下载文档原格式
If others treat you well, you must be able to repay you in the future. If others treat you badly, you must strive to be able to raise your eyebrows one day.简单易用轻享办公（页眉可删）天然气和液化石油气汽车的技术现状一、天然气和液化石油气在汽车上应用的形式天然气、液化石油气在汽车上按照燃料混合、点火和燃烧方式可分成下列几种形式(1) 按点火方式可以分电火花点火和柴油引燃式。
由于天然气、液化石油气的着火温度较高，发动机压缩过程中缸内气体温度达不到其自燃点，因此必须靠电火花点火；或者喷入少量柴油，首先被压燃再引燃天然气或液化石油气。
(2) 按供气方式可分为缸外(进气管)预混合供气和缸内直接喷气。
缸外预混合供气常采用将气体燃料联通到发动机进气管上的空气—燃料混合器上，通过混合器将比例合适的混合气供给气缸。
另一种缸外预混合供气方式为进气阀处多点喷气式，或进气总管单点喷气式；缸内直接喷气是将气体燃料用装置于发动机缸盖上的喷嘴以一定的压力将其直接喷入到气缸中，一般喷气过程在发动机进气门关闭到点火之前完成，还有在压缩过程终了喷气，边燃烧边喷气。
(3) 按燃烧方式可分为预混合燃烧和扩散燃烧。
预混合燃烧是指在发动机点火系统点火或引燃柴油自燃前，进入气缸内的气体燃料与空气预先混合均匀，此时缸内各处的混合比是一致的；而扩散燃烧是指气体燃料以一定提前量在点火或引燃前喷入缸内，因而在着火时，缸内燃料与空气并未混合均匀，燃料边扩散，边燃烧。
(4) 除此之外，还可按控制方式分为机械控制式和电子控制式(开环、闭环)，按增压与否分为增压与非增压等形式。
二、天然气和液化石油气汽车技术的内容天然气和液化石油气汽车与汽、柴油汽车相比具有更多、更新的技术内容，这其中包括下列几个主要方面。
中国液化天然气汽车的发展历程一、我国液化天然气（LNG）汽车的试验研究始于1961年1961年，四川省科委组织四川省机械研究设计院、自贡汽研三站、威远6082信箱等单位合作进行LNG汽车的试验研究。
当时全国仅有四川石油管理局威远化工厂（对外称6082信箱）拥有天然气深冷分离及液化的工业生产装置。
主产品是从天然气中提取氦，而LNG则是提氦过程中的副产品。
1962年，1964年及1970年先后使用此副产品作为汽车燃料进行运行试验。
当时LNG的价格略为汽油的三分之二。
到了上世纪70年代初，国内又有重庆4203信箱和自贡天然气液化厂两个单位能生产LNG（后者的规模为每天7吨）。
1971年元月，原四川省机械工业局和科技局联合提出《关于汽车燃用液化天然气的研究情况和今后进一步研究工作的意见》（见文件复印件）。
之后由四川机械设计院设计，由自贡高压容器厂加工一个几何容积为180L的夹层容器，经成都南光机器厂（109信箱）抽真空后，交自贡汽研三站装在一辆解放牌4吨载货汽车上进行运行试验。
液甲烷保温—绝热容器的内筒为进口不锈钢板卷制并焊接成形，外筒则为重庆钢铁研究所研制的耐低温炭钢板卷制并焊接成形。
笔者当年也曾随该试验车（汽研05号）往返于威远桐子堡（6082所在地）—自贡之间。
直到该车因容器爆炸而终止试验。
1973年7月22日（星期日）下午4时30分，停放在自贡汽研三站车库内的05号LNG试验车上的液甲烷容器自行爆炸，幸无人员伤亡。
该车于7月20日上午10时20分在威远6082信箱加注LNG。
当天气温度较高，尚未加满，便于下午2时20分停止加注，返回自贡，行程仅51公里。
次日又继续做运行试验，到下午3时半返回并将该车停放在车库，累计仅行驶144.5公里。
此时，试验人员检查容器压力仅为1Kg/cm2，遂将排气阀、排液阀开启，一个气压的气体很快消失。
试验人员便认为LNG已用完，即关闭阀门。
到第二天下午4时半，即停车25个小时后，容器发生爆炸。
一、LNG新能源产业优势液化天然气（LNG）作为车用燃料，与汽油相比，具有辛烷值高、抗爆性好、燃烧完全、污染排放少、发动机寿命长、运输成本低等优点；与压缩天然气（CNG）相比，也具有存储效率高，一次装填续驶行程远，燃料容器压力低、重量轻、装填地点不受供气管网限制等优点，产业发展前景广阔。
1、技术优势LNG生产是将天然气经脱硫、脱水、脱重烃、脱酸性气体等一系列净化处理，采用深冷技术，将天然气冷却到-162℃，在常压下成为液态。
在生产过程中，非烃类组分及一些非甲烷烃类通常都要被除去。
这样，LNG燃料基本都是纯质烷烃，主要是甲烷和乙烷，其组分比CNG的组分更纯净，其中甲烷含量进一步提高，达到96%以上。
如此纯净的燃料，不仅给发动机提供了稳定的可控制的空燃比，使发动机的工作性能得到优化，发动机燃烧平衡，动力性能更好，而且与燃油车相比，颗粒物排放几乎为零，容易满足发动机废弃排放要求，同时，避免了CNG中机油和碳粒等压缩副产品容易对发动机组件损坏或堵塞的不足。
LNG燃料不积碳、无污质且减少发动机机件腐蚀和磨损，大大延长了发动机发动机的使用寿命。
2、安全可靠LNG燃点高达650℃，比汽油燃点427℃高出了近230多度，没有如此高温明火源是点不着的。
LNG的爆炸极限是4.7%-15%，比汽油高3-4.7倍，更不容易爆炸。
LNG泄露后，一遇空气，就会迅速气化，而且LNG的密度比空气小得多，会很快向上逸散掉，形不成燃爆条件。
即使已气化的气体遇明火燃烧，火焰中心也会向上窜动，而不会沿地面扩散。
因泄露而落地的液体温度低，会吸附空气中水分形成冰晶层，覆盖在破损处周围。
这也是阻碍燃烧发生和蔓延的因素之一。
由于上述特性，LNG使用安全性比燃油安全得多，经历了30年几乎无事故的发展。
LNG汽车设有泄露检测、冷量检测、气体检测及火焰检测等安全检测系统，燃料系统管线的各独立段都装有紧急切断阀，LNG一旦泄露，系统会采取自动保护措施。
西南石油学院 刘廷元国外天然气和液化石油气汽车的发展1 发展概况天然气汽车最早出现于本世纪30年代。
第一次世界大战期间,意大利为解决战时汽车油料短缺问题,首先开发了用常压胶囊装载天然气和压缩天然气的汽车。
40年代以后,从油气田处理工厂分离出来的石油气和石油炼油厂生产出来的石油气,经过液化后被用来作为汽车燃料,使液化石油气汽车在美国、欧洲和日本等许多国家、地区得到发展。
然而,天然气和液化石油气汽车发展最快的还是在本世纪后期。
进入90年代以后,人们根据目前已探明的世界石油总储量估计,全世界的石油资源仅能供人类充分使用40年左右,燃用非石油产品的汽车时代将不可避免的会到来。
由于人类过度的使用石油产品作为汽车燃料,地球20%的大气污染和城市70%的大气污染是汽车排气造成的。
科技人员不得不研究开发低污染的“绿色汽车”,采用天然气、液化石油气、变性酒精(非食用酒精)、甲醇、氢气、煤气、太阳能蓄电池和非醇类生物燃料等作为汽车燃料。
通过科技人员的努力,许多国家都已成功地研究开发出以天然气和液化石油气为燃料的新型汽车。
目前,全世界已有30多个国家拥有天然气和液化石气汽车。
据统计,1994年全世界的汽车保有量大约7亿辆,其中轿车4.4亿辆。
在4.4亿辆轿车中,使用代用燃料最多的是醇类,约占世界轿车的1%(其中90%以上集中在巴西);液化石油气轿车次之,占0.9%(360万辆);压缩天然气轿车相对更少些,只占0.2%(90万辆)。
其它代用燃料轿车则很少,总共也不到0.2%。
全世界用作汽车燃料的液化石油消耗量目前已超过1000万t ,其中亚洲和欧洲大约各占1 3。
2 天然气和液化石油气汽车发展的关键技术储气系统和汽化系统及其元件的改装,是天然气和液化石油气汽车工业的关键技术。
天然气和液化石油气汽车的储气系统都安装在汽车尾部,主要由充气阀、高压截气阀、天然气储气瓶、高压管道、高压接头、压力传感器及气量显示灯等组成,具有储存、加注和计量等功能。
中国液化天然气汽车的发展历程一、我国液化天然气（LNG）汽车的试验研究始于1961年1961年，四川省科委组织四川省机械研究设计院、自贡汽研三站、威远6082信箱等单位合作进行LNG汽车的试验研究。
当时全国仅有四川石油管理局威远化工厂（对外称6082信箱）拥有天然气深冷分离及液化的工业生产装置。
主产品是从天然气中提取氦，而LNG则是提氦过程中的副产品。
1962年，1964年及1970年先后使用此副产品作为汽车燃料进行运行试验。
当时LNG的价格略为汽油的三分之二。
到了上世纪70年代初，国内又有重庆4203信箱和自贡天然气液化厂两个单位能生产LNG（后者的规模为每天7吨）。
1971年元月，原四川省机械工业局和科技局联合提出《关于汽车燃用液化天然气的研究情况和今后进一步研究工作的意见》（见文件复印件）。
之后由四川机械设计院设计，由自贡高压容器厂加工一个几何容积为180L的夹层容器，经成都南光机器厂（109信箱）抽真空后，交自贡汽研三站装在一辆解放牌4吨载货汽车上进行运行试验。
液甲烷保温—绝热容器的内筒为进口不锈钢板卷制并焊接成形，外筒则为重庆钢铁研究所研制的耐低温炭钢板卷制并焊接成形。
笔者当年也曾随该试验车（汽研05号）往返于威远桐子堡（6082所在地）—自贡之间。
直到该车因容器爆炸而终止试验。
1973年7月22日（星期日）下午4时30分，停放在自贡汽研三站车库内的05号LNG试验车上的液甲烷容器自行爆炸，幸无人员伤亡。
该车于7月20日上午10时20分在威远6082信箱加注LNG。
当天气温度较高，尚未加满，便于下午2时20分停止加注，返回自贡，行程仅51公里。
次日又继续做运行试验，到下午3时半返回并将该车停放在车库，累计仅行驶144.5公里。
此时，试验人员检查容器压力仅为1Kg/cm2，遂将排气阀、排液阀开启，一个气压的气体很快消失。
试验人员便认为LNG已用完，即关闭阀门。
到第二天下午4时半，即停车25个小时后，容器发生爆炸。
浅析我国液化天然气汽车构成与发展摘要：目前，我国一些大城市的汽车尾气排放是城市大气污染的主要源头，因此，发展清洁能源汽车已成为刻不容缓的的选择。
压缩天然气汽车(CNG)以其能耗低、污染物排放量小而受到各国的欢迎，是国际公认的最理想的车用替代能源。
发展天然气汽车对于解决环境问题和能源问题都具有重要意义。
本文简要介绍了液化天然汽车的发展状况，并提出了液化天然气汽车的发动机、燃料系统主要组成部分的功能和原理。
关键词：汽车天然气发展构成0 引言液化天然气(Liquefied Natural Gas 简称LNG)是天然气经净化和液化(-162℃)后形成的，液化后其体积只有液化前的1/625，也就是说其汽化为气体后，体积将扩大625倍。
其主要成分是甲烷(75%以上)。
相对密度(气体)为0.60～0.70，液体密度是430～460Kg/m3，高热值41.5～45.3MJ/m3，燃点650℃，爆炸极限为5%～15%，压缩系数为0.74～0.82，其H2S含量不超过4×10-6(φ)，总含硫不超过30(气体)，N2含量不超过1.0%(摩尔)。
1 CNG汽车的发展前景CNG汽车和加气站具有广阔的发展前景，主要表现在以下几方面：①汽车保有量的飞速增长、石油资源和环保的严峻形势，决定了发展天然气汽车成为解决能源问题和环境问题的重要途径。
②“十一五”期间，新型清洁能源汽车已被列入《国家科技发展中长期规划》，国家将继续组织实施涉及各种清洁能源汽车的重大科技项目，重点支持包括天然气汽车在内的整车、零部件等关键技术，将进一步促进天然气汽车的发展。
③我国天然气资源大规模开发及管道建设步伐加快使发展CNG和加气站成为可能。
根据我国天然气利用规划，近十年“西气东输”、“陕京二线”等一大批输气管道及沿线城市燃气管道相继建成，我国大规模利用天然气的基础设施逐步完善，天然气加气站也将逐步形成网络。
2 CNG汽车和加气站发展对策探讨为加快以天然气为燃料的清洁汽车的发展，提出以下建议：①政府出台鼓励和扶持政策：世界各国发展经验表明，政府的支持是加快发展的必要条件，其经济政策是影响其发展的重要因素，应在法律方面予以保障，在燃气汽车生产、改装、零部件生产，加气站建设，燃气汽车购买和使用、维修等环节制定价格、税收、投资、补贴等方面配套的优惠政策。
液化天然气汽车的结构及发展(通用版)Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0283液化天然气汽车的结构及发展(通用版)一、液化天然气特点及其发展液化天然气(LNG)工业是天然气加工工业的重要组成部分，经过半个多世纪的开发和发展，形成了生产、储存、海运、接收、再汽化供应用户、冷量利用、调峰等一系列完整的工业，并已步入成熟期，这便为采用LNG作为汽车燃料提供了先决条件。
1.液化天然气的特点液化天然气(LNG)是对地质开采的含90%以上甲烷(CH4)的天然气气体通过“三脱”净化处理(脱水、脱烃、脱酸)，实施液化处理而成，其主要成份为液体甲烷。
在液化处理过程中，主要采用的工艺是利用膨胀制冷工艺，使天然气气体中的甲烷成份在-162℃液化分离，形成液化天然气的主导成份。
液化后的体积比气态体积减少625倍左右。
LNG的分子量和H/C比均与CNG基本相同，只是LNG通过深冷前的预处理，几乎除尽了天然气中的全部杂质；而后的深冷液化处理通常又可分离出不同液化点的重烃类成份和其它气体成份。
因此，LNG实际上是纯度较高和获得良好净化的液体甲烷。
天然气液化作为天然气工程的处理途径之一，是由其独特的优点所决定的。
尽管天然气液化工艺比较复杂，但它良好的储运特性和使用性能，使其在天然气工业中占有重要地位。
天然气液化便于实现经济、可靠的运输，提高储运效率，减少占有体积；LNG汽化过程中释放大量的冷量，可以利用和回收，实现能量的转化利用；天然气低温液化还可以分离出极为有用的化工原料和燃料，使液化天然气成为一些化工产品的连带副产品，如氦气联产、氢气联产以及硫化氢联产等。
LNG可作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高，抗爆性好、燃烧完全、降低运输成本等优点；即使与压缩天然气(CNG)相比，它也具有储存效率高、加一次气行驶路程远，车装钢瓶压力小、质量轻等优点。
另外，液化天然气(LNG)较汽油具有更高的安全性。
LNG的燃点为650℃，比汽油高230℃；LNG爆炸极限为4.7%～15%，汽油为1.0%～5%，高出2.5～4.7倍；LNG密度约为0.47kg/m3，汽油为0.7kg/m3，空气中扩散好于汽油，正是由于LNG所具有的低温性、轻质、易蒸发等显著特点，而使其具有良好的使用安全性。
液化天然气(LNG)与压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)一样，作为气体燃料均被列为清洁燃料，特别是作为汽车发动机的燃料一直被推荐使用，减少城市污染有利于环境保护。
2.液化天然气汽车的发展状况液化天然气在国外始予40年代，到60年代美、英、法、德技术装备的发展水平较先进，生产、储运、使用等技术逐步完善配套。
70年代以来，世界上已建成投产LNG大型装置160多套，液化生产能力7000多万吨，年平均产量以20%的速度增长，其中阿尔及利亚、印度、马来西亚、文莱、澳大利亚、利比亚等国的出口总量已占国际天然气贸易量的25%以上。
所以，世界上普遍认为，液化天然气工业是当代天然气工业的革命，具有左右国际燃料贸易的能力。
目前，国内液化天然气产业正处于起步阶段，只有个别小型的试验装置，但有发展潜力。
目前，世界上LNG作为汽车燃料仍处于试验推广阶段，尚未广泛使用。
如前苏联将LNG用于铁路运输和飞机，也是处于试验阶段，通过试验证实LNG汽车使用性能和安全性均可达到汽车运行要求。
近10年来，美国在LNG汽车开发方面有明显的进展，以美国海德里拉公司(HYDRARIGINC.)为例，其本部在沃思堡(PORTWORTH)，该公司具有低温设备的生产经验，如液氮的生产、储运及其设备。
在90年代初，它开拓了LNG业务，进行液化天然气的可行性和性能研究，承担了近10个天然气汽车(NGV)项目，并签订了相当数量(有小型、重型汽车)的LNG汽车改型合同。
从其整体实力看，在美国同类公司里处于领先地位，具有天然气液化、储存、运输等装置，并具有LNG的充装汽化、汽车改制以及销售等一整套技术和经验；并且该公司已获得美国有关LNG/CNG转换的专利权。
LNG在国外不仅已开始替代柴油和汽油用于汽车，而且作为长途重质燃料(如在铁路和船运工业)也是很具有吸引力的。
LNG作为铁路机车运输的燃料，也在研究试用中，如美国西南研究院(SOUTHWESTRESEARCHINSTITUTE)研究试验用LNG作为燃料的铁路货运和客运机车。
同时，美国西南研究院还与美国通用汽车公司(GM)电动部合作研究天然气一柴油双燃料的机车发动机，并将用于铁路运输。
1985年10月，美国伯灵顿北方铁路从明尼阿波利斯到威斯康星的苏必利尔开出了第一列由液化天然气为燃料的列车。
该列车是由GM的GP-9型1961号试验机车及其“供应车”和一组混编货车等组成。
1961号机车点火采用少量柴油，在惰转和4挡之间，由于难以得到理想的空气—天然气比，故一直用柴油作燃料，此后换用天然气，直到8挡。
此后，美国和俄罗斯都有天然气机车问世，并有天然气机车投入运营的报道。
加拿大近期将把4000台左右的3600型内燃机车改造成为燃用LNG的机车。
德国、日本、澳大利亚等也正在积极进行天然气机车发动机的研制工作。
我国LNG汽车技术尚处于试验阶段，仍有一些技术需要开发研究，特别是天然气液化和储存应用技术。
目前国内有几家单位正在研制天然气汽车的LNG装置。
吉林油田与中国科学院低温实验中心合作研制了一套500L/h的LNG装置。
中科院低温实验中心与四川绵阳燃气集团公司合作研制了LNG-20型装置，每小时生产LNG18～20L，供LNG汽车用，另外还研制了一套300L/h的LNG液化装置并开始使用。
绵阳的第一台LNG东风车已行驶4000多公里，第二台LNG汽车也行驶2000多公里，应用情况良好。
开封深冷仪器厂曾用小型斯特林液化装置，生产少量LNG，供公共汽车使用，并对LNG汽车的燃料系统进行了研制。
1990年在开鲸市内有3辆公共汽车在公交路线上作了运营试验，行驶4000km。
长庆油田计划与中科院低温实验中心和四川空分设备厂合作开发研制一套日处理20000m3天然气、生产22.8m3LNG的天然气液化装置。
该装置生产的LNG将首先用于陕北气田的几个发电站及配套的运输车辆，并计划将来扩大生产后，将所生产的LNG运往西安、北京、太原等地用做LNG汽车燃料。
以上表明，LNG汽车在国内外均已受到人们的关注；并得到一定发展。
采用LNG作为汽车燃料，汽车排气污染可大大降低。
另外发展LNG产业，需要大量的耐低温、耐腐蚀的钢材、绝热的保温材料、先进的工艺设备、自动化控制仪表等，因此，LNG汽车的开发可促进冶金、电子、制冷、汽车等部门的共同发展，而且可促进能源开发利用及保护环境。
二、液化天然气汽车的结构液化天然气发动机与压缩天然气发动机的工作情况基本上是相同的，区别主要在于燃料储存的状态及储存容器的不同，LNG在低压低温绝热状态下储存。
另外，液化天然气蒸发变成气体时，吸收的热量较多，应采用可靠的蒸发气化系统。
液化天然气发动机的燃料供给系统包括：LNG气瓶、阀门组件、调节器、管汇、压力泄放装置、蒸发器及电子控制系统等。
撒化大然气(LNG)是天然气在-162℃低温下液化，体积减小后储存于有绝热夹层的1.6MPa压力气瓶中，使用时以蒸发器，蒸发汽化后与空气混合进入燃烧室中。
CNG的主要缺点是高压气瓶较重，限制汽车携带较多体积的燃料，行驶里程不如装LNG的系统长，若行驶同样里程，气瓶装气的质量约差3倍左右，故使用CNG系统，需要较多、耗能较大的高压充气站。
LNG使用的优点是气瓶体积小、质量轻、可能携带的燃料多、行驶里程长。
缺点是制气加工与储存技术复杂，包括绝热、蒸发、储存及使用多方面，成本较高。
由于液化天然气的技术优势，目前美国、日本等国都很重视对液化天然气的使用与研究，实际投入使用的液化天然气汽车也逐渐增多。
LNG燃料供给系统的布置如图8—1所示。
液化天然气气瓶的特点是：气瓶压力不高，一般略高于1.0MPa，但要求具有低温隔热绝缘的性能，这是由于天然气气体中主要成分是甲烷气体，在-162℃的低温下才被液化，因此，储存于气瓶内液化天然气的温度在-125～-162℃的范围内。
为了防止液化气的过早汽化，要求气瓶具有绝热性能，瓶内设有绝缘材料制成的夹层，绝缘材料要求具有低的导热系数与低的密度，夹层的厚度为100～200mm，气瓶的内层是由不锈钢制成的液体容器，夹层的外层由普通钢板焊接成形。
气瓶外部直径为0.5m、瓶长约1m，大约可以储存液化天然气80～90L。
气瓶的夹层也可以做成60mm的真空空隙气层，作为绝缘层使用。
液化天然气储存在气瓶的下部，约占有效容器的90%，瓶的上部约有10%的储气容积。
发动机运行时瓶内的天然气体液态与气态两种状态并存，当瓶内工作气压大于0.2MPa时，从瓶内流出的是上部的天然气蒸气，当工作压力小于0.2MPa时则由瓶的下部流出液态的天然气。
气瓶上也设有几种阀门，如液气充灌阀、输出阀、蒸气输出阀、最大充量液面指示器以及安全阀等。
从气瓶内流出的天然气蒸气都处于-125℃以下的低温，要经过加热器8(图8-1)，从冷却系鼓风流中取得热量而汽化。
以液态流出的天然气则经过蒸发器由冷却水或废气中得到热量促使蒸发。
两者经自动转换阀10控制操纵后，流入滤清器13及两级减压器14，减压后的液化天然气通过低压管路16送入气体混合器18与空气混合后供发动机使用。
液化天然气经加热与蒸发以后得到的天然气气体的物理性质与压缩天然气固有的性质是一样的，因此在发动机上的调节与使用也是相同的。
该系统必须与发动机、底盘、加气站及用户的工作要求匹配。
美国汽车工程师协会要求以LNG为燃料的重载汽车在实际应用中应配备显示故障代码及结果分析的装置，操作者应了解燃料系统结构要求及技术条件、操作和维护要求及燃料箱检测方法等。
LNG气瓶必须具有足够的强度及保温性能。
以美国NKl200G型机车发动机所配备的LNG气瓶为例，它是由绝热材料包裹的可装运低温(-162℃)液化天然气的不锈钢罐体，绝热材料为玻璃纤维和铝箔交替分层，绝热层外侧为12.7mm高抗拉强度的碳素钢壁，此钢壁用以保护低温罐体免遭撞损。
