浅析CNG汽车及液压式加气子站在石家庄市的应用

 

 

近几年来．我国进入城市化高速发展时期，城市建设飞速发展．城市面积扩大、人口增长，道路建设

加快．公交车与出租车的需求量上升。由此引起的机动车排气污染也呈上升势头。

石家庄市近两年来机动车保有量持续上升，汽车尾气排放的CO、HC、N0。日益严重。主要街道路口、人行横道两侧污染物全部超标．均达不到我国关于汽车排放标准法规的要求．与日趋严格的欧、美标准更是相去甚远。由于汽车排放的污染物多集中在离地面lm左右区域．正处在人们的呼吸带附近，所以对人的危害尤为严重。上世纪50年代美国的洛杉矶和70年代日本的东京都曾发生过严重的烟雾事件．其原因之一就是汽车排放的HC和NO。在阳光紫外线作用下．形成有毒的光化学烟雾，结果造成数百人死亡．数万人受害。种种迹象表明，我国许多城市存在发生光化学烟雾的潜在危险。以石家庄市为例．据环保部门监测。石家庄市区部分地段在非采暖期已有明显的光化学烟雾出现。所以，防治机动车尾气污染．推广使用清洁燃料汽车已势在必行。

 

   

天然气汽车与燃油汽车相比．它的尾气排放中HC可下降90％、CO下降约80％、NO_x下降约40％，且无铅污染。如果设计合理，且空燃比选择较好，天然气汽车的排放将会低于目前世界上任何最严格的废气排放法规。而且，还有进一步降低排放的可能性。与传统的汽车相比．天然气汽车所产生的臭氧量只有其20％-35％．碳黑颗粒物和二氧化硫几乎可以忽略不计．是一种理想的低污染车。其它的优点是，没有汽柴油给油箱加油时的蒸发损失，而且，排放中只含很少量的多环芳烃、乙醛和其它有毒物质。此外，与电动汽车相比，天然气汽车续驶路程长。有关专家认为天然气汽车是目前最具有推广价值的低污染汽车．尤其适合于城市公交车和出租车使用。目前．它已在世界上广泛应用。

 

 

    从热能含量上看．1m3的天然气相当于1．13L汽油的当量。就其经济性而言．燃气比燃油的燃料成本

要低。

    2005年．石家庄车用天然气的售价是2．4元/m³,而93#汽油的价格是4．27元／升．以每百公里消耗

天然气8 m³或汽油8升计，每百公里节约1．87元；以每辆出租车l天行驶300km计算，其燃气成本只有57．6元。而燃油车成本达到102．48元，比CNG车高出45元。以此推算，出租车使用天然气，每年可节

约运行成本1．5万余元。

 

 

推广使用CNG汽车，必须配套建设相应的CNG加气站。2005年，石家庄市共建设11座加气站．投入使用7座。全部采用液压式天然气汽车加气子站．在国内尚属首创。

 

 

    该技术利用特殊性质的液体．用液压泵(压力不高于22MPa)直接将液体充人CNG拖车的储气钢瓶中，将钢瓶内的压缩天然气推出，再通过站内的单线双枪加气机把高压天然气充人汽车的储气瓶内．达到给汽车加气的目的，不需采用其他增压设备。

    当刚刚开始启动设备或PLC控制系统监测到液压系统压力低时，高压液压泵开始工作．向CNG钢瓶内充人高压液体介质：当液压系统压力达到高限22MPa(或用户设定值)时．压力控制阀停止向高压系统供液，并通过旁通回路把高压液体回流到液体储罐中；液压泵经一定时间的延时．如果系统压力仍然不降，则液压泵停止工作：当系统压力降至底限20MPa(或用户设定值)时，液压泵重新开始工作。

    子站设备在运行时由控制系统的PLC自动控制。当加满气的拖车来到子站后。停到相应的停车位置，分别连接液体高压管路、压缩空气控制管路、CNG高压管路等，打开相应的控制阀门．关闭放空阀门，检查无误后即可开启系统。当系统开始工作时，首先第一个钢瓶上的进液阀门、出气阀门打开，回液阀门关闭．在液压泵的作用下．液体介质开始充入第一个钢瓶，同时高压天然气被推出钢瓶：当大约95％的天然气被推出时，自动控制系统发出指令．关闭该钢瓶的进液阀门、出气阀门，打开回液阀门，此时第一个钢瓶内的高压介质开始返回橇体内的储罐中；间隔几秒钟后第二个钢瓶的进液阀门、出气阀门打开(此时回液阀门关闭)，高压液体开始充人第二个钢瓶。

  设备运行时．由PLC程序控制实现8个钢瓶依次顺序工作。除更换拖车时由人工操作外．整套设备的所有动作均由设备自带的PLC程序控制．无须人工干预。

 

 

   该系统最显著的特点是投资少、占地面积小、工艺简单、工作能力高(加气能力≥1 000m弧)、运行

费用低(主电机功率仅30kW)。

    在传统的加气子站中。需要设压缩机、缓冲瓶组、干燥装置、多线加气机等，占地面积较大：因城市

用地紧张，消防要求高，选址和建设难度较大。而这种液压增压系统最大的优点就是占地面积小：站内除停放CNG高压撬车的位置外．加气撬体f液压增压系统)只占地1．5mx2m；控制室也只需2．5mx2．5m．考虑需设2个CNG高压撬车位置．整个子站占地面积也只有l 000m2左右：另外一个特点就是工艺设备少，工艺管线简单，施工方便，施工时间大大缩短：站内除控制室与加气撬体、单线加气机之间的控制线缆外，只有加气撬体与加气机之间的l条工艺管线，施工非常简便。我们建设的加气站均是与原有加油站合建，不需要增加占地，工期只需10天左右。

由于液压式天然气汽车加气子站主电机功率只有30kW，系统总功率小于35kW．与现有压缩机式子站(总功率约100kW)相比，节能效果明显．运行费用低，大大提高了经济效益。

 

 

    加气撬体：140万元(包括控制系统)：

    CNG高压撬车：130万元：

    单线双枪加气机：13万元／台：

    拖车：30万元(根据厂家不同．价格会有所变化)。

一般每个子站配置为一个撬体、二个撬车、二台单线双枪加气机。拖车可根据子站数目统一安排。

 

 

    (1)推广CNG汽车应掌握以下原则：①使用频率要高，年行驶里程要长，长期在市区行驶。对市区环

境污染影响较大；②行驶区域相对稳定；③有相对固定的停车场地，可以设置专用的加气设施：④有比较

完整的管理机构，可以确保实施。在具体操作中．CNG汽车一般均在公共汽车、出租车等长期在市区内运营、对市区环境污染分担率较高的车辆中首先推广，也可扩大到某些专业车辆，如：环卫车、邮电车等。

    (2)在加气子站的建设中，选用新设备、新工艺，可解决城市用地紧张．选址困难等问题．并可降低建

站费用，节约运行成本。

(3)液压式子站必须使用专用CNG拖车。普通CNG拖车无法使用。

 

1．陆阶明．我国城市公共交通使用CNG／LNG汽车的探讨．城市公用事业．2004(3)