低碳經(jīng)濟(jì)助力液化天然氣汽車發(fā)展的優(yōu)勢、存在問題和發(fā)展趨勢

劉　瀟　武漢市順達(dá)新區(qū)新能源材料工程公司

低碳經(jīng)濟(jì)助力液化天然氣汽車發(fā)展的優(yōu)勢、存在問題和發(fā)展趨勢

劉瀟武漢市順達(dá)新區(qū)新能源材料工程公司

介紹了液化天然氣（LNG）功用特點(diǎn)及其與壓縮天然氣（CNG）的對比，闡述了汽車應(yīng)用LNG的趨勢，最后論述了汽車應(yīng)用LNG存在的問題及發(fā)展趨勢。

液化天然氣（LNG）；壓縮天然氣（CNG）；汽車

如今，太陽能、液化石油氣、天然氣、氫氣及甲醇等是燃油機(jī)的常見替代燃料：由于液化石油氣儲(chǔ)量較少，在我國汽車技術(shù)應(yīng)用中的發(fā)展空間較小；甲醇和氫氣在汽車中的運(yùn)行費(fèi)用居高，且氫能應(yīng)用技術(shù)較為落后；地域和天氣對于太陽能的影響較大，故只能作為汽車的一種輔助燃料；天然氣儲(chǔ)量豐富、使用技術(shù)成熟、污染較小。因此，天然氣作為一種綠色的汽車燃料，在應(yīng)用于汽車燃料上獨(dú)具優(yōu)勢。

1　液化天然氣的功用特點(diǎn)及市場潛力

液化天然氣（簡稱LNG），主要成分是甲烷，還有少量的乙烷和丙烷。甲烷的常壓沸點(diǎn)是-161℃，臨界溫度為-84℃，臨界壓力為4.1MPa。它被公認(rèn)是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，液化天然氣的重量僅為約同體積水的45%。在常壓下，LNG的密度約為430～470 kg/ m3（因組分不同而略有差異），燃點(diǎn)約為650℃，熱值為52 MMBtu（1 MMBtu=2.52×108 cal），在空氣中的爆炸極限（體積）為5%～15%。液化天然氣的儲(chǔ)存是天然氣儲(chǔ)存方式之一。

天然氣燃料分為壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）兩種。按照天然氣的儲(chǔ)存方式不同，天然氣汽車大致分為CNGV（壓縮天然氣汽車），LNGV（液化天然氣汽車），和ANGV（吸附天然氣汽車）。作為汽車燃料，天然氣具有單位熱值高、排氣污染小、供應(yīng)可靠、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。壓縮天然氣的體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%，大大高于壓縮天然氣。天然氣液化后便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)輸，儲(chǔ)存效率高、占地少、投資省，有利于城市負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)。液化天然氣生產(chǎn)過程中釋放出的冷量可回收利用，且低溫液化過程中能分離出各種有價(jià)值的副產(chǎn)品，對環(huán)境保護(hù)有重大效用，能有效減輕城市污染情況出現(xiàn)。常用壓縮天然氣一般具有較高的壓力，給天然氣的運(yùn)輸以及貯存帶來了許多不安全因素，而液化天然氣則不會(huì)有太高的壓力存在，因此更具安全性。另外，在使用中液化天然氣更為清潔，天然氣在液化前一般會(huì)經(jīng)過嚴(yán)格的預(yù)凈化，因此，液化天然氣中的雜質(zhì)含量相對較少，使用過程中造成對環(huán)境的污染程度更小。

液化天然氣是天然氣經(jīng)過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。液化天然氣燃燒后對空氣污染非常小，而且放出的熱量大，所以液化天然氣是一種比較先進(jìn)的能源。油氣田開采的天然氣經(jīng)脫水、脫酸性氣體及重?zé)N組分，去除一些有價(jià)值的成份（如氦）及一些對下游產(chǎn)業(yè)不利的成分（如水和一些高分子碳?xì)浠衔铮?，之后再?jīng)冷卻降溫操作，獲得天然氣低溫液態(tài)產(chǎn)品。天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)（-161.5℃）溫度后變成液體，通常液化天然氣儲(chǔ)存在約-161.5℃、0.1 MPa的低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)，用專用船或油罐車運(yùn)輸，使用時(shí)重新氣化。LNG儲(chǔ)罐通常為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層材質(zhì)為含9% Ni低溫鋼，外層材質(zhì)為碳鋼，中間絕熱層為膨脹珍珠巖，罐底絕熱層為泡沫玻璃。因同容積LNG儲(chǔ)罐裝載天然氣是CNG的2.5倍，國外大型LNG貨車一次加氣可連續(xù)行駛l 000～1 300 km，非常適合長距離運(yùn)輸。LNG加氣站占地少，一座加氣150輛/d的加氣站占地＜1 000 m2。由于LNG是液態(tài)，便于運(yùn)輸，建LNG汽車加氣站不受天然氣管網(wǎng)的制約。

LNG的燃點(diǎn)為650℃，比汽柴油、LPG的燃點(diǎn)高，點(diǎn)火能也高于汽柴油、LPG，所以比汽柴油、LPG更難點(diǎn)燃。LNG的爆炸極限為5%～15%，且氣化后密度很低，因而稍有泄漏即揮發(fā)擴(kuò)散；而LPG燃點(diǎn)為466℃，爆炸極限為2.4%～9.5%，且氣化后密度大于空氣，泄漏后不易揮發(fā)；汽油燃點(diǎn)為427℃，爆炸極限為1.0%～7.6%；柴油燃點(diǎn)為260℃，爆炸極限為0.5%～4.1%。由此可見，LNG汽車比LPG、汽油、柴油汽車更安全。從經(jīng)濟(jì)性角度來說，1 m3的天然氣行駛里程等效于1.14 L燃油。汽柴油價(jià)格為2.75～3.00元，按汽油平均2.85元/L計(jì)算，天然氣按2.5元/m3計(jì)算，使用LNG作燃料比燃油便宜27%。按年運(yùn)行6萬km計(jì)算，中型車耗油約13 200 L，大型車約20 400 L，則使用LNG可分別節(jié)約10 157元和15699元，汽車行駛里程越長，則節(jié)約燃料費(fèi)用越多。LNG汽車改裝費(fèi)用如采用國產(chǎn)儲(chǔ)罐改裝件，中型車投資約1.5萬元，重型車約2.2萬元，則約需1.5a即可收回投資。

20世紀(jì)70年代以來，世界液化天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量迅速增加，2005年LNG國際貿(mào)易量達(dá)1888.1×108 m3，據(jù)道瓊斯消息，巴克萊公司引用LNG進(jìn)口國國際組織的數(shù)據(jù)表示，2015年全球LNG貿(mào)易增長2.5%，創(chuàng)下歷史新高。當(dāng)前，共有19個(gè)國家出口LNG，其中卡塔爾是最大的出口國，占據(jù)全球貿(mào)易量的32%。巴克萊表示，到2020年卡塔爾占據(jù)全球LNG貿(mào)易市場的份額將降至21.5%，因澳大利亞和美國的出口量增加。亞洲占據(jù)全球LNG需求的72%。大多數(shù)LNG是通過長期的合約進(jìn)行定價(jià)，2015年短期的交易量占據(jù)全球LNG貿(mào)易量的15%。LNG作為可持續(xù)發(fā)展清潔能源，具有明顯的環(huán)境效益及社會(huì)效益，以LNG取代燃油后可以減少90%的SO2排放和80%的NOx排放，環(huán)境效益十分明顯，是汽車的優(yōu)質(zhì)代用燃料?可以預(yù)見，城市在汽車燃料方面逐步用LNG或天然氣代替燃油，近年來，它已被世界許多國家重視和推廣?俄羅斯在將LNG用于汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、水上運(yùn)輸和空中運(yùn)輸方面積累了許多經(jīng)驗(yàn)?英國的運(yùn)輸公司大部分采用LNG為車用燃料?目前在國內(nèi)大量使用的是CNG型汽車，正在推廣的是LNGV型汽車，ANGV正處在研制階段，隨著LNG的大量普及，LNGV型汽車會(huì)逐步向重型車發(fā)展，并會(huì)部分取代小型CNG型汽車及公交車，現(xiàn)國內(nèi)建成的LNG公交車示范站有新疆的烏魯木齊市、北京市、長沙市，正在籌備建設(shè)的有北海市、湛江市等?目前全國已改裝的CNG型汽車已達(dá)數(shù)萬輛，但用LNG作為汽車燃料特別值得推廣，在建造LNG加氣站的同時(shí)兼顧C(jī)NG（壓縮天然氣）加氣站，能滿足目前及今后的需求?

2　液化天然氣（LNG）和壓縮天然氣（CNG）對比優(yōu)勢

LNG通過氣化，再加壓就可以轉(zhuǎn)換為CNG。與生產(chǎn)CNG的傳統(tǒng)方法相比，其工藝要求的精密設(shè)備費(fèi)用更低，只需要約15%的運(yùn)作和維護(hù)費(fèi)用。以LNG為燃料的汽車稱為LNG汽車，一般分3種形式:一是完全以LNG為燃料的純LNG汽車，二是LNG與柴油混合使用的雙燃料LNG汽車，三是LNG與汽油替換使用的兩用燃料汽車。這幾種LNG汽車的燃?xì)庀到y(tǒng)基本相同，都是將LNG儲(chǔ)存在車用LNG儲(chǔ)罐內(nèi)，通過汽化裝置汽化為約0.5 MPa的氣體供給發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要構(gòu)成有LNG儲(chǔ)罐、汽化器、減壓調(diào)壓閥、混合器和控制系。

CNG壓縮天然氣，是天然氣加壓并以氣態(tài)儲(chǔ)存在容器中。壓縮天然氣主要是指利用高壓壓縮機(jī)壓縮儲(chǔ)存天然氣，燃燒過程中利用減壓裝置進(jìn)行減壓釋放，其流程較簡單是CNG使用較為廣泛的原因之一。但由于儲(chǔ)氣量較小、存儲(chǔ)體積大，從而導(dǎo)致汽車連續(xù)行駛的里程較短、能量存儲(chǔ)密度較低、加氣時(shí)間過長等問題。CNG一般的正常壓力是指在20～25 MPa。保存壓力大，不是很安全，但是在常溫下可以保存，保存設(shè)備不需要作保溫隔熱處理。如果是長途運(yùn)輸，運(yùn)輸LNG比較經(jīng)濟(jì)，而CNG占用的空間比較大。由于CNG的儲(chǔ)存壓力較高從而對鋼質(zhì)氣瓶罐構(gòu)成了威脅，存在著一定的危險(xiǎn)性。

LNG液化天然氣可以大大節(jié)約儲(chǔ)運(yùn)空間和成本，而且具有熱值大、性能高等特點(diǎn)，但是保存設(shè)備需要耐低溫。1 m3LNG氣化后大約是600m3。LNG的起步相對于CNG較晚，德國戴姆勒奔馳公司推出了一款具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全的液化天然氣技術(shù)系統(tǒng)的汽車，受到了大眾的廣泛贊揚(yáng)。LNG對于CNG來講，是一種更加優(yōu)質(zhì)的燃料，LNG中的主要成分是甲烷、不含有硫和氮等元素，著火點(diǎn)較低，燃燒過程中無黑煙釋放，調(diào)節(jié)比較方便，單位時(shí)間內(nèi)能發(fā)出更多的熱量，燃燒完畢后沒有焦油和灰渣等多余產(chǎn)物，LNG的主要排放產(chǎn)物是水蒸氣和CO2，不會(huì)對大氣造成污染，是一種天然綠色的燃料。

在連續(xù)行駛方面，LNG的行駛距離是CNG的2倍。有耐低溫材料制成的車載儲(chǔ)液罐其隔熱保溫層比CNG罐較輕，制造成本相對低廉，其存儲(chǔ)壓力指示相當(dāng)于常壓，故具有良好的安全性能和經(jīng)濟(jì)性能。

從目前的實(shí)際使用效果角度分析，LNG比CNG有較多的使用優(yōu)勢，具有很強(qiáng)的發(fā)展空間，它具有超高的清潔性能，而且它的價(jià)格相對于柴油、汽油較低，因此LNG是一種具有高效清潔性能和良好經(jīng)濟(jì)性能的綠色燃料。從技術(shù)開發(fā)角度分析，CNG的技術(shù)較為完善，在開發(fā)LNG技術(shù)時(shí)，可以直接將大部分CNG的系統(tǒng)應(yīng)用于LNG車上，節(jié)省了大量的技術(shù)成本，這將給LNG汽車的開發(fā)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

LNG應(yīng)用于汽車燃料節(jié)省了大量的石油資源，提升了空氣的質(zhì)量，減少了汽車尾氣的排放，同時(shí)在汽車技術(shù)應(yīng)用中，它能提供更多的冷能用以汽車空調(diào)。液化天然氣需要低溫儲(chǔ)存，在形成室溫氣體時(shí)，其氣化過程會(huì)釋放大量的冷能，它的制冷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通汽車的冷能量。如果能將它的冷能量進(jìn)行部分回收，用作于汽車空調(diào)，將會(huì)節(jié)省大量的能源，同時(shí)有效地避免了制冷劑泄漏對臭氧層造成的破壞和機(jī)械制冷傳動(dòng)造成的動(dòng)力消耗等現(xiàn)象的發(fā)生，具有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。就目前形勢分析，大部分汽車空調(diào)的制冷原理都是利用氟里昂蒸汽壓縮機(jī)進(jìn)行冷能的釋放，在汽車技術(shù)應(yīng)用中，制冷的效果容易受車速的影響，原因就是壓縮機(jī)的使用要憑借汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)完成。汽車空調(diào)在運(yùn)行時(shí)由于振動(dòng)性很強(qiáng)，常常會(huì)使得空調(diào)經(jīng)常出現(xiàn)損壞等問題，在維修保養(yǎng)方面需要花費(fèi)很大的成本。

蒸汽壓縮機(jī)在制冷過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音污染，且其制冷劑經(jīng)常容易出現(xiàn)泄露等問題，勢必會(huì)造成對大氣臭氧層的破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年泄漏到大氣中的氟里昂的總量有75%來自于汽車空調(diào)。針對目前的狀況，如果能有效地將LNG的冷能進(jìn)行有效回收用于汽車空調(diào)，則無需再為汽車制定單獨(dú)的空調(diào)制冷系統(tǒng)，也無需擔(dān)心汽車制冷劑的泄漏給大氣帶來的污染。

3　汽車對天然氣的運(yùn)用趨勢

為解決城市汽車尾氣污染問題，國內(nèi)絕大部分城市都在推廣壓縮天然氣（CNG）汽車。受制于CNG汽車?yán)m(xù)航里程（100～200 km）、加氣站布點(diǎn)難等因素，CNG汽車在公交領(lǐng)域的應(yīng)用受到了較大的制約。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量在逐年增多。隨之而來的就是汽車尾氣對環(huán)境污染的程度也逐年加深。只有從汽車的動(dòng)力能源上著手，才能根本上解決能源燃燒帶來的環(huán)境污染問題。按照天然氣燃燒的主要成分來看，無污染的天然氣作為汽車的新型燃料是一種比較好的選擇。如果用天然氣完全替代燃油，尾氣排放中，二氧化碳可減少24%，一氧化碳減少97%，碳?xì)浠衔餃p少72%，氮氧化合物減少14%，苯、鉛、粉塵等固體顆粒物減少100%。綜合排放指標(biāo)降低約80%。單車平均減排二氧化碳約22t/年，改善了道路運(yùn)輸?shù)哪茉唇Y(jié)構(gòu)，環(huán)保潛力大。

天然氣汽車和常規(guī)汽車的主要區(qū)別是：發(fā)動(dòng)機(jī)的重新設(shè)計(jì)，增配儲(chǔ)氣罐。在使用經(jīng)濟(jì)性的測算方面，以重卡為例，一輛LNG重卡由于發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)和儲(chǔ)氣罐的配置將導(dǎo)致一次性購置成本大概提升30%以上，據(jù)了解，若配置1個(gè)儲(chǔ)氣罐，大約增加成本6萬元，若配置2個(gè)儲(chǔ)氣罐，大約增加成本10～12萬元，但續(xù)航里程可超過1000 km，基本能滿足目前國內(nèi)的長途運(yùn)輸需要。理論上說，LNG重卡能在使用端降低40%以上的成本，但根據(jù)實(shí)際用戶的反饋，使用成本實(shí)際降幅介于30%～40%。據(jù)測算，一輛北奔 40t牽引車，如果每年行駛里程為15萬km，則1a可節(jié)約燃料費(fèi)用近14萬元，不需1a即可收回新增一次性購置成本，天然氣重卡由于排放中不含硫、汞和其他微粒，對發(fā)動(dòng)機(jī)損失較小，使用壽命遠(yuǎn)長于柴油車，由此考慮，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)更加顯著。

近年來，新興的LNG汽車徹底解決了天然氣汽車的推廣難題，其一次充氣的行駛里程（300～800km，可擴(kuò)展至1500km）較CNG汽車遠(yuǎn)得多，具有更強(qiáng)的實(shí)用性。同時(shí)，LNG加氣站投資少、占地小、效率高，僅需建少量的LNG加氣站即可滿足LNG汽車推廣需要。早在2003年始，北京、烏魯木齊、長沙和貴陽四個(gè)城市開始液化天然氣汽車在城市公交車領(lǐng)域的示范應(yīng)用。隨著沿海LNG接收站的建設(shè)，沿海的廣東、福建、海南以及深圳、大連等均已宣布發(fā)展LNG汽車，湛江LNG公交已經(jīng)啟運(yùn)，福建已開始在高速路網(wǎng)建設(shè)30座LNG加氣站。原先推廣CNG汽車的海南省于2009年4月宣布全面推廣LNG汽車，四川省也提出計(jì)劃發(fā)展LNG汽車。杭州LNG城市公交計(jì)劃3年內(nèi)通過報(bào)廢車輛新增發(fā)展一批LNG公交車。

目前我國相關(guān)部門也在不斷推進(jìn)商用車使用清潔能源。從推廣車型來看，LNG不但適用于城市公交車，同樣也適用于大型貨運(yùn)車輛，尤其是長途車輛。據(jù)報(bào)道，在新疆、內(nèi)蒙古、山西等地區(qū)，以LNG為燃料的重型卡。湛江市于2008年4月25日第一批采購50輛10.5m3LNG大型空調(diào)公交車，投入主城區(qū)公交線路運(yùn)行試驗(yàn)。經(jīng)過營運(yùn)行駛證明，LNG公交車是理想的節(jié)能減排安全經(jīng)濟(jì)公交車。與同營運(yùn)線路同廠牌同噸級的柴油公交車相比，燃料費(fèi)下降33.5%，發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油費(fèi)用下降50%，尾氣排放除一項(xiàng)甲烷排放指標(biāo)超過國Ⅲ未達(dá)國Ⅳ外，其余指標(biāo)均遠(yuǎn)超過國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。目前，蘇州市已發(fā)展成為全國最大的LNG裝備生產(chǎn)基地，并已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。隨著上海、江蘇LNG接收站的陸續(xù)投運(yùn)，國內(nèi)LNG運(yùn)輸市場的形成，蘇州的LNG資源能夠完全保障。從國內(nèi)城市的LNG汽車推廣經(jīng)驗(yàn)看，蘇州市已完全具備在公交領(lǐng)域推廣LNG汽車的條件，張家港市已經(jīng)明確在2010年啟動(dòng)LNG公交，常熟也將在2011年購置第一批LNG公交進(jìn)行試運(yùn)營。同時(shí)，在蘇州推廣LNG汽車，可以更有效促進(jìn)市內(nèi)LNG裝備業(yè)的發(fā)展。業(yè)內(nèi)的主要生產(chǎn)企業(yè)張家港富瑞特裝、中集圣達(dá)因、圣匯裝備均可為LNG儲(chǔ)運(yùn)、加氣站、汽車改裝提供完整的設(shè)備和技術(shù)支持，相關(guān)產(chǎn)品已出口至國外。金龍客車已能提供技術(shù)成熟的LNG原裝車輛。由于我國能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)的調(diào)整，今后將有更多的LNG資源通過進(jìn)口進(jìn)入我國使用，LNG已被認(rèn)為是今后燃?xì)馄嚨陌l(fā)展方向，并將很快延伸至船舶領(lǐng)域應(yīng)用。

天然氣客車節(jié)能減排和改善城市形象是最重要的考慮，對環(huán)保的關(guān)注以及政策的強(qiáng)制性要大于經(jīng)濟(jì)層面上的意義。LNG重卡方面，優(yōu)越的使用經(jīng)濟(jì)性將引導(dǎo)需求結(jié)構(gòu)的改變，隨著LNG加氣站網(wǎng)絡(luò)化布局的不斷完善和LNG存儲(chǔ)技術(shù)的持續(xù)突破，LNG重卡銷售占比將逐漸提升，當(dāng)達(dá)到某一零界點(diǎn)后，對柴油重卡的大規(guī)模替代就會(huì)出現(xiàn)。從世界能源安全和社會(huì)效應(yīng)考量的意義上說，LNG汽車除了環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性以外，在燃料安全性、車輛使用壽命等其他重要因素上，也具有突出的優(yōu)勢。從推廣車型來看，CNG和LNG現(xiàn)在主要在商用車上應(yīng)用。其中，CNG主要適合城市公交車和市內(nèi)出租車，而LNG不但適用于城市公交車，也適用于大型貨運(yùn)車輛和城際大巴，尤其是長途車輛，LNG代表著天然氣汽車發(fā)展的主流方向。

我國不合理的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正面臨石油安全、控制污染和減排溫室氣體的重重挑戰(zhàn)，降低煤炭和石油在一次性能源結(jié)構(gòu)中的比重，提高天然氣、風(fēng)能和太陽能等清潔能源的比重是大的發(fā)展趨勢。2015年天然氣消費(fèi)量達(dá)2600億m3，占一次能源消費(fèi)的7%～8%。而隨著天然氣價(jià)格改革進(jìn)一步深入，以及未來煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣的不斷開發(fā)利用，我國能源“氣化”進(jìn)程將進(jìn)一步加快。2013年我國天然氣汽車保有量規(guī)模達(dá)到100萬輛，車用天然氣消費(fèi)量達(dá)到80億m3，實(shí)現(xiàn)替代燃油640萬t，液化石油氣汽 車保有量達(dá)到10萬輛，車用液化石油氣消費(fèi)量達(dá)到68萬t。預(yù)計(jì)2020年，我國車用天然氣消費(fèi)量達(dá)到200億m3，實(shí)現(xiàn)替代燃油1600萬t，車用液化石 油氣消費(fèi)量達(dá)到400萬t，實(shí)現(xiàn)替代燃油360萬t。在目前能源危機(jī)四伏，減排壓力巨大和物流成本高企的背景下，“以氣代油”的呼聲已經(jīng)越來越高，作為清潔能源，天然氣，特別是液化天然氣（LNG）在汽車上的應(yīng)用將成為未來趨勢。

4　天然氣汽車使用存在的問題受關(guān)注

汽車在燃用LNG過程中，即使有比較先進(jìn)的絕熱技術(shù)，也無法避免漏熱現(xiàn)象的發(fā)生，漏出來的熱量會(huì)把低溫容器里的液化天然氣進(jìn)行汽化，然后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)消耗汽化后的天然氣，但是如果遇到特殊情況，以至于汽車不能夠正常行駛，就會(huì)導(dǎo)致汽車低溫容器瓶中氣體含量迅速驟升，由于低溫容器容易受壓力的影響，當(dāng)壓力過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致容器瓶中的安全閥自動(dòng)打開，進(jìn)而釋放氣體，進(jìn)行自我保護(hù)。但是如果氣體一旦釋放，不僅會(huì)污染大氣，更會(huì)導(dǎo)致車廂里的多余天然氣易發(fā)生燃爆。因此設(shè)計(jì)出具有超高絕熱性能的儲(chǔ)罐是汽車技術(shù)時(shí)代的發(fā)展要求，其設(shè)計(jì)要盡量滿足汽車在未行駛狀況下，安全閥在七天之內(nèi)不能發(fā)生跳動(dòng)；液體日蒸發(fā)率要降低；其液位和壓力指示表靈敏、抗干擾能力強(qiáng)等要求。借鑒德國的低溫技術(shù)，可推動(dòng)我國LNG在汽車技術(shù)中的應(yīng)用。

在汽車技術(shù)應(yīng)用中，LNG的應(yīng)用還沒有普及，生產(chǎn)規(guī)模較小，天然氣的液化產(chǎn)業(yè)不夠發(fā)達(dá)，生產(chǎn)費(fèi)用較昂貴。隨著我國綠色產(chǎn)業(yè)的提倡，LNG勢必會(huì)在汽車技術(shù)應(yīng)用中推廣起來，但我們應(yīng)該提前做好液化產(chǎn)業(yè)，為LNG的大規(guī)模生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。同時(shí)，應(yīng)加大對LNG汽車產(chǎn)業(yè)的扶持力度，不斷完善LNG的生產(chǎn)及計(jì)量、充罐儲(chǔ)運(yùn)等配套設(shè)施。

天然氣汽車使用中的另一個(gè)主要問題是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率較使用汽油時(shí)有明顯下降。汽車在使用天然氣作燃料時(shí)，功率一般要下降約15%，個(gè)別時(shí)候下降更多。功率下降的結(jié)果，一方面導(dǎo)致汽車重載、爬坡或加速時(shí)動(dòng)力不足，另一方面導(dǎo)致燃料消耗相對增加，并增加污染物排放量。天然氣汽車的功率下降主要原因在于燃料本身的特性和發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。

在燃料性質(zhì)方面，汽油是液體燃料，而天然氣是氣體燃料。使用汽油時(shí)液態(tài)汽油的體積與進(jìn)氣體積相比幾乎可以忽略不計(jì)，但用天然氣作燃料時(shí)，燃料本身的體積在整個(gè)進(jìn)氣中占有較大比例，導(dǎo)致進(jìn)入氣缸的空氣量減少，充氣系數(shù)下降，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。

在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造方面，決定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的主要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，壓縮比越大，熱效率越高，有效功率就越大。同時(shí)，壓縮比越大，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的傾向也越大。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比還必須與燃料的抗爆性相適應(yīng)。汽油的抗爆性決定了汽油機(jī)的壓縮比不可能太大，但天然氣的抗爆性很好，完全可以用于壓縮比較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提高其功率。天然氣汽車的應(yīng)用還處在起步階段，天然氣的供應(yīng)遠(yuǎn)不象汽油那樣普及，在這種情況下，專門設(shè)計(jì)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車很難推廣。目前投入運(yùn)行的天然氣汽車大多是兩用燃料汽車，既可以用天然氣，也可以用汽油。這種兩用燃料汽車為了兼顧使用汽油的需要，壓縮比提高較小或者沒有提高。因此天然氣高抗爆性的特性并未得到充分發(fā)揮，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。汽車以天然氣作燃料時(shí)，發(fā)現(xiàn)燃燒室部件明顯腐蝕，甚至曲軸也出現(xiàn)腐蝕，氣門、活塞環(huán)和氣缸磨損嚴(yán)重，與使用汽油時(shí)相比，汽車大修期通常要縮短1/3～1/2。這是天然氣汽車面臨的另一個(gè)問題。天然氣汽車出現(xiàn)腐蝕和早期磨損的原因是由于天然氣中含有微量硫化合物（硫化氫），引起氣缸、氣缸壁的腐蝕與磨損，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，使用壽命縮短，汽車大修期縮短。

天然氣汽車功率下降的原因是由于充氣系數(shù)下降和發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較低；發(fā)動(dòng)機(jī)早期磨損是由于天然氣中含有微量硫化物引起的；提高天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率主要有進(jìn)氣增壓、提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和使用專用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油；防止腐蝕和早期磨損的途徑包括天然氣脫硫、使用耐腐蝕材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)和使用專用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油；使用專用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油對提高功率和防止發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕與早期磨損都有顯著效果，是一種簡便、經(jīng)濟(jì)和有效的措施。

5　天然氣汽車行業(yè)的發(fā)展和未來

天然氣汽車是目前世界上公認(rèn)的高節(jié)能、低污染、經(jīng)濟(jì)、安全的新型代用燃料汽車，燃?xì)馄囉捎谠诃h(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢，倍受世界各國政府的高度重視，并得到了強(qiáng)有力的推進(jìn)。目前，燃?xì)馄囉晌鳉W到北美、澳洲、東歐、亞洲、南美，從而在世界范圍形成發(fā)展高潮。

在中國，解決霧霾問題讓政府出臺了強(qiáng)硬的政策，以減少污染。在中國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占一次能源的比例接近七成，比煤炭更為清潔的天然氣在中國能源結(jié)構(gòu)中的比重僅為5.9%。根據(jù)此前國務(wù)院的表述，加快發(fā)展天然氣，提高天然氣在中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重，可顯著減少CO2等溫室氣體和細(xì)顆粒物（PM 2.5）等污染物排放，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、改善環(huán)境。到2020年中國的天然氣供應(yīng)能力達(dá)到4 000億m3，力爭達(dá)到4 200億m3。這是中國實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)選擇，也是強(qiáng)化節(jié)能減排的迫切需要。天然氣燃燒后產(chǎn)生的溫室氣體只有煤炭的1/2、石油的2/3，對環(huán)境造成的污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石油和煤炭。初步測算，全球天然氣可采儲(chǔ)量約為137億t石油當(dāng)量，與石油基本相當(dāng)。隨著勘探、開發(fā)和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的進(jìn)步，過去20 a內(nèi)，探明儲(chǔ)量平均每年增長4.9%，產(chǎn)量平均每年增長3.15%。有關(guān)專家預(yù)測，未來10 a內(nèi)，全世界天然氣消費(fèi)年均增長率將保持3.9%，發(fā)展速度超過石油、煤炭和其他任何一種能源，特別是亞洲發(fā)展中國家的增長速度會(huì)更快。

未來5年中國天然氣需求將增加近2倍，迎來天然氣的“黃金時(shí)代”，而其他國家的需求則將小幅下降。天然氣全球供給將以每年2.2%的速度增長直至預(yù)測期結(jié)束，較2015年預(yù)測的2.4%下降0.2個(gè)百分點(diǎn)。其中，液化天然氣（LNG）將滿足包括中國在內(nèi)的巨大的需求。從傳統(tǒng)的國家主導(dǎo)供應(yīng)到私人企業(yè)加入，澳大利亞、加拿大、美國將成為液化天然氣交易的主導(dǎo)者。數(shù)據(jù)顯示：到2019年，全球LNG交易量將增加40%，達(dá)到4500億m3。有近半數(shù)的液化天然氣出口商將來自澳大利亞，北美則在2019年占到全球液化天然氣貿(mào)易的8%。

全世界天然氣儲(chǔ)采比很高，而且石油和煤炭消費(fèi)領(lǐng)域里有70%以上都可以用天然氣取代。在全球范圍內(nèi)，天然氣取代石油的步伐加快，尤其是在東北亞、南亞、東南亞和南美地區(qū)，隨著其輸送管網(wǎng)的建設(shè)，天然氣在21世紀(jì)初期將會(huì)有更快的發(fā)展。天然氣將是21世紀(jì)消費(fèi)量增長最快的能源，占一次性能源消費(fèi)的比重將越來越大。2010年天然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額將超過煤炭，預(yù)計(jì)2020年前后，將超過石油，成為能源組成中的第一。

天然氣汽車推廣目前存在的主要問題：加氣站建設(shè)滯后，沒有形成網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致汽車運(yùn)輸想使用天然氣汽車的愿望無法實(shí)現(xiàn)。加氣站網(wǎng)絡(luò)的形成足以影響天然氣推廣的命運(yùn)。它是天然氣應(yīng)用不可或缺的關(guān)鍵因素。天然氣價(jià)格各地不平衡，價(jià)格混亂。國家應(yīng)該實(shí)行天然氣與燃油價(jià)格具有絕對比價(jià)優(yōu)勢的政策。柴油與天然氣比較，燃料比對經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢還不夠明顯、方便性比較差。天然氣汽車購置單價(jià)比柴油汽車高4～9萬元。國家需要出臺相關(guān)的補(bǔ)貼政策。使用中存在新技術(shù)與傳統(tǒng)汽車維修系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和適應(yīng)問題，導(dǎo)致故障率較高。國家優(yōu)惠政策還沒有達(dá)到企業(yè)的期望值，導(dǎo)致企業(yè)應(yīng)用天然氣汽車的積極性不高。目前，我國道路運(yùn)輸推廣使用天然氣，對轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、調(diào)整運(yùn)力結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)輸、提升行業(yè)競爭能力和發(fā)展能力意義重大；在國家政策、氣源保障、技術(shù)裝備、資金投入、市場需求等方面具備良好的條件；面臨天然氣行業(yè)快速發(fā)展的新形勢，機(jī)遇難得，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，大力推廣天然氣，加快實(shí)現(xiàn)綠色和低碳運(yùn)輸?shù)牟椒ァ?/p>

6　結(jié)語

天然氣汽車具有經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保、機(jī)動(dòng)等優(yōu)勢，天然氣汽車技術(shù)在我國正處于起步階段，關(guān)鍵技術(shù)有待研發(fā)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待制定。為推廣和發(fā)展天然氣汽車奠定基礎(chǔ)。在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，天然氣市場在我國現(xiàn)下發(fā)展態(tài)勢良好，并且能夠有助于我國生態(tài)環(huán)境的改善，根據(jù)我國能源開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的需要，大力扶持推廣液化天然氣產(chǎn)業(yè)，對我國國民生產(chǎn)有著舉足輕重的影響。

英研制成功新化合物有望讓廢舊電子設(shè)備成“金礦”

英國愛丁堡大學(xué)一項(xiàng)研究顯示，一種化合物能更高效、更環(huán)保地從廢舊印制電路板中提煉出金，未來有望據(jù)此開發(fā)從大量廢舊電子設(shè)備中分離出金及其他貴金屬的新方法。

現(xiàn)有的廢舊電子設(shè)備處理使用化學(xué)方法將印制電路板中所含的金分離出來，但非常低效且危害健康、污染環(huán)境。

據(jù)介紹，實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先將印制電路板浸泡在弱酸性液體中，讓其中的金屬部件溶解，然后加入含有上述化合物的油性液體，就能有選擇性地將金從多種金屬的混合物中分離出來。

據(jù)估計(jì)，通過這種方法，全世界每年可從淘汰的廢舊電子產(chǎn)品中提煉黃金300噸。（新華）

Advantages， Existing Prob lem s and Developm ent T rend of Low Carbon Econom y Helping Liquified Natural Gas Vehicles Developm ent

Liu Xiao
New Energy Materials Engineering Com pany at Shunda New District in W uhan

The article introduces functions and characteristics of Liquified Natural Gas （LNG） and it's comparison with Comp ressed Natural Gas （CNG）. It demonstrates LNG applied in vehicles trend and fina lly discusses existing p rob lems and development trend of vehicles app lying LNG.

Liquified Natura l Gas （LNG）， Compressed Natural Gas （CNG）， Vehicles

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.09.006