車用LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置

吳潤漢

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

車用LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置

吳潤漢

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

基于安全性考慮，車用LNG供給系統(tǒng)設(shè)有超壓氣體泄壓裝置，在使用過程中一旦超壓，泄壓裝置即工作排氣。一般情況下，超壓氣體直排至大氣，若天然氣聚集濃度較高易帶來安全隱患，同時造成燃料浪費(fèi)，影響車輛使用經(jīng)濟(jì)性。車用LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置能夠自動收集儲液罐排出的超壓氣體，并提供給發(fā)動機(jī)使用，這樣不但可以改善天然氣高濃度造成的安全隱患，還能夠提高燃?xì)饫寐始敖?jīng)濟(jì)性，帶來更大經(jīng)濟(jì)效益。

天然氣；經(jīng)濟(jì)性；超壓氣體；回收；排氣收集率

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-94-02

引言

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，汽車保有量在快速增加，而且已成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的重要工具，但也面臨著燃油短缺和環(huán)境污染等問題。汽車在行駛過程中消耗大量非可再生化石燃料，所排放的尾氣造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力迫使清潔環(huán)保汽車的發(fā)展越來越受到重視。天然氣的主要成分是甲烷，具有燃燒后排放污染物少、著火點(diǎn)高、燃燒柔和、使用安全等優(yōu)點(diǎn)；并且天然氣資源豐富，價格便宜，因此被認(rèn)為是汽車的最佳代用燃料。LNG又因能量密度高，應(yīng)用車輛續(xù)駛里程長，便于運(yùn)輸儲存等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用規(guī)模愈來愈大，尤其適合于重型卡車等商用車輛應(yīng)用。

因LNG低溫、低壓的存儲形式及液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的使用形式，供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中的關(guān)鍵裝置LNG儲液罐無法做到絕對的零熱交換，往往造成因LNG在儲液罐內(nèi)氣化升壓而排氣減壓的情況。若排出的天然氣氣體不能迅速擴(kuò)散，達(dá)到一定的濃度易產(chǎn)生爆炸或燃燒的隱患，更重要的是造成非使用的損失、浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性大打折扣。如果有一種裝置，能夠?qū)⒋瞬糠峙艍禾烊粴馐占饋聿⒓右岳茫纯筛纳芁NG供給系統(tǒng)使用的安全性，又能提高經(jīng)濟(jì)性，一舉兩得。本文就此排壓氣體收集利用裝置的原理及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討與分析。

1、裝置原理及經(jīng)濟(jì)性分析

1.1 適用條件

車用自增壓LNG儲液罐主要由瓶體、放空閥、經(jīng)濟(jì)閥、主安全閥、副安全閥、出液截止閥、過流保護(hù)閥、進(jìn)液單向閥、增壓截止閥及相應(yīng)管路等工作部件組成。根據(jù)經(jīng)濟(jì)閥開啟壓力低于安全閥開啟壓力的設(shè)定及管路工作流程，LNG供給系統(tǒng)有優(yōu)先使用氣相功能，即當(dāng)LNG儲液罐內(nèi)壓力高于經(jīng)濟(jì)閥設(shè)定值時，經(jīng)濟(jì)閥自動打開，瓶內(nèi)氣相空間的天然氣

通過經(jīng)濟(jì)閥進(jìn)入供氣管路，經(jīng)濟(jì)閥持續(xù)開啟，氣瓶的壓力會逐漸下降，直到低于經(jīng)濟(jì)閥的設(shè)定壓力，經(jīng)濟(jì)閥自動關(guān)閉。

這個功能可以保證儲液罐在持續(xù)供氣時，壓力能夠自動控制在較低的范圍內(nèi)，防止超壓排氣造成浪費(fèi)。但在LNG供給系統(tǒng)非工作狀態(tài)時，經(jīng)濟(jì)閥也處于非工作狀態(tài)，LNG儲液罐內(nèi)超壓氣體通過安全閥直接排至大氣帶來安全隱憂，造成浪費(fèi)。車用LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置即工作于儲液罐非工作狀態(tài)，通過收集安全閥排出的超壓氣體加以利用。

1.2 原理及相關(guān)參數(shù)

如圖3所示，車用LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置由集氣器、三通、安全閥、單向閥及管路、接頭等部件構(gòu)成。

集氣器進(jìn)氣口通過連接管路與LNG供氣系統(tǒng)的安全閥出氣口連接，集氣器出氣口通過連接管路三通接頭分支與裝置安全閥進(jìn)氣口連接，集氣器出氣口通過連接管路三通接頭另一分支與單向閥進(jìn)氣口連接，單向閥出氣口通過連接管路三通接頭與原車用LNG供氣系統(tǒng)中緩沖罐進(jìn)氣口連接。

此裝置通過自動收集LNG儲液罐排出的超壓天然氣氣體，在集氣器中形成工作壓力后將氣體補(bǔ)充至原車用LNG供氣系統(tǒng)中緩沖罐中供發(fā)動機(jī)燃燒做功使用，同時考慮到裝置的安全性及氣流方向性，管路系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有安全閥及單向閥。

1.3 經(jīng)濟(jì)性分析

以陜西重型汽車有限公司某重型天然氣牽引車應(yīng)用的LNG供給系統(tǒng)及排壓氣體收集利用裝置為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析：

表1 LNG供給系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

表2 LNG供給系統(tǒng)排壓氣體收集利用裝置相關(guān)參數(shù)

表3 LNG相關(guān)參數(shù)

1.3.1 排氣收集率

單位時間內(nèi)裝置收集的氣體量與LNG供給系統(tǒng)總的排氣量的比率即為排氣收集率。根據(jù)表1、2、3中相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，可得：

上式中，LNG儲液罐按最高沖裝量405L計(jì)算，故排氣收集率最少為33.3%。

1.3.2 收益分析

根據(jù)回收裝置每日回收氣量與天然氣價格，可計(jì)算每年

2、結(jié)束語

該車用LNG供給系統(tǒng)超壓排氣收集利用裝置結(jié)構(gòu)簡單，各部件間可通過柔性管路連接，方便車輛布置。LNG供給系統(tǒng)排出的超壓天然氣氣體通過該裝置實(shí)現(xiàn)自動收集，在集氣器中形成工作壓力，適時的提供給發(fā)動機(jī)使用，將原直排大氣的天然氣加以利用，降低燃?xì)鉂舛却笤斐傻陌踩[患，提高燃料使用效率及經(jīng)濟(jì)性，帶來更大經(jīng)濟(jì)效益。

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[4]葉瑩等.LNG燃料汽車貯罐自增壓及供氣特性[J].低溫工程，2009(4).

LNG supply system pressure gas collecting and Utilizing Device for Vehicle

Wu Runhan
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200）

As the safety car LNG supply system is provided with overpressure gas pressure relief device, in the use process when overpressure, pressure relief device works exhaust. In general, the overpressure gas direct discharge to the atmosphere, if the accumulation of natural gas with high concentration of danger, also cause fuel waste, affect the vehicle use economy. LNG supply system pressure gas collection and utilization device can automatically collect the overpressure gas reservoir discharged from a car, and to provide the engine, security risks that can not only improve the natural gas with high concentration is caused, also can improve the gas utilization and economy, bring greater economic benefits.

Natural gas; the economy valve; overpressure gas; recovery; exhaust collection rate

U463.6

A

1671-7988(2014)10-94-02

吳潤漢，就職于陜西重型汽車有限公司。