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天然气的优点 天然气汽车的优点和缺点

2020-06-04 23:39:44 来源:菏泽信息港

天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性,天然气的成分依产地不同而有所差异,但其主要成分是甲烷(85%~98%)和少量的乙烷、丙烷等,还有少量的氮气、氧气、二氧化碳和硫化物。甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成,燃烧产物主要是二氧化碳和水。与其他化石燃料相比,天然气燃烧时仅排放极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物,因此,天然气是一种清洁的能源。

天然气汽车顾名思义就是以天然气作为燃料的汽车。它可分为常压天然气汽车、液化天然气汽车和压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)汽车,由于常压天然气汽车因携带燃料的容器太大,已被淘汰;而液化天然气汽车绝热要求严格,使用数量较少,因此常说的天然气汽车主要是压缩天然气汽车。截止2003年底,世界上的天然气汽车数量为330万辆,而使用较多的是压缩天然气汽车,全世界有CNG加气站6621个。CNG加气站将天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理,除去气体中的硫和水分,再由压缩机组将天然气压力由0.1~1.0MPa压缩到25MPa,最后通过售气机给车辆加气。

按照燃料使用状况的不同,天然气汽车可分为:

(1)单燃料天然气汽车,发动机只使用天然气作为燃料。

(2)两用燃料天然气汽车,既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料。

(3)双燃料天然气汽车,可以同时使用液体燃料(汽油或柴油)和天然气。

天然气汽车的优点
1、抗爆性能好

天然气的主要成分是甲烷,甲烷的MON(马达法辛烷值)为140,大多数天然气的MON为115~130,具有很强的抗爆性。研究表明,燃用天然气的发动机应采用的合理压缩比为12,允许的压缩比为15,通过提高压缩比可大幅度提高发动机的热效率,弥补由于热值低带来的发动机功率下降,从而使天然气汽车获得更好的动力性和燃料的经济性。

2、燃烧完全

天然气本身是气态,与空气混合均匀,燃烧完全,不结炭,可提高热效率10%以上。

3、对环境污染小

汽车使用天然气作燃料与使用汽油作燃料相比,一氧化碳减少97%,碳氢化物减少72%,氮氧化物减少39%,二氧化碳减少24%,二氧化硫减少90%,苯、铅等粉尘减少100%,噪音降低40%。

4、资源丰富

我国天然气地质资源量估计超过55万亿m3,预测天然气可采资源量为12万亿m3,可采储量前景看好,可采100年以上,在世界上属资源比较丰富的国家。使用天然气可减轻对石油资源的依赖,有利于我国经济的健康发展。

5、经济性好

用天然气作发动机燃料,其燃料费用是汽油车的2/3(天然气尽管其热值较汽油略低,但其价格便宜),加上天然气的着火极限较汽油宽,它可在α=0.58~1.8的范围内着火燃烧,这样有利于燃烧稀混合气,提高使用天然气汽车的燃料经济性。由于燃料燃烧完全,无结炭、无爆震,汽车使用寿命大大延长,维修费用仅为汽油车的70%。

6、安全性好

天然气相对密度较空气小,为0.58,一旦发生泄漏,会很快在空气中消失。但汽油不易扩散,一遇火星,易于着火燃烧。

天然气汽车的缺点
1、功率下降

天然气与空气的混合气热值较汽油低且充气量系数小,使用天然气时,如不改变发动机的结构参数,发动机的功率要下降10%~18%。

2、点火所需能量大

天然气比汽油着火温度高(天然气的着火温度为537℃,而汽油的着火温度在430℃以下),因此需要较高的点火能量。

3、行驶距离短

由于天然气的能量密度低,压缩天然气汽车携带的燃料量较少,一般行驶距离较汽油车短。在城市行驶的出租车,白天需加气2~3次。

4、较大缸体容器增加重量并减少行李箱空间

气态天然气的能量密度比汽油小得多。1m3常压天然气装入20MPa的储气瓶中,约占5L容积,而与之等热量的汽油(0.81kg)只占1.1L容积,CNG所占容积等于汽油的4.5倍。要保证相同的续驶里程,天然气汽车储气瓶的体积比汽车油箱就要大许多。虽然可以充分利用原来闲置的空间,但还是会占据一些本来可以作为行李箱等用途的一些有用空间,同时增加了布置上的难度。由于高压气瓶本身的质量较大,使汽车的整备增加,多多少少会使汽车的有效载重质量减少。这些问题在轿车上显得更为突出。

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