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无锡市车用压缩天然气CNG项目可行性研究报告

时间:2010-01-02 22:07来源:未知 作者:admin 点击:
压缩天然气汽车是以天然气作为燃料,它是气体燃料汽车的一种。为了使天然气在汽车上得到更好的使用,将常规天然气加以高压压缩,经压缩后装在钢瓶中放在车上相当于普通汽车的

压缩天然气汽车是以天然气作为燃料,它是气体燃料汽车的一种。为了使天然气在汽车上得到更好的使用,将常规天然气加以高压压缩,经压缩后装在钢瓶中放在车上相当于普通汽车的油箱,为了多加燃料,气瓶气压一般为20Mpa,这就是所谓的CNG汽车。
      压缩天然气CNG汽车具有污染少、安全性高、抗爆震性能好、经济性好等特点,使用压缩天然气CNG作为汽车燃料,保护了环境,大量地节省了您的燃料开支,最大限度地利用压缩天然气CNG燃料,减少石油的使用,省钱环保,这就是天然气在世界上被大力推广替代石油的真正动力…
CNG汽车的优点
省钱:
1.从燃料性能看,1立方CNG≈1.15升汽油,从理论上讲行驶同样里程耗油量是耗气量的1.15倍,因各地的天然气的热值不同,所以天然气的消耗量也可能有所不同,从目前无锡已改装的100多辆出租车样车实际使用情况来看,已超过这个数据。
2.从实际使用看,百公里只需20多元,比汽油节约57%(见下表)
城市公交车及出租车是压缩天然气CNG汽车改装的首选车型,下面以出租车为例说明压缩天然气CNG汽车的经济性,如出租车的改装费用为5500元,压缩天然气与汽油的经济比较如下表所示,从表中可以看出,使用压缩天然气的经济性是非常良好的,使用压缩天然气后,以每日行驶400 km计算,每日节省燃料费83.04元,月节省燃料费为2491.2元左右,改装费用可在2个多月收回,则以后每年可节约燃料费2.98万元左右。

环保:
1.天然气是目前广泛被人们认定为最佳的使用燃料,压缩天然气挥发性好,能与空气充分混合,在燃烧过程中,污染极小,排放的废气中不含铅和苯,不含硫化物,与汽油车相比,一氧化碳减少97%,二氧化硫减少90%, 碳氢化合物减少72%,氮氧化物减少39%,二氧化碳下降10%以上,噪音降低40%,且无黑烟,无积碳及粉尘污染,因此环保效益十分显著。
2.天然气无毒,无腐蚀,比空气轻,易挥发。
3.与使用液化石油气比,天然气更清洁,无残液,无积碳。
安全:
1.天然气与汽油相比更不易燃烧和爆炸。
天然气爆炸下限为5%,比汽油爆炸下限为l%高,甲烷燃点为645℃,比汽油燃点高218℃,相比不易点燃。甲烷密度低,相对密度为0.55左右,泄漏的气体很快会在空气中散发,且爆炸极限比汽油高出2.5~4.7倍,在自然环境中难以形成遇火爆燃的条件,一旦压缩天然气从储罐或管路中泄漏,泄漏点周围会立即形成低温区,使天然气燃烧困难。
2.车用CNG储气瓶经过物理、爆破、冲击和运行等试验,且装有紧急切断、安全放散、充装限制、超流量自动截止等多种安全附件。
天然气汽车的钢瓶系高压容器,其材质及制造、检验试验在各国均有严格的规程控制,在我国有《汽车用压缩天然气钢瓶标准》(GB 17258—1998),其试验压力高于工作压力4倍,并安装有防爆设施,不会因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆炸,而汽油汽车的油箱系非压力容器,着火后容易爆炸。在天然气汽车发生的l300多起碰撞事故中,没一例引起过爆炸或着火。
战略安全的需要
世界石油探明储量约136亿吨,还能开采40多年,天然气储量是130万亿立方,还可以用100多年。
我国天然气总储量大约为38万亿立方,能够保证年产1000亿立方的水平,如此巨大的储量单从民用来说很难满负荷运转,必将寻求新的用气增长点,天然气替代汽油作为汽车燃料,发展前景非常好。
随着中国现代化进程的加快和GDP的继续增长,预计今后20年,我国的石油消费和石油进口将呈继续增长趋势,再加上目前世界主要油产地风云变幻,国际石油资源供应的不确定性增大,石油价格波动剧烈,我国能源安全受到挑战。
我国应当效仿目前许多发达国家采取的以气代油的石油安全战略措施,相对石油而言,我国天然气开发潜力较大,服务年限较长,较多地开发利用天然气,可以在燃料和原料两方面弥补石油的不足,减缓日益增长的石油需求压力。
发展压缩天然气CNG汽车的六大理由
1. CNG是辛烷值极高的气态燃料,可达120以上 ( 97#汽油辛烷值也就97 ),与汽油汽车相比,燃料的经济性能得到提高,运作费用下降。
2. 汽车的发动机活塞顶部、燃烧室壁以及汽缸壁表面温度为200-300℃,火焰传播速度大约为20-30m/s能保持此温度原因之一是这些壁面形成一种气体面层,它阻止向这些壁面过多地传热,由于汽油辛烷值低,经常产生爆震,爆震燃烧局部温度很高,可达4000℃以上,燃烧产物将分解出CO,H2,O2,NO及游离碳,已不能燃烧而排气冒烟,排气温度过高形成热损失,导热高,温度过高,冷却水温度提高,发动机过热,使运动部件润滑情况变坏,加快零件磨损。在正常燃烧及轻度爆震时,磨耗率为3.6mg/h,严重爆震时为98mg/h,约为正常燃烧时磨耗率27倍,对发动机各部件有严重磨损;而汽车加装CNG后发动机无爆震现象,零部件磨损小,因而发动机的寿命为汽油的3倍。
     3. 对车辆机油的稀释作用极小,燃烧性能好,无积碳,所以不需经常更换润滑油和火花塞。
     4. 压缩天然气且呈气态,与空气混合均匀,燃烧充分,所以冬季起动性好。
     5. 车辆的加速性能比汽油车差3%。(一般来说天然气汽车在动力性能方面与普通汽油车相比,略有下降,最大功率下降不超过3%,现在无锡新阳光汽车维修有限公司通过引进点火提前角装置已基本上解决了动力下降问题,根据装车实际来看,驾驶员反映天然气汽车与普通汽油车相比,区别很小。)
     6. 加气车辆行驶半径小,一次加气的行驶里程190公里,但如汽油和天然气同时加满,则一次充装行驶的半径加大。
CNG汽车发展现状
国际上从上世纪60年代末开始大力开发天然气汽车,至2004年阿根廷拥有天然气汽车超过100万辆,欧洲拥有天然气汽车50多万辆。我国周边国家如印度拥有天然气汽车超过15万辆,巴基斯坦天然气汽车拥有量也超过了7万辆。
国内从90年代末开始发展CNG汽车,至目前已形成一定规模,在天然气产地和输送干管沿线的北京、重庆、西安、上海等城市已在不同程度和规模上发展和使用CNG汽车,目前全国CNG汽车已经超过7万辆,加气站有280座左右。
我市周边如南京、常州等多个城市随着西气东输2005年的正常供气已开始大力推广CNG汽车。目前,南京已建和在建加气站4座,已改造天然气出租车150多辆;常州已建和在建加气站3座,预计从2006年10月份开始将大量改装天然气出租车。
 
CNG汽车我市发展现状
目前我市有机动车辆40万辆左右,随着人们生活水平的日益提高,汽车的不断增加,同样汽车排出的尾气对环境污染越来越严重,影响了我们生存的环境…大量的信息标志着石油能源的枯竭,及不断上涨价格的压力,在已经发生的事实面前,我们为什么不能防患于未然,迎合世界潮流…所以我们一直在寻找更为清洁的汽车燃料。
在目前情况下,汽车燃油费用与燃天然气费用相差较多,燃气比燃油约可节约50%的费用,而且油价还呈上涨趋势;如果推行费改税政策,将进一步加快油改气的进程。
无锡市目前公交车车辆1892辆,其中汽油车1341辆,计划每年购置200辆新车;无锡市区有出租车经营单位34家,5480辆出租车;无锡市环卫车辆各种规格540辆(其中80辆柴油车);无锡市现有驾训车辆1000余辆,同时,大量的私家车、部分企业用车也是压缩天然气的潜在客户,私家车目标客户主要为一些私营业主,日行驶里程在150公里以上。压缩天然气在我市作为一个新兴事物,潜在客户对它的认识和接受还需要一个过程。 根据目前市场情况,建议政府有关部门加快我市试点车辆加装CNG压缩天然气装置的步伐,以此来逐步启动社会车辆的介入,加快与政府相关部门的协调,建立和规范无锡市汽车加装CNG压缩天然气装置的市场。
为了促进天然气作为汽车能源的转化,无锡华润燃气集团公司、无锡新阳光汽车维修服务有限公司和上海同济大学前期合作进行了汽车加装CNG压缩天然气装置(CNG双燃料汽车)试验研究,在严格按照天然气汽车技术要求和筛选性能稳定、可靠的关键设备的基础上,成功地验证了双燃料汽车具有高节能、低污染、经济、安全的特点,特别是在汽车的经济性、车辆的动力性和运行的可靠稳定性方面获得了令人满意的效果。
目前我市华润燃气集团公司已建成标准加气站二座,一座在中南路中南公交停车场内,日设计供气量为15000立方/日,另一座在山北石门路公交盛岸驾训队内,二站均可满足200辆公交车和100辆出租车的用气,初步形成供气网络,
07年无锡华润燃气公司已在原太湖花园气化站、原锡山市液化气公司(广瑞路与江海路交界处)等处再建站6座,以后预计建站20座,构成我市完善的加气网络。业内人士表示,如果油改气车辆逐步增多,会有越来越多的加气站开放、建设。
每辆加气的车在各CNG加气站办理CNG加气卡(可充值),每辆车加气只需4至5分钟,快捷方便。
无锡新阳光汽车维修有限公司通过前期改装桑塔纳、桑塔纳2000、捷达、富康等出租车取得了较好的经济效益和社会效益。从已加装天然气装置的出租车实际运行情况看,平均百公里天然气8立方,出租车一只65升的储气钢瓶一次充满约13立方,在市区可连续行驶190-200公里左右,而在高速公路可超出210公里。夏天,天然气车开启空调不受任何影响,市区道路可连续行驶160-170公里左右。以普桑为例在夏季使用空调的情况下使用汽油,百公里耗油9-10升,现在93号汽油一升4.86元,百公里费用48.6元,而使用天然气作为汽车燃料, 每百公里最多耗气8.7立方,每立方气价3.2元,百公里费用27.84元,也就是说每百公里可节约燃料费20.76元,每天以行驶400公里计算可节约83.04元,每月可节约2491.20元,这样在2月左右就可回收所有的改装费用。并且事实上,用燃气车的驾驶员一天可以净省下80多元,而他们眼下辛苦一天的纯利润,也就300元左右,这也是出租车行业翻身的机会。
特别是捷达车型,目前在国内还没有改装成功的先例,无锡新阳光汽车维修有限公司在引进国外先进的电控系统和减压系统的基础上,与上海同济大学合作,自主研发了混合器、功率阀等关键配套设备,不仅解决了回火、放炮等捷达车常见问题,而且大大提高了车辆运转的经济性能,在国内外都具有一定的领先性。

 
无锡的天然气是西气东输气,可以稳定供气30年,其价格不可能出现大的波动;原先的油改气出租车使用的是液化石油气,液化石油气为石油的伴生品,其价格是随着汽油的价格波动而波动的,处在较高的价位上;天然气在汽车能源上作为汽油未来的替代品,性价优势很明显,目前无锡市正在制定从今年起油改气汽车使用天然气的有关方案,天然气价格3.2元/m3一年内保持不变,油价还有持续上升的趋势,燃气和燃油的差价会进一步拉大,届时油改气后实惠将会更明显。
若目前我市1/3出租车汽车改为“气”车后,以每辆车燃油30升计,则每天可节约汽油54780升汽油(汽油密度为0.725, 1000升汽油为6.29桶,8.67桶汽油为1吨,)折合39.74吨,全年可节约1.45万吨的汽油,同时,减少了1.45万吨汽油所排放出来的有害废气。
发展CNG汽车,在燃油价格不断升高的今天,可以大幅降低车辆的运行成本,减少政府补贴,抑制无锡市对汽车燃油的持续增长需求,因此具有明显的经济和社会效益,任何一项新事业的成功,都离不开政府的支持,相信在政府有关部门的关心与支持下,无锡地区的天然气汽车一定会得到健康、稳步的发展。
 
CNG项目的目标、思路及实施步骤
本项目希望在政府支持和关心下,在CNG汽车的应用研究、关键设备的研制和示范应用方面做一些工作。以往的实践表明,CNG汽车是一项涉及面广、包容要素多(燃料、动力、车辆运营、检测、管理、政策法规等)的系统工程。由此出发,制订出相应的总体目标、工作思路及实施步骤。
1、总体目标:
把无锡地区建成华东地区特别是江苏省领先的CNG汽车应用示范地区。
 
2、工作思路及实施步骤:
在政府的领导下,组成一个CNG运行和管理单位、从事技术研究的科研院校和实施改装和维护服务的汽修厂的联合系统,进行优势整合、系统联动,做好应用示范,共同推动CNG汽车的发展。
无锡华润燃气集团公司作为无锡CNG事业发展的龙头企业,技术上提出严格要求,积极思考发展过程中可能遇到的技术难题与解决方法,控制潜在风险。严把安全关,保证CNG汽车在无锡发展的成功。
无锡新阳光汽车维修服务有限公司承担本项目的车辆改装研究工作,通过实践,积累车辆改装经验,形成有效的质量管理体系,完善工艺路线,建立改装作业指导书和质量检验程序,成为无锡当地有实力、技术领先的CNG汽车改装企业。
同济大学作为技术支撑单位,为不同车型提出先进、完善的CNG改装技术解决方案。对汽车改装的关键设备进行选型或研制,为改装实践过程中提供专业技术服务,包括技术咨询、专家服务等。
 
3、应用示范
应用示范是推动天然气汽车发展的关键,在前期改装研究的基础上,进一步巩固和拓展天然气汽车的种类,从而推动天然气汽车的健康、有序发展。整个项目分为三个阶段。
(1)前期
从2006年3月开始,历时半年,以桑塔纳99新秀在用车作为研究对象,对CNG汽车的储气系统、燃气供给系统、燃料转换系统及防泄漏排气系统等进行了全面的技术研究,特别是参照ISO15500天然气汽车国际标准和国家相关的燃气汽车标准,对天然气汽车的完整控制系统,包括汽油/天然气燃料自动切换、汽油喷射模拟、点火提前角调整和氧/λ传感器仿真功能,进行了技术研究。通过技术研究,一方面提升了试点探索阶段的应用成果,另一面为后继工作充实了必不可少的理论准备。
在对国内外的相关设备进行了选型后,进行了样车改装,试验车获得了天然气汽油替代比达到1:1.2以上(即1立方天然气可以替代1.2升以上汽油),大大超过国内其它城市1:0.8-1.0的数值,且设备运行稳定,已经超过2个月,没有任何大的质量问题。通过运营经济性、发动机及整车的技术性、汽车排放的环保性、司乘人员使用CNG及CNG汽车安全性等方面的系统数据,证明了项目的可行性和先进性。
通过前期研究,奠定了获取汽油/CNG双燃料汽车的改装设备的方法和手段基础。
(2)巩固成果期
计划从2006年8月开始,对无锡地区出租车和社会车辆的主流车型进行系统的技术分析和研究,制定改装技术方案,组织对桑塔纳99新秀、桑塔纳2000、桑塔纳3000、捷达和富康等城市主流车型的改装试验示范,收集整理实际的运行资料,最终形成技术先进、效果明显、质量可靠、价格合理的改装解决方案。同时,希望通过试验示范,初步形成一个较为系统完整、包括质量管理、作业指导、改装检验等内容的项目体系,创造从试验示范阶段转入产业化阶段的必要条件。
(3)技术开拓期
从2007年9月,对在用柴油车进行天然气改装的技术研究和改装示范试验。预期可以解决或改善在用柴油公共汽车的冒黑烟问题,并大大抑制或减少城市车辆对柴油的需求量。
CNG关键技术的研究攻关
发展天然气汽车是一项庞大的系统工程,需要社会多方配合和努力,才能实现真正意义上进步。抓示范,必须攻关键,本项目拟充分利用国内外成熟的技术,结合无锡本地的实际情况,重点放在城市在用车辆的改装上,主要目标是利用天然气这一新型的车用绿色能源,改善车辆的排放、改善城市大气环境,降低车辆的运行成本。
参照国内外天然气汽车的现状和发展趋势,就以下四个方面进行科技攻关:
1、死循环单点式燃气控制系统
死循环单点式燃气控制系统的基本功能是利用原车的氧传感信号和专用燃气ECU控制单元对吸入发动机的CNG进行流量控制,以达到最佳空燃比性能目的。即当氧传感信号值偏低时,ECU指令流量控制阀增大燃气的供给量,反之则减小燃气的供给量。
目前国内采用的死循环系统多为简单死循环系统,一般不根据不同发动机特性进行动态点火提前角修正和车辆加速时不同空燃比调节,改装效果与开环系统差别较小,但成本增加较大,因而应用较少。
本项目研究应用的死循环系统,要求能根据发动机的实际转速、按照发动机特性曲线进行不同的点火提前角修正,同时在车辆加速和加速时控制燃料的最佳供应量,使车辆匹配后的动力性、燃料经济性等指标达到最优,同时车辆尾气排放性能达到欧III标准。
 
2、燃气多点顺序喷射控制系统
死循环多点燃气喷射控制系统是目前国际上最为先进的燃气控制系统。该系统利用燃气ECU控制,具有稳定性好,技术含量高等优点,完全利用了多点燃油喷射的原理使燃气燃料分缸精确喷射,试图从根本上解决了因改装带来的功率下降问题,其尾气排放也有明显的改善和控制,目前该系统已经在发达国家和我国的部分原装双燃料车厂运用,改装市场上也有少量的该系统产品出售。
本项目研究所要达到的目标是,获取价格合理、用户能够接受的系统,车辆匹配
后的动力性、燃料经济性等指标基本能够满足使用的要求,车辆尾气排放性能达到欧III标准。
3、柴油/CNG掺烧技术
由于我国柴油的质量等问题,造成在用柴油车运行时,特别是在加速时出现大量冒黑烟现象。本项目拟通过引进和开发机电联合控制系统,研究双燃料发动机和柴油发动机的动力性、燃料经济性、排放等指标。筛选出燃用双燃料时,动力性不下降,大负荷燃料经济性好的柴油/CNG两用燃料系统。
由于柴油机改燃CNG-柴油双燃料后,除保持柴油机的优点外,烟度排放显著降低,这对于解决柴油车排烟污染问题具有重要意义。
该技术的特点是不对原柴油发动机进行改造,仅增加一套两用燃料系统,实现柴油车掺烧天然气。本项目预期可以用相对廉价的设备,实现改善尾气排放和减少柴油的用量。
4、柴油发动机单燃料改装
通过柴油发动机改为天然气燃料的研究、改制、试验运行,推广真正意义上的天然气单燃料发动机,本项目预期改制后的天然气单燃料柴油发动机,其动力性良好,能满足公交客运等大功率车辆的要求,彻底根治了柴油发动机冒黑烟的老大难问题,且各项排放指标优于CNG汽油发动机水平。
 
项目的意义和预期可以获得的成果
 
1、项目意义
发展天然气汽车有利于改善城市大气环境、抑制和减少城市车用燃油的需求增长、减少车辆运行成本,特别是可以在不增加政府补贴的情况下,增加出租车驾驶员的收入,有利于油价不断升高时期的社会稳定,因此具有十分明显的社会效益和经济效益。
本项目的实施,可以为政府在大规模推广天然气汽车之前获取真实的技术、经济资料,为政府部门的决策提供依据。有利于培育无锡本地的天然气汽车产业,扶持本地CNG汽车改装企业,为今后天然气汽车的改装、维护、保养业培养一支技术队伍,使无锡的天然气汽车的发展在中国华东地区具有一定的领先水平和知名度。
 
2、预期成果
300台CNG双燃料汽车样车(普桑、捷达、桑塔纳2000、桑塔纳3000、富康);
50台柴油/CNG汽车双燃料样车
10台柴油机改装的CNG单燃料发动机样机;
1份汽油/CNG汽车双燃料研究报告;
1份柴油/CNG汽车双燃料研究报告;
若干项技术专利;
改装技术规程、作业指导书、质量管理系统等。
 
 
无锡新阳光汽车维修服务有限公司

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