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    天然氣CNG的屬性

    時間:2010/4/2閱讀:2599
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    2.2、天然氣的特性
    2.2.1、比重
    常溫、常壓下的甲烷、天然氣比重以及與空氣比重的比值
    單位 比重 與空氣比重的比值
    甲烷 kg/m3 0.71 55%
    天然氣 kg/m3 0.78 60%
    天然氣比重小于空氣,當從儲存容器、管道中泄漏出來后,天然氣將向上移動,擴散到空氣中。
    2.2.2、熱值
    熱值是指單位重量或體積的燃料*燃燒后產生的熱量,分為高熱值和低熱值。
    天然氣主要成分的熱值:
    成分 高熱值104(kJ/kg) 低熱值104(kJ/kg)
    甲烷 5.55 5.01
    汽油的低熱值為4.44×104kJ/kg。天然氣的單位重量熱值高于汽油。按體積計量計算,1立方米天然氣的熱值高于1升汽油的熱值。
    2.2.3、沸點
    在常溫、常壓下,天然氣為氣體狀態;
    甲烷的沸點-162℃,在此溫度以上,天然氣呈氣態。由于非常低的沸點,天然氣非常難于液化,一般采用氣體狀態儲存和輸送天然氣。
    2.2.4、顏色、味道和毒性
    甲烷(天然氣)是一種無色、無味的物質,且沒有毒性;
    天然氣在空氣中的濃度較高時,對人體有一定的麻醉作用。
    為便于識別其在空氣中的存在,在生產過程中添加了少量的臭味劑(硫醇、硫醚等物質)。
    2.2.5、點火極限
    氣態的天然氣與空氣形成混合氣,混合氣濃度在一定范圍內時能夠被點燃、燃燒,超過這個范圍將不能被點燃,這個范圍的上下限即為點火下限和點火上限。
    天然氣的點火上限和點火下限分別為5%和15%。
    2.2.6、理論空燃比
    單位重量(或體積)燃料*燃燒需要的空氣重量(或體積)即為該燃料的理論空燃比。
    汽油、甲烷的(重量)理論空燃比分別為14.7:1、16.7:1。
    相同質量的燃料*燃燒,天然氣需要更多的空氣。
    按照體積計算,天然氣的理論空燃比約為10:1。
    2.2.7、辛烷值
    辛烷值是燃料抗爆震燃燒的能力,辛烷值越高,表示抗爆性越好,發動機可以采用更高的壓縮比。
    目前使用的汽油辛烷值一般為90、93。
    天然氣的辛烷值一般在120~130之間,其抗爆性要好于汽油。
    2.2.8、自燃溫度
    在沒有外界火源的條件下,由于天然氣內部的氧化、本身溫度或介質溫度變化而引起天然氣自行著火燃燒,天然氣自行著火燃燒的zui低溫度即為自燃溫度;
    天然氣的自燃溫度為732℃;汽油的自燃溫度為232~482℃;較高的自燃溫度表明天然氣的安全性好于汽油。
    2.2.9、起燃方式:
    天然氣自燃溫度高,難于壓燃,適宜外火源點燃,同時高的辛烷值,適合在較高的壓縮比下點燃工作。
    天然氣在汽車上使用一般采取兩種方式工作:
    在天然氣單燃料或兩用燃料車上,采用電火花點燃的工作方式;
    在柴油/天然氣雙燃料車上,在天然氣工作時,一般噴射少量的柴油,利用被壓燃的柴油點燃天然氣的工作方式。
    3、車用天然氣的質量要求
    項目 質量指標
    高位發熱值(MJ/m3) >31.4
    硫化氫(H2S)含量(mg/m3) < 15
    總硫(以硫計)含量(mg/m3) < 200
    *塵埃含量(mg/m3) <15
    *塵埃微粒直徑(μm) <10
    二氧化碳(CO2)含量V/V < 3.0
    *氧氣(O2)% < 0.5
    *含水量(mg/m3) 一般地區<16,冬季溫度在-20℃~-40℃時應<10。
    水露點℃ 在汽車駕駛的特定區域內,在zui高壓力下,水露點不應高于-13℃,當zui低溫度低于-8℃,水露點應比zui低氣溫低5℃。
    “*”:目前未列入國家標準
    4、壓縮天然氣汽車的特點
    壓縮天然氣汽車儲存的天然氣量相對較少,且儲存容器的重量造成整車重量增加很多。但在汽油車的基礎上增加CNG系統而成的既能使用CNG,又能使用汽油的兩用燃料車目前廣泛使用,這種方式改裝方便、成本低,但整車性能下降較多。
    4.1、排放性能:
    天然氣作為一種氣體燃料,與空氣混合更均勻,燃燒更加充分,排放的CO 、HC等有害物質更少;其他一些沒有受排放法規控制的有害成分(如對區域環境影響的毒性物質、煙霧、酸性物質等也比汽油、柴油要少;
    在所有碳氫燃料中,天然氣的碳氫比小,碳與氫的比例為4:1,CO2排放量比汽油少25%左右,有利于保護的環境質量。發達國家基于天然氣的這一特性,將天然氣確定為真正的清潔燃料而加以推廣使用。
    4.2、經濟性:
    維護費用:天然氣不會稀釋潤滑油,燃燒后沒有積碳,可減少發動機磨損,延長潤滑油更換周期,維護保養費用低,延長發動機壽命;
    燃料費用:按1立方米天然氣相當1.1升汽油計算,可減少燃料費用50%以上。使用CNG作為汽車燃料,可大大降低燃料費用。
    4.3、動力性:
    目前的CNG車基本是在汽油車上增加CNG系統而成的兩用燃料車,發動機的壓縮比、點火系統、進氣系統等均沒有變動,因而造成使用CNG時發動機的動力性能沒有得到充分發揮;
    天然氣的理論空燃比為10:1,在進入發動機時,天然氣將占有約10%的體積空間,導致吸入發動機的空氣量減少約10% ,進氣效率下降,從而引起動力性的下降;
    天然氣性質穩定,燃燒速度慢,點燃需要更多的能量;
    與使用汽油相比,使用CNG時的動力性約下降15%左右。
    4.4、安全性:
    系統的每一個部件的設計、生產、檢驗充分考慮了安全性:
    儲氣瓶必須是的專業廠家生產;
    儲氣瓶的承壓能力是CNG工作壓力的數倍;
    每一個儲氣瓶出廠之前必須進行安全檢驗;
    儲氣瓶發上設有安全閥、手動截止閥,保證安全使用和便于維護;減壓器上設有安全閥,保證在系統出現故障時的安全性;
    天然氣性質穩定,密度小,自燃溫度溫度高,安全性好于汽油燃料。
    國內外的使用經驗表明,因CNG系統發生的安全事故要遠低于汽油車、柴油車。
    4.5、續駛里程:
    壓縮方式儲存天然氣,儲存燃料的能量密度低,相同體積的儲存容器,續駛里程僅相當于汽油的1/4,且儲存容器的重量大, 導致整車自重增加。對于小型車,在設計時考慮到自重增加的限制,以及車上有限的空間,不允許安裝過多的天然氣儲氣瓶,所以使用天然氣的續駛里程較少。
    5、壓縮天然氣在車輛上的儲存
    常溫、常壓下的天然氣密度非常低,為有效的儲存天然氣,一般采用壓縮方式儲存天然氣,以提高天然氣的儲存量。汽車上使用的CNG的zui高壓力為20MPa(相當于將天然氣壓縮200倍)。

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