CNG与LPG汽车加气站的技术与经济分析.doc

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1、1前言  随着经济和社会的快速发展，我国已成为能源消费大国，1993年起，我国已成为石油进口国，预计到2010年缺口8000万t以上。而我国是天然气资源比较发达的国家，据评价我国天然气总资源量为38亿m3，已探明储量是1.53万亿m3，探明程度仅为4.02％，预计2010年天然气产量可达1000亿m3。国外天然气(当量原油)和石油产量比为0.73∶1左右。而我国目前仅为0.1∶1左右。因此我国天然气产储量均有很大潜力，将为我国推广使用天然气汽车提供良好的资源条件。我国计划2010年发展天然气汽车20～30万辆。30万辆汽车年消耗天然气量为45亿m3，仅占当年天然气产量的4.5％，可

2、替代汽油360万t。  目前我同天然气和液化石油气汽车均在汽油车或柴油车上改装而成，采用混合气预混合式供气方式，整车匹配性能较差，未能充分发挥气体燃料特性的优势和低排放的效果，特别是动力性下降，动力损失严重，牦热率高，热效率低，尤其在低速中小负荷工况区，我国的天然气和液化石油气成分差异大，也是严重影响发动机的动力性、燃料经济性和排放性能的因素。  下面就压缩天然气与液化石油气汽车加气站的技术与经济方面的一些问题加以分析。2CNG加气站  完整的CNG加气站是由低压调压站、天然气压缩机、CNG储气瓶组、CNG顺序程控盘、售气机等五部分组成。下面是一个典型天然气压缩气站(图1)。   

3、  调压站由进气控制阀、滤清器、调压阀、流量计和安全阀组成。从天然气管道来的天然气通过进气控制阀、滤清器后进入调压阀，将天然气压力调至天然气压缩机需要的进气压力，然后进入压缩机增压。  天然气压缩机是加气站的核心，一般由四级活塞式压缩机或液压缸式压缩机，具运行完全自动化，并装有安全保护停车装置。从管道来的天然气经压缩达到25MPa。在每一级压缩后，天然气流经水冷或空冷散热器冷却。CNG储气瓶组由三组钢瓶组成，按充气先后次序分高、中和低压组三组。储气瓶组的最高充气压力为25MPa。充气顺序盘的作用在于实现高、中、低压储气瓶组顺序向下储气瓶充气。当天然气压缩机启动后，在没有CNG汽车加

4、气时，压缩机依次向高、中、低压储气瓶组进行充气；当气压达到22MPa时，压缩机向三个瓶组同时充气，压力达到25MPa，压缩机自动停止。当气瓶组压力降到22MPa时，压缩降到22MPa时，压缩机自动启动，恢复充气。  售气机由流量汁、计价器、顺序加气系统三大部分组成。汽车充气时，储气瓶组成按低、中、高顺序利用压差供气。当车上气压力与储气瓶压力一致但不足20MPa，此时启动的压缩机将直接向车卜气瓶供气直到最高压力20MPa。当没有汽车充气时，压缩机继续向储气瓶组充气25MPa，整个汽车充气过程大约需要5～10min。    加气站新技术的体现就在于各控制部分的微机管理。  国内目前已能

5、生产机械电气式天然气压缩气站，是在引进国外CNG加气站基础上消化吸收，结合我国国情和现场实际设计制定了CNG加气站国产化方案。根据实际要求，研制中对工艺和设备进行了技术改进和完善。  将国产压缩机的进、排气管线与引进机组并联联接，并且由国产压缩机的排气管引一条管线接至程盘后的储气系统，可使国产机组本身构成联机系统，双机共同工作。  补充完善国外设计，国内设计的充气系统管线上增设检修放空阀，确保了检修的安全，增设了机组停机气体放空罐，将每次停机自动放空气体返至罐中。  在引进的调压装置中增设了油气分离器和管路系统，为使用“干气和湿气”提供了可靠保证。  将进口的60只储气瓶组改为门只

6、储气瓶组，重新进行编组，使储气瓶数目增加了一倍，取气率达58％，可保证机组达到全负荷工作能力，提高了一次储气的加气车次。减少机组频繁启动，起到节电降耗作用。  国产化后的CNG加气站主要技术指标如下：  生产CNG能力（双机8h工作）：500m3/天  可供CNG汽车（50m3/辆）台数：100辆  每辆天然气汽车加气时间（50m/辆）：8～10min  额定压力：加气站储气压力为25MPa       CNG汽车加气压力为20MPa  售气机计量准确度：±0.5％  天然气含硫量：不大于20mg/m3  天然气净化水露点温度：－40℃  CNG气瓶、天然气高压气瓶主要有一般钢瓶、

7、铝合金瓶、薄壁钢瓶和复合材料气瓶。铝合金瓶和薄壁钢瓶采用玻璃纤维聚脂树脂加强，复合材料气瓶内部为热塑性材料衬里，外部为碳纤维或玻璃纤维增强复台而成。  国内目前只能生产钢质气瓶，材料为30CrMo、35CrMo和40CrMo，而且大多数单位目前都未生产天然气汽车专用钢瓶，而是用高压氧气瓶替代。  目前，天然气在汽车上的应用仍局限在原有汽油机或柴油机基础上经改装而成天然气或两用燃料发动机。目前针对发动机本身如何更适合天然气燃料特点而进行的专门设计尚处于研究阶段。例如将一