天然氣工亞1999年7月濕天惠氣用作天熟氣邊車的記唐曉東西南石油學(xué)院化學(xué)工程系)(四川石油管理局川中石油天然氣勘探開發(fā)公司)磨曉東等增濕天然氣用作天然氣汽車燃料的探討,天然氣工業(yè),1999;19(4):84~87要天然氣汽車(NGV)存在動(dòng)力性下降、續(xù)駛行程短和壓縮天然氣(CNG)加氣站投資大等技術(shù)經(jīng)濟(jì)題,這是由天然氣燃料特性所決定的。增濕天然氣(wNG)作為NG燃料,恢復(fù)NGⅤ動(dòng)力性,已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。wNG技術(shù)的基本原理是采用低辛烷值的液體燃料澀夭然氣,提升天然氣的熱值,調(diào)整天然氣的辛烷值與發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比匹配,從而恢復(fù)NGV動(dòng)力性,廷長(zhǎng)續(xù)駛行程,降低加氣蛄總授資。該技術(shù)的關(guān)鍵是提高天然氣中重?zé)N含量和保持WNG組成恒定。提出了采用低辛烷值的輕油和直餾汽油增澀天然氣作為車用燃料的觀點(diǎn);經(jīng)過對(duì)WNG技術(shù)的可行性和技木分析以及wNG燃料性對(duì)NGV性能彩響的計(jì)算表明:wNG不僅優(yōu)于CNG,使NGV的動(dòng)力性得到部分恢復(fù),續(xù)駛行桯大幅度提高、加氣站數(shù)量和總投資大大降低;兩且為輕油和直餾汽油開辟了一個(gè)新的應(yīng)領(lǐng)域主題詞天然氣汽車燃料增濕可行性研究性能分析自本世紀(jì)30年代意大利率先采用天然氣作為烷值與發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓縮比不匹配,不能最大限度發(fā)汽車燃料以來,NGV已經(jīng)歷了60余年的發(fā)展,人類揮天然氣的高辛烷值優(yōu)勢(shì)。同時(shí),天然氣以純氣態(tài)已達(dá)成天然氣是安全、清潔和經(jīng)濟(jì)的汽車代用燃料進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室,體積約占混合氣的10%(而汽油的共識(shí),現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都在竟相發(fā)展NGV,但其技術(shù)不超過2%),使實(shí)際進(jìn)氣量減少,造成動(dòng)力性的必然進(jìn)步與推廣應(yīng)用還遠(yuǎn)不能滿足人類的需求。實(shí)驗(yàn)研損失這是純氣態(tài)燃料本身所固有的缺點(diǎn)。此外,究、行車試驗(yàn)和理論計(jì)算均表明,NGV還存在動(dòng)力天然氣難以壓縮,CNG的能量?jī)?chǔ)存密度(單位MJ/性下降、一次充氣行駛距離短和加氣站投資大等技L)僅為汽油的22%,在常溫、20MPa下使用7個(gè)國(guó)術(shù)經(jīng)濟(jì)問題(-3)。就其原因,這些都是由天然氣燃產(chǎn)鋼瓶或5個(gè)進(jìn)口鋼瓶(分別約重500kg、300kg)儲(chǔ)料特性所決定的氣量?jī)H約60m3,汽車行駛不超過250km,嚴(yán)重影響天然氣是一種高辛烷值的氣體燃料,辛烷值約了汽車的續(xù)駛行程,使加氣站的建站間距不得超過為115-130,抗爆震能力強(qiáng),宜使用壓縮比(e)為12250km,加大了加氣站的總投資。針對(duì)NGV存的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。而國(guó)產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)c多為6.0~7.3在的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題,人們一直在尋求解決辦法。提(使用70號(hào)汽油),最高達(dá)8~9(適使用研究法辛出了以凝析油戊烷為溶劑儲(chǔ)存天然氣并已開發(fā)出烷值RON為90~95號(hào)汽油)。顯然,天然氣的高辛LPG為溶劑儲(chǔ)存天然氣的近臨界流體儲(chǔ)氣技術(shù),可車是有條件的。若設(shè)想上述城市的公共汽車優(yōu)先考(7):1097~1103慮ANG作燃料,其環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益2 Sircar. Golden T C, Rao M B. Activated carbon for gas sep將是顯著的。作者衷心希望我國(guó)的ANG技術(shù)能盡 ration and storage. Carbon1986:4():1-12快取得突破,為我國(guó)的天然氣汽車產(chǎn)業(yè)化作出貢獻(xiàn)。3 Orhan Talu. An overview of adsorption storage of naturalgas. Fundamentals of Adsorption, Proc. 4th Int. Conf.otFundamentals of adsorption, Kyoto, May, 1992: 17-221 Quinn D F et al. Natural gas storage, Carbon, 1992, 30(收稿日期1998-03-30編輯王瑞蘭κ唐曉東,1963年生,講師;1985年西南石油學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè),1995年獲該院化工頑士學(xué)位;主要從事石油天然氣加工專業(yè)的教學(xué)和科研工作,已發(fā)表論文28篇。地址:(637001)四川省南充市。電話:(0817)2601016轉(zhuǎn)3079。中國(guó)煤化工CNMHG第19卷第4期天然氣工豐變壓縮比技術(shù),以及缸內(nèi)和缸外氣體燃料噴射供氣合,形成組成恒定的WNG燃料。WNG的組成由技術(shù)等-”)。但是,這些技術(shù)只能部分地解決 NGV CNG與液烴辛烷值、發(fā)動(dòng)機(jī)ε所要求的辛烷值確的技術(shù)問題。為此,筆者提出應(yīng)用WNG技術(shù)解決定。與CNG相比較,wNG的熱值大為提高,辛烷值NGV存在的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題的觀點(diǎn)8。下面就該技可以調(diào)整到與發(fā)動(dòng)機(jī)ε相匹配。因此,wNG能夠提術(shù)的可行性、基本原理和技術(shù)思路,以及WNG燃料高NGⅤ的動(dòng)力性,增加續(xù)駛行程,延長(zhǎng)加氣站的站性質(zhì)對(duì)NGV性能的影響進(jìn)行探討。間距離,降低加氣站投資,從而改善NGV的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能?？尚行苑治鯳NG技術(shù)的關(guān)鍵在于怎樣提高天然氣中重?zé)N由純烴物質(zhì)的辛烷值表1可以看出,碳?xì)浠虾亢腿绾伪ＷCWNG組成不變。因此,在實(shí)施過物的辛烷值與分子量?jī)魺嶂稻赡孀冴P(guān)系。這預(yù)程中既要考慮天然氣與液烴的控制,以及二者之間示可通過改變天然氣組成提高其重?zé)N含量,增加燃的合理匹配,又要處理好WNG、汽油與空氣之間的料熱值,降低燃料辛烷值,適應(yīng)改裝NGv發(fā)動(dòng)機(jī)e,合理匹配這需要做大量的試驗(yàn)研究工作。顯然,來解決NGV存在的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。此觀點(diǎn)已得到NGV采用wNG技術(shù)后將攜帶天然氣、液烴和汽實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(6。例如,近臨界流體戊烷儲(chǔ)存天然氣,油三種燃料增加了燃料的復(fù)雜性甲烷氣化夾帶戊烷形成的燃料氣中戊烷含量已達(dá)到NGV使用wNG作燃料的技術(shù)路線有兩種。9.4摩爾百分?jǐn)?shù)能量?jī)?chǔ)存密度較CNG提高約1.9是利用現(xiàn)有的雙燃料供給系統(tǒng),增加一個(gè)液烴箱倍,而正、異新戊烷RON分別比甲烷低45.8、17,2和一套專門開發(fā)的電控系統(tǒng)(由電控天然氣一空氣和27.3,混合氣的辛烷值肯定較純甲烷的低。在混合系統(tǒng)、電控液烴噴射系統(tǒng)和液烴一汽油轉(zhuǎn)換開EQ6100汽油機(jī)上燃用LPG輔以汽油增濕(加濃)的關(guān)等組成)7。這種電控系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果也表明,發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速區(qū)域工作時(shí)功率速、負(fù)荷排氣溫度、混合氣中甲烷濃度和廢氣含氧完全得到恢復(fù)低轉(zhuǎn)速區(qū)域工作時(shí)功率則高于原機(jī)。量等參數(shù)的變化,及時(shí)改變天然氣混入量和噴液烴由此,應(yīng)用wNG技術(shù)改善NGV性能完全可能。量,以保證燃?xì)饨M成恒定,并實(shí)施不同工況下的最佳空燃比控制。工作時(shí),天然氣與空氣在混合器中進(jìn)表1miC1-C的辛烷值嗎行第一次混合,然后進(jìn)入化油器與從汽油噴嘴噴出化合物分手置命當(dāng)值字值的液烴進(jìn)行第二次混合,形成的均勻混合氣最后進(jìn)名稱入發(fā)動(dòng)機(jī),整個(gè)過程由電控系統(tǒng)控制。當(dāng)液烴一汽油轉(zhuǎn)換開關(guān)置于汽油通路時(shí),切斷液烴通道并關(guān)閉乙烷3060.395107.1CNG截止閥,發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)汽油工作狀態(tài)。二是利用正丙烷4086.456105797.1構(gòu)丁烷5811.3849390.1發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水(100℃)或氣缸排氣(300℃烷戊烷72138.38061.761.9500℃),使液烴加熱氣化,采用比例調(diào)節(jié)器使之與天烴|己烷|8616424.8然氣混合形成組成恒定的燃料氣,然后進(jìn)入混合器庚烷100190.3980與空氣均勻混合經(jīng)化油器喉管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)即可8烷14216.37419異丁烷8112.031101.197WNG燃料特性對(duì)NGV性能異戊烷238.04492.390.3新皮烷72137.465855802影響的探討烷異己烷86164.07573473.5911.燃料特性異庚烷100190.09942246分別采用輕油(C5)、直餾汽油增濕天然氣,形114215.73221.723.8成的WNG燃料依次以WNG1、WNG2表示,CNG按甲烷計(jì)算。三種基礎(chǔ)燃料的基本性能參數(shù)見表2?；驹砑凹夹g(shù)思路應(yīng)用文獻(xiàn)[1]給出的公式分別計(jì)算出的CNG、wNG1、WNG2和汽油(RON93-97)的燃燒特性參將低辛烷值的液烴燃料(簡(jiǎn)稱液烴)如輕油、直數(shù)見中國(guó)煤化工餾汽油在WNG餾汽油與經(jīng)逐級(jí)減壓而來的天然氣按一定比例混中的CNMH GNG1和WNG2天然氣工業(yè)表2基礎(chǔ)燃料的基本性能參數(shù)的平均分子量依次增大,RON調(diào)和到93~94,要求組成平均辛烷值低熱值從12下降到8~9(與RON93~95號(hào)汽油相當(dāng))。與基礎(chǔ)燃料形態(tài)c%)H%)分子RON(M/ka)CNG相比較低熱值下降理想混合氣熱值上升;分CNG氣態(tài)75.025.016107.547.51子變更系數(shù)增加,意味著wNG燃燒時(shí)氣缸壓力上輕油液態(tài)83516.56.560|431升比CNG快在汽油機(jī)(類似于定容循環(huán))中氣缸壓直餾汽油液態(tài)8514.5146543.93力得到額外增加這對(duì)恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力有利。總的表3CNG、WNG和汽油的燃燒特性參數(shù)燃料組成平均辛烷值類別液烴要求低熱值「理想混和氣熱值「空燃比「分子變更分子量RON(M/kg)(M/m3)(kg/kg)系數(shù)07.5123.20334.151.03394.88~944.813.3781556193~953.73814.961.0581):分子變更系數(shù)是指燃料燃燒后生成的摩爾數(shù)與反應(yīng)物的摩爾數(shù)之比來看,采用wNG技術(shù)后,天然氣與液烴燃料的性質(zhì)變5wNG的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)得到了互補(bǔ),從而達(dá)到提高NGV動(dòng)力性、增加一次燃料10k氣耗變次氣加神量駛行程充氣行駛距離的目的。類別厭然氣燃油費(fèi)用然氣燃油2對(duì)NGV性能的影響(m3)(kg)(元)(m3)(kg)應(yīng)用文獻(xiàn)(1,12,13給出的公式和數(shù)據(jù),分別就CNG25.037.562.5WNGl和wNG2兩種燃料對(duì)NGV性能的影響進(jìn)行wNc8412431.262.5改裝NGv的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩氣缸充氣效率和發(fā)動(dòng)機(jī)輸6714.2|35.662.5132.593了計(jì)算見表4。計(jì)算結(jié)果表明,使用WNG燃料時(shí),出功率均得到不同程度的恢復(fù),直餾汽油的效果較):CNG輕油(G)直餾汽油和93-97號(hào)汽油售價(jià)分別按1.50元輕油的效果好一些。/m31.50元/kg、1.80元/kg和3.00元/kg計(jì)算;2);汽油箱體積和汽油密度分別按150L0.715g/L計(jì)算喪4WNG對(duì)NGV性能的影響到700~900km,或孤立加氣站的輻射半經(jīng)從125燃料類別發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩|氣缸充氣效率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率km達(dá)到350-450km(考慮汽車往返距離)覆蓋面CNG90~96積增加7.84~12.96倍,大大減少了加氣站的數(shù)量WNGH95~97和投資。以改裝NGV2000輛為例,單車按年均行WNG297-9896-9892-93駛300d日均行程200km計(jì)算。使用CNG時(shí),年汽油耗氣量約0.3×105m3,需建設(shè)加氣站20座,總投資約6000萬元;若使用WNG技術(shù),分別采用wNG3wNG技術(shù)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和WNG2作燃料時(shí)年油、氣消耗分別為0.1008NGⅴ分別燃用CNG、WNGI、wNG2和93~95105m3+1.488×10t輕油、0.0804×103m3+1.704號(hào)汽油的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比見表5。表中數(shù)據(jù)表明,X10‘直餾汽油;只需建設(shè)7座或6座加氣站,在考NGⅴ的100km油氣消耗費(fèi)用以汽油最高、CNG次慮增加的液烴儲(chǔ)罐和加油機(jī)設(shè)備投資后,加氣站(可之、WNG最少(其中WNG1較wNG2還少);與稱為WNG站可同時(shí)向NGV充裝CNG和液烴)總CNG比較,NGⅴ在一次充氣量相同情況下,多攜帶投資僅為2450萬元或2118萬元,分別只有原來的923kg輕油或132.5kg直餾氣油時(shí),一次充氣續(xù)40.8%和353%。駛行程分別增加了1.976倍、2732倍,甚至大大超前述分析還可以看出NGV采用WNG技術(shù)過了汽油燃料的續(xù)駛行程。因此,WNG作為NGV后,中國(guó)煤化工因此,該技術(shù)實(shí)燃料時(shí)可使CNG加氣站的建站距離從250km增加為CNMH輕油和直餾汽第19卷第4期天囂氣工業(yè)油辛烷值的技術(shù)手段。顯然,WNG技術(shù)的開發(fā),能辛烷值,為二者開辟了一個(gè)新的應(yīng)用域。夠?yàn)閲?guó)內(nèi)各油氣田生產(chǎn)的大量輕油以及小煉油廠生(5)建議國(guó)內(nèi)有關(guān)部門組織技術(shù)力量盡快開發(fā)產(chǎn)的直餾汽油開辟一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是那些WNG技術(shù)。分布在油田內(nèi)部及周邊地區(qū)的小煉油廠,它們既無深加工手段,又不允許繼續(xù)沿用加鉛方法提升汽油參考文獻(xiàn)辛烷值,生產(chǎn)的直餾汽油最適宜作wNG的原料。1劉有平等天然氣燃料特性對(duì)CNG汽車動(dòng)力性能的影綜上所述,wNG用作NGV燃料,不僅能夠使響石油機(jī)械199812(4NcV動(dòng)力性得到部分恢復(fù),一次充氣行程大大增加2李水昌,天然氣汽車動(dòng)力性汽車雜9013)以及加氣站數(shù)量和投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CNG加氣站;而且3邊暱璋等論天然氣汽車的若干技術(shù)問題汽車雜志能夠?yàn)檩p油、直餾汽油開辟一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域,具有1996;(1)4徐文淵.液化天然氣、壓縮天然氣的生產(chǎn)和應(yīng)用.天然氣定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。建議國(guó)內(nèi)有關(guān)部門組工業(yè),1993;13(3)織力量盡早開發(fā)WNG技術(shù)5孫濟(jì)美等壓縮天然氣和液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴氣技結(jié)論術(shù)研究天然氣工業(yè),1998;18(2)6唐曉東.天然氣汽車的儲(chǔ)氣技術(shù).石油與天然氣化工(1)NGV存在動(dòng)力性下降、續(xù)駛行程短和加氣1997;26(4)站投資大等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題,是由天然氣燃料特性所7孫濟(jì)美等氣體燃料汽車的電控噴射技術(shù)國(guó)外石油機(jī)決定的。械,1998;9(3)(2)wNG用作NG燃料已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其8唐曉東提高天然氣汽車動(dòng)力性的途徑石油與天然氣化基本原理是釆用低辛烷值的液烴增濕天然氣,提升工,1998;27(4)后者的熱值,將天然氣的辛烷值調(diào)整到與發(fā)動(dòng)機(jī)9候芙生主編.煉油工程師手冊(cè).北京:石油工業(yè)出版社相匹配,改善NGV的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能;技術(shù)的關(guān)鍵是0何渝生等汽車電子技術(shù)及控制系統(tǒng).北京:國(guó)防工業(yè)出提高天然氣中重?zé)N含量和保持WNG組成恒定版社,1997(3)輕油、直餾汽油增濕天然氣形成的WNG111A.H高爾鐵等汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算,北京:機(jī)工業(yè)和WNG2兩種燃料的燃料特性、燃燒性能均優(yōu)于出版社,1985CNG;尤其是使NGV的續(xù)駛行程數(shù)倍于CNG,乃至12蔣興閣等譯汽車發(fā)動(dòng)機(jī).北京:人民交通出版社,1985超過了汽油燃料,使加氣站的建站數(shù)量和投資大大13西安交通大學(xué)內(nèi)燃機(jī)教研室內(nèi)燃機(jī)原理北京:中國(guó)農(nóng)低于CNG加氣站。業(yè)機(jī)械出版社,19814)WNG技術(shù)大幅度提高了輕油和直餾汽油的(收稿日期1998-09-23編輯王瑞蘭)重慶市重視推廣CNG汽車最近,重慶市政府副秘書長(zhǎng)、市CNG汽車領(lǐng)導(dǎo)小組副組長(zhǎng)吳連帆主持召開了“重慶市天然氣汽車推廣應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)小組第四次聯(lián)席會(huì)”,確定了1999年推廣應(yīng)用CNG汽車的工作思路1.建站以油氣兩用站合建為主2.改車時(shí),大客車、中巴車、出租車同時(shí)進(jìn)行。政府釆取強(qiáng)有力的行政措施,劃定城區(qū)一定區(qū)域,非CNG汽車不能營(yíng)運(yùn)同時(shí),還將規(guī)劃開辟幾條專用CNG汽車公交線路,營(yíng)運(yùn)權(quán)實(shí)行招標(biāo)。3改車、建站設(shè)備以重慶生產(chǎn)的為主,促進(jìn)重慶市CNG汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。4產(chǎn)業(yè)發(fā)展上CNG汽車相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)項(xiàng)日一律按市級(jí)新產(chǎn)品對(duì)待,享受有關(guān)新產(chǎn)品優(yōu)惠政策5建立CNG汽車推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金?；饋碓从烧贸?部分引導(dǎo)資金燃油汽車尾氣超標(biāo)罰款共同組成6組織有關(guān)院所、企業(yè)進(jìn)一步加大技術(shù)開發(fā)和攻關(guān)力度解決產(chǎn)品存在的不足和缺陷,提高產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量7加大招商引資力度,吸引國(guó)內(nèi)、國(guó)外企業(yè)前來重慶投資建站、改車和參與天然氣汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中國(guó)煤化工操清摘CNMHG87