天然气汽车应用的探讨

天然气汽车应用的探讨　孙继红　（合肥燃气集团有限公司，安徽合肥　２３００４１）　摘要：由于汽车尾气排放对环境造成的污染日益严重，以及对石油资源日渐减少的担忧，世界各国都在寻求开发新的能源如电　池、天然气、液化石油气、甲醇等替代汽油。而其中天然气以其使用清洁、分布广泛、价格低廉等优点得到广泛的应用。　关键词：环境；能源；天然气汽车；石油汽车　中图分类号：Ｕ４７３．２４：Ｕ４６９．７９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－５７８１（２００６）Ｏ４—０３０６－０３　Ｏ　引　言　求的４３％，届时我国的石油资源短缺会更加严重。　到２０００年底，我国石油累计探明可采储量为６１亿ｔ，　能源和环境是人类最关心的两个问题，也是２１　世纪世界各国坚持走可持续发展道路的重要战略问　题，高速发展的汽车保有量，给人类带来了经济繁荣　和物质文明，同时也给城市带来了汽车能源的紧张和　严重的大气污染。　到２０２０年，预计会达到８５～９４亿ｔ。按照最高年产　油２亿ｔ测算，我国石油可采资源仅可延续到２０４０　年，因此石油资源的短缺会制约我国汽车工业和经济　的发展。可以看出：寻找替代能源，开发和发展替代　石油的气体燃料汽车对全世界尤其是对我国都是关　系到社会经济，尤其是支柱产业——汽车工业发展的　重大战略问题　ｊ。　１　石油汽车原料将会严重不足　随着世界经济的发展，全世界的汽车产量和汽车　保有量都在不断增加；目前全世界的汽车产量已超过　５　０００万辆，汽车保有量已达８亿辆，汽车运行消耗石　油量占全世界石油产量的一半以上；依据国外研究报　告及世界上石油的蕴藏资源和消耗量的预测，全世界　２石油汽车严重污染环境　汽车保有量增多的另一严重问题是排放带来的　大气环境污染。以石油为燃料的汽车排放的污染物　达１４０多种，占大气环境污染的６０％～７０％；燃油汽　的石油资源仅能够供人类使用约５０年；即到２１世纪　中叶，汽车以石油作燃料的时代将会结束。　随着我国经济的快速发展，我国的汽车产量和保　车排出的一氧化碳可使人缺氧中毒，乃至窒息死亡；　碳氢化合物对人体有麻醉作用，同时与氮氧化物发生　化学反应，导致化学烟雾污染；氮氧化物对人体呼吸　有量也在迅速增加；２００３年我国汽车保有量为百人　１．８辆，２０００～２００４年，我国汽车保有量呈加速增长　态势，分别为：１０．７３％、１２％、１３．９４％、１６％和　系统具有强烈的刺激作用，侵害肺部，使生命陷入危　险状态；同时汽车排出的碳氢化合物、一氧化碳还危　及人类生存的地球上空的臭氧层；燃油汽车的排放污　染已成为世界上的主要公害之一；是造成酸雨　光化　１７．５％，２００５年和２００４年增速基本持平。国家信息　中心发布预测称，我国从２００５年起汽车保有量年均　增长将达到１６　以上，并由此预测，到２０１０年我国　学反应，臭氧层破坏，温室效应以及使人类致癌、心血　管、神经性等疾病的严重污染源＿２］。　根据世界卫生组织２００５年公布的报告，在全球　汽车保有量将在５　６００万辆以上。２０００年，我国机动　车消耗的石油为６　５６０万ｔ，约占全国总石油消费的　１／３。２００４年我国进口原油１．２３亿ｔ，加上国产１．７　空气污染最严重的．１０个城市排名中，中国有包括北　京在内的７个，太原市名列第一，是世界上空气污染　最重的城市。中国已成为世界上大气污染最为严重　的国家之一。在实行环境统计的３００个中国城市当　亿ｔ，总消费近３。亿ｔ。有关部门预测，２０１０年我国机　动车的燃油需求将达１．３８亿ｔ，为当年全国石油总需　收稿日期：２００６—０４—２９；修改日期：２００６—０６—２０　作者简介：孙继红（１９７Ｏ一），女，安徽安庆人，合肥燃气集团有限公司工程师　３０６　ｔＴ程与建设》２００６年第２ｏ卷第４期　维普资讯 http://www.cqvip.com

中，７Ｏ％处于或超过大气环境质量三级标准，目前中　国已有七成城市不适合居住。　北京是世界大气污染最严重的城市之一。煤烟、　工业扬尘、汽车有害物的排放是危害空气的三大污染　源。大约６３％的ＣＯ（一氧化碳）、５０％的ＮＯ　（氮氧　化合物）和７３％的ＨＣ（烃类、包括有机挥发物ＶＯＣ）　来自汽车排放。据北京市环保局统计，北京现有１４Ｏ　万辆机动车，每年排出ＮＯ　１４．７万ｔ，平均每辆车一　年排出ｌｌＯ　ｋｇ，从而造成全市ＮＯ　超过国家标准　１．６６倍。汽车排放污染已被列为城市大气污染源之　一。北京、上海已被列入世界十大空气污染城。　因此，发展低污染的燃气汽车，是保护生态环境，　改善我国城市大气质量和人们生活条件的迫切需要，　也是实现可持续发展的必然。　３压缩天然气（ＣＮＧ）汽车　天然气汽车（ＮＧＶ）是指以天然气作为燃料的汽　车。按照天然气的化学成份和形态，可分为压缩天然　气（ＣＮＧ）汽车和液化天然气（ＬＮＧ）汽车两种。目　前，我国的天然气汽车大多为双燃料汽车，驾驶员可　通过转换装置选择天然气或燃油。　我国从２Ｏ世纪５Ｏ年代开始开发压缩天然气，８Ｏ　年代中期引进国外技术，成功研制了ＣＮＧ汽车，并　作为新一代节能环保项目受到国家的重视。　近年来，国内骨干汽车企业已陆续开发出单一燃　料或双燃料燃气汽车和大型公交车用发动机，并均已　具备批量生产能力。截至２００３年底，北京、上海、天　津、重庆等１６个城市被确定为清洁汽车行动的试点　示范区。这１６个重点推广城市的燃气汽车保有量达　到１９万辆，已建成加气站５６０多座。天然气汽车已　经占到燃气汽车总量的４Ｏ％以上，见表１所列。其　中有近６万辆燃气汽车投入城市公交和出租车行业　运营。虽然这些燃气汽车只占城市汽车保有量的　１Ｏ％，但由于集中在城市区域往复行驶，总运行里程　却占４Ｏ％～５Ｏ％。　国外也非常重视ＣＮＧ汽车的开发，英、德、美等　国均在２Ｏ世纪９Ｏ年代初期研制成功性能良好的　ＣＮＧ汽车，并已投入实际运行。俄罗斯首都莫斯科　准备将市内所有燃油汽车更换为ＣＮＧ汽车，日本规　划到２０１０年发展１００万辆ＣＮＧ汽车，韩国规划发展　８Ｏ万辆，世界主要国家天然气汽车统计，见表２所　列：引。　表１国内部分城市Ｉ地区）ＣＮＧ汽车统计　表２　２００４年初世界主要国家天然气汽车统计　国家　ＮＧＶ／万辆　ＣＮＧ加气站／座　燃气消费量／亿ｍ。　阿根廷　３２Ｏ　巴西　１４０　巴基斯坦　２４０　意大利　７５０　美国　６　７６０　中国　３５０　乌克兰　８３０　埃及　２８０　委内瑞拉　３２Ｏ　印度　２６０　日本　８ＯＯ　注：燃气消费量是２００２年资料。　４天然气汽车（ＮＧＶ）的优势　（１）我国的天然气资源十分丰富，四川、重庆、新　疆、陕北、大港及近海油田都有丰富的天然气资源。　截至１９９７年底，已在２１个盆地探明气层气储量为　１．６９７　７９６×１０　ｍ。，溶解气探明储量为９　４７７．１８×　１０。ｍ。，年产量为２２３×１０。ｍ。。预测到２０１０年，我　国的天然气产量将达到（６６０～７７０）×１０。ｍ。。丰富　的天然气资源为研制推广天然气汽车提供了极好的　前提条件ｌ４］。　（２）天然气汽车（ＮＧＶ）是一种理想的低污染　车，与燃油汽车相比，使用天然气污染物明显减少：　ＣＯ减少９７％，ＨＣ（碳氢化物）减少７２％，ＮＯｘ（氮氧　化合物）减少３９％，ＳＯ　减少９Ｏ％，苯、铅等粉尘　（ＰＭ）减少１０Ｏ％［引。　（３）天然气汽车（ＮＧＶ）使用性能优越：①汽车　《工程与建设》２００６年第２ｏ卷第４期　３０７　维普资讯 http://www.cqvip.com

的设计性能好：辛烷值高达１２０，汽缸压缩比高，热效　提高。②汽车操作性能好：ＣＮＧ热值高，冷、热起动　性能好；挥发性好，冬寒起动性能好；ＣＮＧ分子结构　稳定，抗震性好；燃料加装方便。③汽车维修性好：　期磨损的原因是由于天然气中含有微量硫化物引起　的。③提高天然气发动机功率的措施主要有进气增　压、提高发动机压缩比和使用专用天然气发动机润滑　油。④防止腐蚀和早期磨损的途径包括天然气脱　硫、使用耐腐蚀材料制造发动机和使用专用天然气发　动机润滑油。⑤使用专用天然气发动机润滑油对提　对发动机磨损小，维修费低，腐蚀小、结碳少。　④ＣＮＧ安全性好：比空气轻，如泄漏，在高压下很快　消散，不易着火；燃点高，为６５０４７００℃，不易燃烧。　另外，ＣＮＧ价格通常情况都低于汽油，而且维修　高功率和防止发动机的腐蚀与早期磨损都有显著效　果，是一种简便、经济和有效的措施。　费用降低５０％以上，发动机寿命延长２～３倍，大修　间隔里程延长２～２．５万ｋｍ，并可减少５０％机油费　用，经济效益明显。　６　结束语　（１）政府行为力度要进一步加大，刺激天然气汽　５　天然气汽车（ＮＧＶ）存在问题　尽管天然气汽车（ＮＧＶ）在改善空气质量方面有　着重要意义，近年来天然气汽车（ＮＧＶ）技术也得到　了前所未有的发展，从过去的常压天然气汽车发展到　压缩天然气汽车（ＣＮＧＶｓ）和液化天然气汽车　（ＬＮＧＶｓ），但是天然气汽车（ＮＧＶ）的全面推广和使　用仍然有一定的难度，主要表现为：　（１）从项目的总体发展看，加气站建设在全国各　地普遍滞后，出现了改车、建站不配套的现象，主要由　车（ＮＧＶ）的推广和使用的一个主要因素就是政府所　制定的排放法规。　（２）尽快完成相关标准的制定；合理地选择高压　气瓶等重要设备的制造材料，采用优良的结构设计，　正确地执行标准，实行严格的质量管理和工艺控制过　程以及质量认证试验，认真执行运输、安装、检验、使　用要求。　（３）继续深入对提高天然气汽车（ＮＧＶ）使用性　能的研究并使先进的技术及早产业化。　（参考文献］　Ｅ１］张智祥．专家称我国发展节能环保汽车迫在眉睫［Ｎ］．中国经济　时报，２００６—０３—２４（８）．　于：①技术标准出台晚。②气站建设涉及政府主管　部门太多，审批手续复杂。③城市土地紧张，规划困　难。④一次性投资大，资金短缺，短期内资金回收　慢。⑤油气站合建问题，在规范上和具体审批上，涉　［２］庄永茂，闻　望．天然气汽车技术初探［Ｊ］．煤气与热力，１９９７，１７　（２）：３３—３５．　及安全问题，各地都非常慎重。　（２）天然气汽车（ＮＧＶ）在使用中仍然存在一些　［３３林越玲，赵水根．“绿色汽车”在深圳市的发展展望［Ｊ］．城市燃　气，２００５，（５）：８—１１．　问题，其中最为突出的是发动机功率下降、发动机腐　蚀与早期磨损的问题，经专家分析，其主要原因及解　［４３杨晓东，顾安忠．液化天然气汽车的研究和发展［Ｊ］．新能源，　２０００，（９）：１８—１９．　决方法分别是：①天然气汽车功率下降的原因是由　于充气系数下降和发动机压缩比较低。②发动机早　［５３王世德．兰州市发展压缩天然气汽车的探讨［Ｊ］．煤气与热力，　２００５，（３）：６５—６７．　敬告读者作者　经国家新闻出版总署新出报刊［２００５３１１０７号文批准，从２００６年起，本刊由《工程建设与档案》更名为《工程与建　设》。双月刊，逢双月１８　Ｈ出版。　本刊办刊宗旨：研究和交流工程与建设领域各相关专业的技术和信息，以工程与建设项目实施全过程提供技术　性和管理性服务，以推动工程与建设事业的发展。主要栏目：研究与探索、建筑与规划、工程设计、工程勘测、工程施　工、地基与基础、建筑材料、智能建筑、工程管理及城建档案等。读者对象：面向建筑工程、道路桥梁工程、水利水电　工程、市政工程、交通工程、港航工程及环境工程等各个专业，竭诚为工程建设界的科研、技术、管理人员以及高校相　关专业师生服务。　本刊为中国核心期刊（遴选）、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录期刊、《万方数据一数字化期刊群》入编期刊、　《中文科技期刊数据库》来源期刊、《书生数字期刊》入编期刊，专此告之。　本刊从事广告经营业务，欢迎有关勘察设计单位、施工企业、高校院系、科研院所及生产厂家惠顾。　。　《工程与建设》编辑部　３０８　《工程与建设》２００６年第２Ｏ卷第４期