淺析CNG汽車及液壓式加氣子站在石家莊市的應用

 

 

近幾年來．我國進入城市化高速發展時期，城市建設飛速發展．城市面積擴大、人口增長，道路建設

加快．公交車與出租車的需求量上升。由此引起的機動車排氣污染也呈上升勢頭。

石家莊市近兩年來機動車保有量持續上升，汽車尾氣排放的CO、HC、N0。日益嚴重。主要街道路口、人行橫道兩側污染物全部超標．均達不到我國關于汽車排放標準法規的要求．與日趨嚴格的歐、美標準更是相去甚遠。由于汽車排放的污染物多集中在離地面lm左右區域．正處在人們的呼吸帶附近，所以對人的危害尤為嚴重。上世紀50年代美國的洛杉磯和70年代日本的東京都曾發生過嚴重的煙霧事件．其原因之一就是汽車排放的HC和NO。在陽光紫外線作用下．形成有毒的光化學煙霧，結果造成數百人死亡．數萬人受害。種種跡象表明，我國許多城市存在發生光化學煙霧的潛在危險。以石家莊市為例．據環保部門監測。石家莊市區部分地段在非采暖期已有明顯的光化學煙霧出現。所以，防治機動車尾氣污染．推廣使用清潔燃料汽車已勢在必行。

 

   

天然氣汽車與燃油汽車相比．它的尾氣排放中HC可下降90％、CO下降約80％、NO_x下降約40％，且無鉛污染。如果設計合理，且空燃比選擇較好，天然氣汽車的排放將會低于目前世界上任何最嚴格的廢氣排放法規。而且，還有進一步降低排放的可能性。與傳統的汽車相比．天然氣汽車所產生的臭氧量只有其20％-35％．碳黑顆粒物和二氧化硫幾乎可以忽略不計．是一種理想的低污染車。其它的優點是，沒有汽柴油給油箱加油時的蒸發損失，而且，排放中只含很少量的多環芳烴、乙醛和其它有毒物質。此外，與電動汽車相比，天然氣汽車續駛路程長。有關專家認為天然氣汽車是目前最具有推廣價值的低污染汽車．尤其適合于城市公交車和出租車使用。目前．它已在世界上廣泛應用。

 

 

    從熱能含量上看．1m3的天然氣相當于1．13L汽油的當量。就其經濟性而言．燃氣比燃油的燃料成本

要低。

    2005年．石家莊車用天然氣的售價是2．4元/m³,而93#汽油的價格是4．27元／升．以每百公里消耗

天然氣8 m³或汽油8升計，每百公里節約1．87元；以每輛出租車l天行駛300km計算，其燃氣成本只有57．6元。而燃油車成本達到102．48元，比CNG車高出45元。以此推算，出租車使用天然氣，每年可節

約運行成本1．5萬余元。

 

 

推廣使用CNG汽車，必須配套建設相應的CNG加氣站。2005年，石家莊市共建設11座加氣站．投入使用7座。全部采用液壓式天然氣汽車加氣子站．在國內尚屬首創。

 

 

    該技術利用特殊性質的液體．用液壓泵(壓力不高于22MPa)直接將液體充人CNG拖車的儲氣鋼瓶中，將鋼瓶內的壓縮天然氣推出，再通過站內的單線雙槍加氣機把高壓天然氣充人汽車的儲氣瓶內．達到給汽車加氣的目的，不需采用其他增壓設備。

    當剛剛開始啟動設備或PLC控制系統監測到液壓系統壓力低時，高壓液壓泵開始工作．向CNG鋼瓶內充人高壓液體介質：當液壓系統壓力達到高限22MPa(或用戶設定值)時．壓力控制閥停止向高壓系統供液，并通過旁通回路把高壓液體回流到液體儲罐中；液壓泵經一定時間的延時．如果系統壓力仍然不降，則液壓泵停止工作：當系統壓力降至底限20MPa(或用戶設定值)時，液壓泵重新開始工作。

    子站設備在運行時由控制系統的PLC自動控制。當加滿氣的拖車來到子站后。停到相應的停車位置，分別連接液體高壓管路、壓縮空氣控制管路、CNG高壓管路等，打開相應的控制閥門．關閉放空閥門，檢查無誤后即可開啟系統。當系統開始工作時，首先第一個鋼瓶上的進液閥門、出氣閥門打開，回液閥門關閉．在液壓泵的作用下．液體介質開始充入第一個鋼瓶，同時高壓天然氣被推出鋼瓶：當大約95％的天然氣被推出時，自動控制系統發出指令．關閉該鋼瓶的進液閥門、出氣閥門，打開回液閥門，此時第一個鋼瓶內的高壓介質開始返回橇體內的儲罐中；間隔幾秒鐘后第二個鋼瓶的進液閥門、出氣閥門打開(此時回液閥門關閉)，高壓液體開始充人第二個鋼瓶。

  設備運行時．由PLC程序控制實現8個鋼瓶依次順序工作。除更換拖車時由人工操作外．整套設備的所有動作均由設備自帶的PLC程序控制．無須人工干預。

 

 

   該系統最顯著的特點是投資少、占地面積小、工藝簡單、工作能力高(加氣能力≥1 000m弧)、運行

費用低(主電機功率僅30kW)。

    在傳統的加氣子站中。需要設壓縮機、緩沖瓶組、干燥裝置、多線加氣機等，占地面積較大：因城市

用地緊張，消防要求高，選址和建設難度較大。而這種液壓增壓系統****的優點就是占地面積小：站內除停放CNG高壓撬車的位置外．加氣撬體f液壓增壓系統)只占地1．5mx2m；控制室也只需2．5mx2．5m．考慮需設2個CNG高壓撬車位置．整個子站占地面積也只有l 000m2左右：另外一個特點就是工藝設備少，工藝管線簡單，施工方便，施工時間大大縮短：站內除控制室與加氣撬體、單線加氣機之間的控制線纜外，只有加氣撬體與加氣機之間的l條工藝管線，施工非常簡便。我們建設的加氣站均是與原有加油站合建，不需要增加占地，工期只需10天左右。

由于液壓式天然氣汽車加氣子站主電機功率只有30kW，系統總功率小于35kW．與現有壓縮機式子站(總功率約100kW)相比，節能效果明顯．運行費用低，大大提高了經濟效益。

 

 

    加氣撬體：140萬元(包括控制系統)：

    CNG高壓撬車：130萬元：

    單線雙槍加氣機：13萬元／臺：

    拖車：30萬元(根據廠家不同．價格會有所變化)。

一般每個子站配置為一個撬體、二個撬車、二臺單線雙槍加氣機。拖車可根據子站數目統一安排。

 

 

    (1)推廣CNG汽車應掌握以下原則：①使用頻率要高，年行駛里程要長，長期在市區行駛。對市區環

境污染影響較大；②行駛區域相對穩定；③有相對固定的停車場地，可以設置專用的加氣設施：④有比較

完整的管理機構，可以確保實施。在具體操作中．CNG汽車一般均在公共汽車、出租車等長期在市區內運營、對市區環境污染分擔率較高的車輛中首先推廣，也可擴大到某些專業車輛，如：環衛車、郵電車等。

    (2)在加氣子站的建設中，選用新設備、新工藝，可解決城市用地緊張．選址困難等問題．并可降低建

站費用，節約運行成本。

(3)液壓式子站必須使用專用CNG拖車。普通CNG拖車無法使用。

 

1．陸階明．我國城市公共交通使用CNG／LNG汽車的探討．城市公用事業．2004(3)