：2529長途客車（大型車）耗天然氣指標(biāo)（Nm/100km）：353940噸的載貨車耗天然氣指標(biāo)（N

21、m/100km）：4549影響耗油，耗氣指標(biāo)的因素：車況，路況，行駛車速及變速情況，空調(diào)使用情況等。四LNG汽車與CNG汽車的應(yīng)用比較：比較項目LNG汽車CNG汽車車載鋼瓶LNG鋼瓶 規(guī)格：450L；數(shù)量：1個CNG鋼瓶 規(guī)格：90L；數(shù)量：5個可充裝量Nm25890充裝后行駛距離 (以公交車為例)550600公里200210公里與柴油車費用差額810萬68萬充裝次數(shù)2天1次1天2次充裝速度24分鐘78分鐘安全性低溫常壓存儲，安全系數(shù)較高20Mpa高壓儲存五天然氣加氣站的建設(shè)型式：天然氣加氣站主要有以下幾種建設(shè)型式：型式氣源服務(wù)對象站址選位CNG加氣母站輸氣干線或城市高壓管道為車載儲氣瓶充裝C

22、NG門站或高中壓調(diào)壓站CNG加氣子站CNG車載儲氣瓶為CNG汽車充裝CNG主要在市中心區(qū)外緣。公交車停車場CNG常規(guī)加氣站天然氣管道為CNG汽車充裝CNG有供氣能力的中壓管網(wǎng)干線LNG加氣站市區(qū)小站可由大站倒運為LNG汽車充裝LNG儲配站型設(shè)在市區(qū)邊緣，小站可設(shè)在市中心區(qū)外邊緣或公交車停車場（非上客）L-CNG加氣站市區(qū)小站可由大站倒運由LNG轉(zhuǎn)化成CNG，為CNG汽車充裝CNG儲配站型設(shè)在市區(qū)邊緣，小站可設(shè)在市中心區(qū)外邊緣或公交車停車場（非上客）加油加氣合建站主要是CNG子站，標(biāo)準(zhǔn)站及LNG，L-CNG站與加油合建即可為汽車充裝汽，柴油，又可為天然氣汽車充裝車用CNG或LNG改建有加氣條件的

23、加油站，在市際道路上宜建油氣合建站（可利用加油站改建）LNG，L-CNG兩用加氣站共用LNG儲罐和接氣系統(tǒng)，分設(shè)LNG和L-CNG供氣系統(tǒng)即可為汽車充裝車用CNG，有可為汽車充裝車用LNG儲配站型設(shè)在城市邊緣，一般站主要建在市際高速公路的服務(wù)區(qū)及國道，省道處六CNG加氣站： CNG站：天然氣經(jīng)壓縮至20.025.0Mpa后充裝汽車。又可分為母子站型和常規(guī)站型，母子站型是指在母站從高壓管道取氣，經(jīng)壓縮后由運氣瓶車分供到各處子站，進行汽車加氣。常規(guī)站型是設(shè)在各處的加氣站直接從管道內(nèi)（一般是中壓管道）取氣壓縮后進行汽車加氣。目前國內(nèi)各地區(qū)根據(jù)其氣源特點采取不同的建站方式，京津地區(qū)主要采用母子站型，四川，重慶地區(qū)主要使用標(biāo)準(zhǔn)型。1 兩類CNG加氣站的使用條件：母子站型：（1） 加氣母站主要建在城市門站，儲配站及高中壓調(diào)壓站內(nèi)，以滿足加氣站對天然氣用量和壓力的要求。一座加氣母站可日充運氣瓶車十多輛，供周邊46做加氣子站。目前母站主要使用進口大型壓縮機，進氣壓力1.6Mpa，排氣量2000 Nm/h，23級壓縮機的電耗在0.120.16KWH/ Nm（2） 加氣子站主要建在車流量大的中心城區(qū)周邊。加氣子站主要適用于敷管實施困難，不經(jīng)濟或現(xiàn)有供氣能力不能滿足加氣站的用氣需要的站點，采用建加氣子站的型式實施對汽車加氣。2 常規(guī)站型：常規(guī)加氣站的建設(shè)條