课程内容 天然气是一种无色透明、无味、高热量的 气体。天然气以其燃烧完全，排放清洁，能 满足越来越严格的环保法规要求，越来越受 到世界各国的重视。天然气主要以 甲烷 为主， 同时含有少量乙烷和丙烷。其 H/C 值一般高 于汽油和柴油，也有较高的辛烷值（ 100 以 上）和热值，燃烧性能也较好，天然气是一.

Presentation on theme: "课程内容 天然气是一种无色透明、无味、高热量的 气体。天然气以其燃烧完全，排放清洁，能 满足越来越严格的环保法规要求，越来越受 到世界各国的重视。天然气主要以 甲烷 为主， 同时含有少量乙烷和丙烷。其 H/C 值一般高 于汽油和柴油，也有较高的辛烷值（ 100 以 上）和热值，燃烧性能也较好，天然气是一."— Presentation transcript:

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2 课程内容

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4 天然气是一种无色透明、无味、高热量的 气体。天然气以其燃烧完全，排放清洁，能 满足越来越严格的环保法规要求，越来越受 到世界各国的重视。天然气主要以 甲烷 为主， 同时含有少量乙烷和丙烷。其 H/C 值一般高 于汽油和柴油，也有较高的辛烷值（ 100 以 上）和热值，燃烧性能也较好，天然气是一 种高自燃点的低密度气体， 安全性较好。

5 天然气的燃点一般在 650 ℃以上，而汽油 为 427 ℃，天然气比汽油高出 200 ℃以上，不 象汽油那样容易被点燃；天然气比空气轻， 其密度只是空气的 55 ％，很容易向大气中扩 散，不易达到爆炸极限。另外，汽车上的燃 气系统装置技术很成熟，储气罐的强度客观 上要求比油箱要强若干倍，质量经过若干程 序的试验、检测更让人放心。国内外通过大 量试验和使用调查都证实了天然气汽车比汽 油车有更高的安全性。

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7 车用天然气质量标准 《车用压缩天然气 GB18047-2000 》

8 ●抗爆性能好：天然气是以甲烷为主（一般占 90% 以上）， 只含少量其它成分， H/C 值高达 4 左右，且有较高辛烷值 （约为 130 ），所以它不需加抗爆剂。此外，发动机运转 平稳，噪声小 ( 比汽油机低 40%) ，发动机使用寿命为汽油 车的 3 倍。 ●排放污染少：天然气在常温下为气态，以气态进入发动 机，与空气相同，因此混合均匀，燃烧比较完全，从而 可大大降低 CO 、 HC 和 Nox 的排放，同时也改善了颗粒排 放。燃用天然气与汽油相比， CO 可降低 70% ， Nox 和非 甲烷类可降低 80% ， CO2 可降低 30% ， HC 可降低 70% 。 ●成本低：天然气全球储量丰富，开采运输方便，价格比 汽油、柴油便宜 。

9 （ 1 ）改装后的天然气汽车动力有所不足； （ 2 ）天然气是一种低密度的气体燃料，由于 燃料本身是气态，当采用气缸外预混合方式时， 就会占用部分进入汽缸的空气量，空气系数比使 用液体燃料大约低 10% 左右；同时，气体燃料的 理论混合气热值也较低，与同排量的汽油机相比， 使用天然气将使发动机功率有所下降； （ 3 ）改装成本较高； （ 4 ）天然气的热值按容积计算比柴油和汽油 低。

10 （ 5 ）天然气密度低，不如汽油和柴油容易贮存，天然 气用于车用气时，需要专用的燃料储运和供给系统。为 提供充足的燃料，天然气必须压缩至 20.7 ～ 24.8MPa(207 ～ 248 巴 ) ，然后进入高压气瓶内，或经强 冷 (-161 ℃ ) 使之变成液态，再储存在特制的外部具有高 绝热层的气瓶内，这就使汽车本身的重量加大。 （ 6 ）天然气输气管路和补充设备 ( 如加气站 ) 尚未形成 象加油站那样的网络，则天然气在内燃机上的应有将会 受到限制。 （ 7 ）在柴油机上用天然气进行双燃料运行时，在低负 荷下发动机的性能和排放较差，其中的一个原因是低负 荷时获得的混合气太稀，混合气难以着火，且燃烧缓慢。

11 压缩天然气 (Compressed Natural Gas, 简称 CNG) 是天然气加 压 ( 超过 3,600 磅 / 平方英寸 ) 并以气态储存在容器中。它与管道天 然气的组分相同。 CNG 可作为车辆燃料利用。 LNG 可以用来制 作 CNG ，这种以 CNG 为燃料的车辆叫做 NGV （ Natural Gas Vehicle ）。与生产 CNG 的传统方法相比，这套工艺要求的精密 设备费用更低，只需要约 15% 的运作和维护费用。 CNG 加气站包括：母站、标准站和子站。加气母站一般是从 高压管道取气给 CNG 气瓶车加气，再通过 CNG 气瓶车输送给子 站供气，同时具备直接给 CNG 汽车加气的能力；标准站一般是 从城市中压管网取气，给 CNG 汽车加气；子站是以 CNG 气瓶车 为气源，给 CNG 汽车加气。标准站从中压管网取气，由于其流 量比较大，对城市中压管网冲击较大，同时影响其他用户供气， 在选择上需要综合考虑。目前较多的为子母站形式，在子站类 型上可以分为常规子站和液压子站。 1.2.1 CNG

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13 二、 LNG 的主要物理参数及单位换算 1. 物理参数 沸 点： -166 ～ -157 ℃（常压沸点： -162.15 ℃） 燃 点： 650 ℃ 临界浮力温度： -107 ℃ （当气态天然气温度高于 -107 ℃时，气态天然气比空气轻，将从 泄漏处上升飘走。当气态天然气温度低于 -107 ℃时，气态天然气 比空气重，低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸 物） 热 值： 36000 KJ/m3 ～ 46000 KJ/m3 （ 约合 8600 ～ 11000kcal/Nm3 ） 液体密度： 420 ～ 460 kg/m3( 水 1000 kg/m3) 气体密度： 0.717 kg/m3 （ 1atm,20 ℃） 汽化潜热： 510KJ/kg 甲烷含量： 75 ～ 99% 气液体积比： 625:1 （ -162 ℃下） 爆炸极限： 5 ～ 15%

14 2.LNG 换算关系 1 公斤 = 1kg 1 m3 = 1000 L 1 L = 0.001 m3 = 0.42-0.46kg 1 kg = 0.00217-0.00238 m3 = 2.17-2.38 L 1 m3 = 420-460 kg Nm3( 标准立方米 ) ：是指在 0 摄氏度 1 个标准大 气压（ 101.325kPa ）下的气体体积。 LNG 在常温下携带有大约 836KJ ／ kg 的冷量 注： 1cal=4.186J ； 1J=0.24 cal ；

15 Bar--- 巴；国际标准组织定义的压力单位 Pa --- 帕 Mpa --- 兆帕 Kpa --- 千帕 0.1MPa=100KPa=1 公斤 =1bar=10 米水柱 1 巴（ bar ） =1 标准大气压（ ATM ） =1 公斤 / 平方 厘米 =100 千帕（ KPa)=0.1 兆帕（ MPa ） 1MPa=10kg/cm 2 1 升＝ 1000 毫升＝ 1 立方分米 1 毫升＝ 0.001 升＝ 1 立方厘米

16 例如：加气前压力 0.6Mpa ，加完后的压力为 20Mpa ，车载气瓶 V 为 80L ，概算该车加了多少气？ 计算：（ 20-0.6 ） Mpax10kg/cm 2 x(80L÷1000)=15.52 车载气瓶加装量计算 公式： V ＝（充装后压力 - 充装前压力） x10x 气瓶容积 车载气瓶加气量简单计算法 ( 仅供参考 ) ：

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18 种类如何定义 压缩天然气汽车 （ CNGV ） 指以储存在车载高压气瓶中的高压气态 天然气为燃料的汽车 液化天然气汽车 （ LNGV ） 指以储存在车载绝热气瓶中的低温液化 天然气为燃料的汽车 液化石油气汽车 （ LPGV ） 以丙烷和丁烷为主要成分的混合物，它 在大气温度条件下，随压力变化易在液 态和气态两种状态间转换的烃类

19 种类如何定义 单燃料燃气汽车仅使用 CNG 、 LPG 、 LNG 中的一种 两用燃料燃气汽车 有两套燃料供应系统，可分别但不可共同向 气缸供给燃料的汽车 双燃料汽车 指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气 或液化石油气，一套供给天然气或液化石油 气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的 配比向气缸供给燃料，在气缸混合燃烧的汽 车，如 CNG －柴油，或 LPG －柴油

20 气包车的真正名 字叫做 " 常压燃 气车 ", 也就是将 天然气不经过任 何压缩, 直接灌 装到燃料容器中. 公交车也就是在 车顶上安一个金 属架, 天然气装 在厚橡胶包里, 装满了就上路.

21 “ 那个年代, 还在开发大庆油田, 就是因为我们的石油短缺, 才 想到了用天然气当公交车的燃 料, 但天然气的巨大体积, 在那 个年代全国都无法解决.” 上世纪 70 年代, 公交车背着大 气包在马路上跑. 气包车的车 型主要是 " 三型车 ", 这种客车顶 着的气包的体积相当于将车加 高 50%. 气包充满了天然气时, 看上去有一种危险感, 而天然 气烧掉一些, 气包会随着车身 抖动而晃荡, 让人觉得悬吊吊 的.

22 气包车加气并不复杂, 加满了整个橡皮袋的气, 可以跑上大半天, 不过由 于使用的不是专门的天 然气发动机, 因此这种车 的力量并不好, 长上坡, 快到终点站时, 却往往让 人揪心这辆公交车究竟 开得上去不. 不过, 气包 车未发生一起事故. 1/3 公交车用上气包

23 上世纪 80 年代改装的公交车

24 2010 年这是绵阳的公交车 气包车现在已经被燃油汽车 所替代，就连气包车使用最 广泛的四川也在 2003 年将气 包车退出了历史的舞台。

25 与传统的车用燃料（汽油和柴 油）相比，液化石油气（ LPG ） 具有优良的理化特性，是公认 的清洁燃料， LPG 汽车在全世 界的应用是目前所有替代能源 汽车中最为广泛的。从最初主 要考虑替代能源的第一代技术， 到目前可与最先进的燃油喷射 相媲美的，可与 OEM 配套， 适应 OBD ，具有独立控制策略 和燃料成分自适应功能的第四 代技术， LPG 汽车的相关技术 伴随着传统汽车技术的发展、 排放标准的日益严格而得到了 快速的发展

26 气包臃肿难看, 万一翻 车压爆气包引起燃烧, 可能就会发生剧烈爆炸, 因此, 虽然常压天然气 车的燃料成本最低, 各 家公交公司还是不敢太 多地普及这种车。 上世纪 90 年代, 天然 气压缩技术出现开始换 代成压缩天然气车, 也 就是 CNG 汽车.

27 CNG 汽车, 能将天然气压缩到原来容积的 1/200, 用 6 个 钢瓶, 每个装 16 方气, 理论上可以开 100 多公里. 压缩天然气对于没有专门发动机的公交车来说, 发动 机的寿命受到不小影响. 随后研制出了专门用于天然气 车的发动机,CNG 公交车开始大面积推广. 进入本世纪, 由于 CNG 公交车燃料成本远远低于汽油 和柴油, 随着这种车的技术成熟, 车内有浓浓尾气味道的 汽油车, 柴油车以及无轨电车, 先后被 CNG 汽车取代, 变 成了 CNG 的天下.CNG 公交车的气瓶, 也再增加了两个 安在公交车尾部上方, 公交车辆的续航里程达到 250 公 里.

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