天然氣汽車技術的發展,開始于20世紀后期。為了有效地環節傳統燃料汽車給環境,尤其給城市大氣造成的巨大污染,許多國家積極開展清潔燃料汽車的開發和推廣。目前,我國的大氣污染情況相當嚴重,根據國家環保局的數據,全國660個大中城市的大氣環境檢測結果顯示,大氣環境質量達到國家一級標準僅有1%。氮氧化物污染嚴重城市多為人口超過百萬的大城市,汽車尾氣排放是城市大氣吾人的重要因素,而推廣和應用燃氣汽車是解決汽車尾氣污染的一個很好的途徑。1998年1月,全國燃氣汽車工作協調領導小組提出了我國發展燃氣汽車工作設想和實施建議,同年7月,確定在北京、上海等12個城市作為推廣天然氣汽車的實驗范城市。目前,壓縮天然氣汽車的發展已比較成熟,與汽油汽車相比在運營與維護管理方面具有價格便宜、維修費用低、總操作費用低、無污染等許多優點,因此,天然氣汽車將是21世紀重要的綠色交通工具之一,有著廣闊的發展前景。隨著中國汽車工業的迅速崛起,積極推廣天然氣汽車應用技術,開發車用壓縮天然氣系統既有必要性,又有緊迫性,尤其對大氣污染十分嚴重的蘭州市區,開發利用天然氣汽車應用技術有重要的現實意義。
1、蘭州市治理汽車尾氣污染的必要性
蘭州市作為甘肅省省會,解決環境污染,減輕汽車污染物排放是當務之急。當前,蘭州市各種機動車輛已突破 10Ⅹ10⒋輛,并且沒年以10%的速度增長,這些車輛尤其是公交汽車、出租汽車主要集中在城關、七里河、安寧、西固區這些狹長區域內行駛,造成車流密度過大,車輛常處于低速運行狀態,綜合排放指標變得更差。汽車尾氣中一氧化碳、氫氧化物及碳氫化合物等主要污染物對低空環境污染的實際分擔率已超過60%。蘭州市汽車尾氣已成大氣污染的一個重要污染源。市區大氣環境污染已從煤煙污染為主轉變為煤煙—機動車尾氣復合型污染。隨著機動車數量的快速增長,氣候條件對污染物稀釋、擴散不利等諸多因素影響,大氣污染已成為影響市民健康和制約經濟發展的重要因素之一。采用壓縮天然氣作為汽車的代用燃料,可不同程度地改善汽車發動機的排放性能,加之天然氣汽車技術在幾是年的發展過程中,已完成了從機械控制到電子控制、從進氣道預混供氣到電噴供氣甚至缸內直噴供氣的技術升級,使其環境性能指標更優,從而達到治理大氣污染的根本目的。
2、壓縮天然氣汽車的主要優點
運用改裝技術對現有汽車只并聯一套壓縮天然氣的燃料系統,原油路不做改裝,通過閥門可自動切換選擇燃料系統,使汽車成為既可使用汽油,又可使用壓縮天然氣的兩用燃料汽車。該壓縮天然氣系統技術成熟,裝置簡易可靠,只需加裝一個儲氣瓶、一臺調壓器、雙燃料電子點火器混合器液位指示及燃料選擇開關。車輛加裝了這套裝置后,等于增加了一個燃料箱,使汽車增加了連續行車里程。燃料選擇開關在儀表板上,只需用手一扳,無須停車就可以完成燃料的轉壓縮天然氣汽車的主要優點如下。充足穩定優質的氣源給天然氣汽車的發展提供了條件。供應蘭州地區的天然氣開采于青海柴達木盆地澀北氣田,其主要成分甲烷的體積分數為99%,硫化氫質量濃度<1 mg/m⒊,是優質的化工原料和燃料。已探明天然氣可采儲量為1472Ⅹ10⒏m⒊,澀—寧—蘭天然氣長輸管線的年輸氣能里為(20~30)Ⅹ10⒏m⒊/a,可給蘭州地區穩定供氣50a。發展天然氣汽車具有得天獨厚的氣源條件。
壓縮天然氣汽車被稱為綠色汽車,在環保方面有顯著效益。由于天然氣和空氣充分混合,燃燒完全。這將充分發揮和提高發動機的工作效率和降低燃料消耗量,同時,積碳少,一氧化碳,氮氧化物和微粒的排放量極低。因此,發動機磨損進一步降低,發動機故障少,使用壽命長。用天然氣作燃料與使用汽油作燃料相比較,汽車尾氣減少72%,二氧化碳減少90%,噪聲減小40%,導致人體呼吸道疾病及癌癥的苯、鉛粉減小100%,環保效益顯著。
壓縮天然氣汽車燃料成本和維修費用降低,經濟效益好。壓縮天然氣汽車燃料消耗量比汽油汽車低25%,天然氣價格比汽油低30%左右,使燃料費用下降,且天然氣汽車故障少,發動機壽命長維修費用個總操作費用均比汽油車低。
抗爆震性能好,安全性強。天然氣的主要成分是甲烷,甲烷的辛烷值較高,為130,具有較高的抗爆震性能。
使用壓縮天然氣汽車可優化汽車燃料供應結構,改變了汽車燃料只有汽油、柴油、的格局,適應市場多元化的需求,可緩解石油供應短缺的矛盾,降低汽車用戶成本費用。
3、經濟比較
用壓縮天然氣作燃料的天然氣汽車經濟效益顯著,具有很強的市場競爭力和發展潛力。下面對蘭州市工交車、出租車進行經濟比較,見表 1。
表1 不同燃料汽車的經濟比較
項目 |
大公交車 |
小公交車 |
出租車 |
日行程/km |
300 |
300 |
300 |
日燃料 消耗量 |
汽油量 /(L.d⒈) |
102 |
48 |
30 |
天然氣量( m⒊d⒈) |
93 |
45 |
27 |
燃料價格 |
汽油價 /(元.L⒈) |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
天然氣價 /(元.m⒊) |
2.20 |
2.20 |
2.20 |
日燃料費用 /(d⒈) |
汽油 |
306 |
144 |
90 |
天然氣 |
205 |
99 |
59 |
天然氣汽車日節約 燃料費用 /(元.d⒈) |
101 |
45 |
31 |
天然氣汽車年節約 燃料費用/元.a⒈ |
36 360 |
16200 |
11160 |
由表 1可知,使用壓縮天然氣作為汽車燃料有明顯的經濟效益。如政府給予政策上的傾斜,經濟效益將更加顯著。利用市場價格杠桿作用,壓縮天然氣汽車的發展前景將十分廣闊。
4、幾點建議
壓縮天然氣作為一種新型的汽車燃料,人們對其認識還有一個過程,故推廣普及壓縮天然氣汽車的難度還比較大。但由于其減少汽車尾氣污染、保護環境的社會效益和節約能源、降低汽車運行成本的經濟效益都很顯著,發展勢頭十分強勁。因此,急需解決好以下幾個問題。
大力開展宣傳活動,提高人們的環境保護意思,增強環保責任感,讓更多的人了解壓縮天然氣汽車,使用壓縮天然氣汽車。
盡快制定出臺壓縮天然氣汽車的有關標準、安全措施和相應的法規政策。對市內運營的工交車、出租車實行強制改裝壓縮天然氣汽車,用法律來保護生態環境,保護人類的健康。
為扶植壓縮天然氣汽車的發展,政府制定一系列相關的優惠政策,積極引導、扶植壓縮天然氣汽車的發展。如政府補貼部分改裝費用,減免有關稅款,對加氣站建設給予低息或無息貸款等來加快推廣發展步伐。
加強氣站的建設 [7~9]。對加氣站項目,在審批、征地、施工等方面提供便利。壓縮天然氣汽車也是綠色工程,在蘭州市區用地緊張的狀況下,允許加氣站占用綠地和蘭州濱河路風情線,建設造型美觀與綠地美化相稱的加氣站。
對公用事業部門的工程車、垃圾清運車、風情線旅行車等提出要求,在限定時間內使用壓縮天然氣作燃料。