1、第七章 壓縮天然氣汽車及汽車加氣站隨著經(jīng)濟的快速開展，城市大氣污染問題也越來越嚴重。大氣污染已危及到人們的身心健康，成為我國城市經(jīng)濟開展和社會進步的障礙，同時還影響到我國的國際形象。我國城市大氣污染的一個重要因素是機動車尾氣污染。據(jù)統(tǒng)計，中國城市空氣的污染源中，汽車尾氣污染正越來越成為主要的因素。由于機動車數(shù)量大幅度增長，汽車尾氣污染局部性轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)性和積累性，一些大城市居民成為汽車尾氣的直接受害者，必須加強對現(xiàn)有機動車排氣污染的治理和監(jiān)督管理。而開展天然氣汽車那么是解決汽車尾氣污染問題的有效途徑。隨著西部大開發(fā)，“西氣東輸?shù)忍烊粴夤こ痰慕ㄔO將是我國開展天然氣汽車的一個重要契機，不僅減少汽車尾

2、氣排放，還可以彌補石油資源短缺，進行能源結構調(diào)整，同時也培育了一個新興產(chǎn)業(yè)。71 壓縮天然氣汽車加氣站711 壓縮天然氣汽車加氣站的等級劃分及平安距離壓縮天然氣CNG是指壓縮到 24.8 MPa的天然氣，儲存在車載高壓氣瓶中。壓縮天然氣作為汽車燃料，具有排氣污染小，運輸本錢低，平安方便等優(yōu)點，已成為世界車用清潔燃料的開展方向，在我國開展壓縮天然氣汽車具有十分重要的意義及良好的社會效益和經(jīng)濟效益。根據(jù)?汽車用燃氣加氣站技術標準?CJJ842000，壓縮天然氣加氣站的等級劃分應符合表71的規(guī)定。表71 壓縮天然氣CNG汽車加氣站的等級劃分級 別貯氣裝置總?cè)莘em3一 級12V163000VN4000

3、二 級6V121500VN3000三 級V6VN1500注：本表中貯氣裝置總?cè)莘e：V系指水容量；VN系指壓力在101.325kPa、溫度在0狀態(tài)下的體積。壓縮天然氣加氣站等級劃分，是以儲存裝置的容積進行劃分的，這是因為容積的大小是影響事故危害程度的主要因素。壓縮天然氣加氣站按給公交車加氣，平均每輛車按5瓶50升/瓶計算，日加氣車次范圍和天然氣銷售量為： 表7 壓縮天然氣汽車加氣站規(guī)模級 別加氣車次/d天然氣銷售量 /Nm3/d一 級站200 30010000 15000二 級站100 2005000 10000三 級站1001500站址的選擇和分布應符合城市規(guī)劃和區(qū)域道路交通規(guī)劃，符合平安防火

4、、環(huán)境保護、方便使用的要求；城市建成區(qū)內(nèi)所建的加氣站和合建站，應靠近城市交通干道或車輛出入方便的次要干道上。郊區(qū)所建的加氣站和合建站，宜靠近公路或設在靠近建成區(qū)的交通出入口附近；在城市建成區(qū)內(nèi)進行液化石油氣加氣站和合建站站址選擇時，液化石油氣槽車的運行應符合城市易燃易爆危險物品交通運輸?shù)挠嘘P規(guī)定；天然氣加氣站加氣母站)和合建站，宜靠近天然氣高、中壓管道或儲配站建設。供氣參數(shù)應符合天然氣壓縮機性能要求。新建的加氣站加氣母站和合建站不應影響現(xiàn)有用氣戶與待開展用氣戶的天然氣使用。另外：一、二級壓縮天然氣加氣站不應與加油站合建，三級壓縮天然氣加氣站可與加油站合建。合建站的汽油、柴油儲罐總?cè)莘e不應大于5

5、0m3，單罐容積不應大于20m3柴油儲罐容積按0.5折算。在城市建成區(qū)內(nèi)不應建一級加氣站和一級合建站；在城市人員稠密區(qū)設置的加氣站和合建站的規(guī)模宜為三級。對重要公共建筑和涉及國計民生的其他重要建、構筑物周圍100.0m范圍內(nèi)不得建加氣站、合建站。加氣站內(nèi)壓縮天然氣貯氣裝置與站外建、構筑物等防火間距，不應小于表72的規(guī)定。合建站內(nèi)壓縮天然氣貯氣裝置與站外明火、散發(fā)火花地點和各類建筑保護物的防火間距，不應小于表72三級站防火間距再增加20%的規(guī)定值。在加氣站和合建站內(nèi)，壓縮天然氣貯氣裝置與站外建筑面積不超過200m2獨立的民用建筑，其防火間距可按表72的三類保護物減少20，但不應小于三級站的規(guī)定。

6、在加氣站和合建站內(nèi)，壓縮天然氣貯氣裝置與站外高層廠房的防火間距，應按表72的規(guī)定增加3m。在加氣站和合建站內(nèi)，壓縮天然氣貯氣裝置與站外建筑面積不超過300m2丁、戊類生產(chǎn)廠房及庫房的防火間距，可按表72的規(guī)定減少20確定。在加氣站和合建站內(nèi)，壓縮天然氣貯氣裝置與站外不超過1000kVA箱式變壓器和桿裝變壓器的防火間距，可按表72的室外變配電站減少20確定。在加氣站和合建站內(nèi)，壓縮機間與站外建、構筑物等的防火間距不應小于表72三級站井管貯氣的規(guī)定值。對加氣子站的壓縮機間，其防火間距可減少20。在加氣站和合建站內(nèi)，天然氣放散管進站天然氣管道和貯氣裝置上所設置的平安閥、緊急放散管口和加氣機與站外建、

7、構筑物等的防火間距，不應小于表73的規(guī)定。在加氣站和合建站內(nèi)，天然氣放散管進站天然氣管道和貯氣裝置上所設置的平安閥、緊急放散管口和加氣機與站外建筑面積不超過200m2獨立的民用建筑，其防火間距分別不應小于120m和100m。在加氣站和合建站內(nèi)，天然氣放散管(進站天然氣管道和貯氣裝置上所設置的平安閥、緊急放散)管口和加氣機與站外不超過1000kVA的箱式變壓器和桿裝變壓器的防火間距，分別不應小于240m和150m。表72 壓縮天然氣貯氣裝置與站外建、構筑物等的防火間距m 加氣站級別項 目瓶庫貯氣井管貯氣、地下貯瓶間一級站二級站三級站一級站二級站三級站與明火、散發(fā)火花地點302520221816民

8、用建筑物保護類別一類保護物二類保護物252016181512三類保護物221815151210生產(chǎn)廠房及庫房類別甲、乙類302520221816丙、丁類廠房類252016181512丁庫房、戊類181512121010站外甲、乙類液體貯罐、易燃材料堆場302520221816室外變配電站302520221816鐵 路303030242424地鐵隧道出入口120O內(nèi)角面454035403530出入口120O外角面及通風口353025302520排氣口、內(nèi)墻壁221816181614公路高速、級、級1512101088、級12108866架空電力線1.50倍桿高380V1.00倍桿高380V0.7

9、5倍桿高380V0.50倍桿高380V架空通信線國家級、級一般表73天然氣放散管管口、加氣機與站外建、構筑物等的防火間距m 名 稱項 目放散管管口加氣機與明火、散發(fā)火花地點3018民用建筑物保護類別一類保護物2518二類保護物2014三類保護物1512生產(chǎn)廠房及庫房類別甲、乙類3018丙、丁廠房類2015丁庫房、戊類1512站外甲、乙類液體貯罐、易燃材料堆場3018室外變配電站3018鐵 路3022地鐵隧道出入口120O內(nèi)角面4535出入口120O外角面及通風口3025排氣口、內(nèi)墻壁1815公路高速、級、級106、級85架空電力線1.50倍桿高380V1.00倍桿高380V1.00倍桿高380

10、V0.75倍桿高380V架空通信線國家級、級倍桿高380V一般0.75倍桿高380V712 壓縮天然氣汽車加氣站工藝流程7121 加氣站工藝流程加氣站由天然氣引入站管道和脫硫、脫水、調(diào)壓、計量、壓縮、貯存、加氣等主要生產(chǎn)工藝系統(tǒng)如圖71所示及循環(huán)冷卻水、廢潤滑油回收、冷凝液處理、供電、供水等輔助生產(chǎn)工藝系統(tǒng)組成。7122 天然氣引入管道和調(diào)壓計量裝置進站天然氣管道上應設置快速切斷閥和全啟封閉式彈簧平安閥。快速切斷閥應設置在操作方便的地方。平安閥的設置應符合以下規(guī)定：1、平安閥的開啟壓力應小于站外天然氣輸配系統(tǒng)允許最高工作壓力值的0.9倍；2、平安閥連接的放散管管口應高出15.0m范圍內(nèi)的建、構

11、筑物2.0m以上，且距地面不應小于5.0m 與站內(nèi)封閉或半開敞建筑物門、窗的水平距離不應小于2.5m。放散管管口應設有防雨罩；3、平安閥前應裝設相應口徑的閥門。一、二級加氣站的調(diào)壓計量間宜單獨設置。三級加氣站的調(diào)壓計量間可附設在壓縮機間一側(cè)。圖71 CNG汽車加氣站工藝流程圖調(diào)壓器應能滿足進站天然氣的最大和最小壓力的要求；調(diào)壓器的壓力差，應根據(jù)調(diào)壓器前天然氣引入管道的最低設計壓力與調(diào)壓器后天然氣管道的設計壓力之差值確定；調(diào)壓器的計算流量，應按壓縮機最大工作臺數(shù)最大排氣量的1.2倍確定。調(diào)壓器的工藝設計應符合以下規(guī)定：1在調(diào)壓器的入口處應安裝過濾器；2調(diào)壓器的進、出口管道之間應設置旁通管道及旁通

12、閥；3在調(diào)壓器及過濾器前后均應設置指示式壓力表。進站天然氣應設置計量裝置。7123 天然氣的脫硫、脫水進入加氣站的天然氣在壓縮前或壓縮后必須經(jīng)過凈化和枯燥處理，即要經(jīng)過脫硫、脫烴和脫水過程。脫硫是指脫除天然氣中的硫化氫等酸性氣體，以防止設備管線腐蝕和鋼質(zhì)氣瓶發(fā)生“氫脆現(xiàn)象。脫烴是指脫除天然氣中的輕烴，使乙烷和重烷含量小于3%，以防止發(fā)動機點火不正常。脫水是指脫除天然氣中的水分，以防止CNG在減壓膨脹降溫過程中供氣系統(tǒng)出現(xiàn)冰堵。我國制定的?車用天然氣?國家標準要求硫化氫含量小于15mg/m3，冰露點低于最高操作壓力下最低環(huán)境溫度5。從大量的國內(nèi)外油氣田設備的的腐蝕情況證明，硫化氫對金屬材料具有強

13、烈的氫脆，硫化物應力腐蝕和電化學失重腐蝕作用。從CNG加氣站的鋼瓶檢測以及發(fā)生過爆炸的鋼瓶的抽查中均發(fā)現(xiàn)鋼瓶內(nèi)有不同程度的殘留水，或者有黑色粘狀物油污等。硫化氫極易溶于水而形成酸性溶液，鋼瓶內(nèi)壁與硫化氫水溶液接觸，一方面發(fā)生陽極反響，引起電化學失重腐蝕，而生成硫化鐵膜呈黑色疏松分層狀或粉末狀。另一方面在鋼外表發(fā)生陽極反響，產(chǎn)生氫原子，向鋼瓶內(nèi)部擴散，并在局部地方結合成分子氫，分子氫的體積是原子氫的20倍，造成極大的局部壓力，可高達數(shù)百個大氣壓。對于高強度、高硬度的鋼材，會使晶格變形，致使材料韌性降低，脆性增加，內(nèi)部出現(xiàn)之字形細微裂紋，裂紋兩側(cè)有腐蝕產(chǎn)物，這種裂紋是典型的氫脆特點，CNG瓶一旦出

14、現(xiàn)局部材料氫脆后，在外力作用下，到達一定的應力水平后氫脆裂紋迅速開展至材料破裂。CNG鋼瓶內(nèi)殘留水的硫化氫溶液對鋼瓶的應力腐蝕可以引起材料的破壞，尤其對高強度鋼，即使溶液中硫化氫濃度很低，例如硫化氫濃度在1106106106。可見發(fā)生硫化氫應力腐蝕和失重腐蝕是存在的。加氣站內(nèi)脫硫宜采用高效固體脫硫劑。脫硫設備應按2臺并聯(lián)設計，其中l(wèi)臺為備用。脫硫裝置的工藝設計應符合以下規(guī)定：1天然氣通過脫硫裝置時的實際流速宜取150 200mms；2天然氣與脫硫劑的接觸時間宜取20 40s；進站天然氣中硫化氫含量高時，應取高值；3寒冷地區(qū)的脫硫設備，應設有保溫措施。天然氣脫水裝置的設置位置應根據(jù)以下條件確定：

15、1對選用的壓縮機在運行中，其機體限制冷凝水的生成量，且天然氣的進站壓力能克服脫水系統(tǒng)等阻力時，應將脫水裝置設置在壓縮機前；2對選用的壓縮機在運行中，其機體不限制冷凝水的生成量，并附有可靠的導出措施時，可將脫水裝置設置在壓縮機后；3對選用的壓縮機在運行中，允許從壓縮機的中段導出天然氣進行脫水處理時，宜將脫水裝置設置在壓縮機的中段。加氣站內(nèi)的脫水工藝宜采用固體吸附法。在壓縮機前進行脫水時，宜采用活性氧化鋁分子篩或硅膠分子篩兩級脫水裝置；在壓縮機后或壓縮機中段進行脫水時，宜采用分子篩一級脫水裝置。天然氣脫水裝置設置在壓縮機后或壓縮機中段時，壓縮天然氣進入脫水裝置前，應先經(jīng)過間冷、氣液別離和除油過濾裝

16、置，以脫除游離的水分和油分。脫水裝置應按2套系統(tǒng)并聯(lián)設計，一套系統(tǒng)在運行，另一套系統(tǒng)進行再生。交替運行周期可為6 8h。天然氣通過壓縮機前脫水裝置時的實際流速宜取120150mms；通過壓縮機后脫水裝置時的實際流速宜取2040mms；通過壓縮機中段脫水裝置時的實際流速宜取3050mms；天然氣與脫水劑的接觸時間宜取4060s；在寒冷地區(qū)，天然氣在脫水裝置中的流速宜取低值，而接觸時間宜取高值。 在壓縮機前進行的脫水劑再生，宜采用進站天然氣經(jīng)電加熱、脫水劑再生、冷卻、氣液別離等裝置后，經(jīng)增壓并入進站天然氣脫水系統(tǒng)。再生壓縮機的揚程應為再生系統(tǒng)阻力值1.101.15倍。在壓縮機后或壓縮機中段進行的脫

17、水劑再生，宜采用脫除游離水分和油分后的壓縮天然氣，并應由電加熱控制系統(tǒng)溫度。再生后的天然氣宜進行冷卻別離出游離水后，引入壓縮機的進口管道內(nèi)。再生用天然氣壓力為0.40.8MPa。脫水系統(tǒng)和冷凝水處理系統(tǒng)應有防止結凍措施。7124 天然氣的壓縮進入壓縮機的天然氣質(zhì)量指標應符合選用壓縮機的有關規(guī)定，且不含游離水，含塵量應小于或等于5mgm3。微塵直徑應小于10m。在壓縮機前應設置緩沖罐。緩沖罐的容積宜按天然氣在貯罐內(nèi)的停留時間不應小于10s。緩沖罐內(nèi)宜設置過濾裝置，罐頂設有平安閥。平安閥的開啟壓力應為壓縮機允許最高進口壓力值的0.900.95倍。壓縮機的選型應符合以下規(guī)定：1、加氣站內(nèi)壓縮機的選型

18、應結合進站天然氣壓力、脫水工藝和設計規(guī)模確定；2、壓縮機宜按日開機1012h計算。壓縮機的型號宜選擇一致，裝機數(shù)量不宜超過3臺。在加氣母站內(nèi)，可另設l臺備用壓縮機；多臺并聯(lián)運行的壓縮機單臺排氣量，應按公稱容積流量的8085計算； 3、壓縮機排氣壓力不應大于25.0 MPa；4、壓縮機各級冷卻后的排氣溫度不應大于40；5、選用的壓縮機應便于操作維護、平安可靠，并符合節(jié)能、高效、低振動和低噪聲要求。6、建在城市建成區(qū)內(nèi)的加氣站，宜選用電，機傳動的壓縮機；建在城市邊緣地區(qū)的加氣站，可選用由天然氣發(fā)動機傳動的壓縮機。壓縮機及其附屬設備的布置應符合以下規(guī)定：1壓縮機應采用單排布置；單臺壓縮機可布置在地下

19、鋼筋混凝土房內(nèi)或裝配在廂體內(nèi)； 2壓縮機之間的凈距應大于1.5m，與墻壁之間的凈距應大于1.5m，主要通道的寬度應大于2.0m；3機組的聯(lián)軸器或傳動裝置應采取平安防護措施；4單臺壓縮機排氣量大于或等于300m3h的壓縮機間，宜設置檢修用的起吊設備。壓縮機的運行管理宜采用計算機控制裝置。控制室宜獨立設置或設在站房內(nèi)。三級加氣站的控制室可附設在壓縮機間的一端，控制室與壓縮機間應設有能觀察各臺壓縮機運轉(zhuǎn)的隔聲玻璃窗。在壓縮機組前的通道墻壁上、控制室等處應設有緊急停車按鈕。從壓縮機排出的冷凝液處理.嚴禁直接排入下水道；采用壓縮機前脫水工藝時，應在每臺壓縮機排出的冷凝液管路上設置壓力平衡閥和止回閥。冷凝

20、液匯入總管后，應引至室外貯罐。貯罐的設計壓力應為冷凝液系統(tǒng)最大工作壓力的1.2倍；采用壓縮機后或壓縮機中段脫水工藝時，壓縮機冷凝液的處理應符合以下規(guī)定：1)從每臺壓縮機排出的冷凝液管路上應設置電動控制閥和止回閥。在壓縮機運行中，由電動控制閥自動周期排液。2)各臺壓縮機的冷凝液匯總后，應引至室外的密閉水封塔，塔底的冷凝水宜經(jīng)露天貯槽排入下水道。從冷卻器和別離器等排出的冷凝液嚴禁直接排入下水道，壓縮機的卸載排氣可通過緩沖罐回收，并引入進站天然氣管道內(nèi)。在加氣子站內(nèi)，用于天然氣貯氣裝置之間的壓送和卸車所設置的小型壓縮機，宜采用風冷式壓縮機；進氣壓力不宜小于0.6 MPa；排氣壓力不應大于25.0 M

21、Pa；排氣量可按最大天然氣貯存氣量的20%計算，并應按2 4h內(nèi)完成轉(zhuǎn)輸。在小型壓縮機前應設置調(diào)壓裝置和緩沖罐。壓縮機出口管道上應設置平安閥和手動閥門。7125 貯氣裝置加氣站使用的貯氣瓶單瓶水容積應大于或等于60 L，宜使用容積大于或等于250L的貯氣瓶和高壓容器等大型貯氣裝置。最大允許充裝壓力應為25.0 MPa。瓶庫內(nèi)的貯氣瓶應分組設置，分組進行充裝。在一個加氣站內(nèi)貯氣井管組應按運行壓力分為高壓貯氣井管組、中壓貯氣井管組和低壓貯氣井管組。各瓶組宜單獨引管道至加氣機，對加氣汽車按各瓶組的壓力進行分擋轉(zhuǎn)換充裝。對貯氣瓶組的補氣程序應從高壓向低壓逐組進行對貯氣瓶組的取氣程序相反。7126 加氣

22、區(qū)加氣島加氣系統(tǒng)設計壓力應為27.5 MPa，加氣機設置的數(shù)量應根據(jù)加氣站的規(guī)模、加氣汽車的數(shù)量等因素確定。一般一級站設置加氣槍6 8臺，二級站4 6臺，三級站2 4臺。汽車加氣時間可按4 6min / 車次來計算。加氣機應設置防撞護欄，其高度不應小于0.5m。表74 各瓶組內(nèi)天然氣補氣壓力和貯氣瓶數(shù)量的比值項 目低壓瓶組中壓瓶組高壓瓶組瓶組內(nèi)天然氣補氣起充壓力瓶組之間貯氣瓶數(shù)量的比值2713 壓縮天然氣汽車加氣站壓力試驗加氣站內(nèi)工藝系統(tǒng)的壓力試驗應在以下工作完成后進行：1、系統(tǒng)安裝作業(yè)已完成，經(jīng)外觀和焊縫檢驗合格；2、根底二次灌漿到達強度要求。壓力試驗宜按單體設備、管路系統(tǒng)分段進行。在制造廠

23、內(nèi)業(yè)已完成壓力試驗的壓縮機、烴泵、加氣機等設備，并附有檢驗報告時，現(xiàn)場不宜進行再次吹掃和壓力試驗。在進行管路系統(tǒng)壓力試驗時，應用盲板或采取其他措施隔開。壓力試驗用壓力表其精度不得低于1.5級，表的滿刻度值應為被測壓力值的1.52.0倍。設備強度試驗壓力應為1. 25倍設計壓力；管道強度試驗壓力應為1.5倍設計壓力。試驗介質(zhì)宜采用潔凈水。強度試驗時，環(huán)境溫度不宜低于5；當環(huán)境溫度低于5時，應采取防凍措施。強度試驗時，設備和管道上的平安閥、調(diào)壓器、液位計等儀表元件應按要求拆下或采取其他措施隔開。強度試驗注水時，應排盡試驗設備和管道內(nèi)的空氣。強度試驗按以下步驟進行：1、壓力升至試驗壓力的50后，應保

24、持15min，進行檢查。確認無滲漏、無異常情況前方可繼續(xù)升壓；2、壓力升至試驗壓力的90后，應保持15min，再次進行檢查。確認無滲漏、無異常情況前方可繼續(xù)升壓；3、壓力升至試驗壓力后，應保持30min，然后將壓力降至設計壓力進行檢查。確認無滲漏、無異常情況后為合格。嚴密性試驗壓力應為設計壓力。試驗介質(zhì)應為枯燥和潔凈的壓縮空氣或氮氣。嚴密性試驗時，設備和管道上的平安閥、調(diào)壓器、液位計等儀表元件應復位。嚴密性試驗應緩慢增加壓力，按以下步驟進行：1壓力升至0.2MPa后保持10 min，進行檢查。確認無滲漏、無異常情況后繼續(xù)升壓；2壓力升至試驗壓力的50后保持10 min，進行檢查。確認無滲漏、無

25、異常情況后繼續(xù)升壓；3按試驗壓力的10逐級升壓每級穩(wěn)壓3 min，直至試驗壓力。停壓時間根據(jù)查漏工作需要而定。以發(fā)泡劑檢驗不泄漏為合格。嚴密性試驗應重點檢驗閥門填料函、法蘭或螺紋連接處、放空閥、排水閥、軟管連接等。在壓力試驗過程中發(fā)現(xiàn)泄漏時，不得帶壓處理。去除缺陷后，應重新進行試驗。壓力試驗檢查合格后，卸壓時應緩慢。714 CNG汽車加氣站的土建設計7141 選址及總圖CNG汽車加氣站站址的選擇，宜設置在城市公交總站或客運中心附近，或者是出入城區(qū)主要通道附近，以方便車輛進出加氣，盡量防止靠近一類、二類保護類別的民用建筑，保證站內(nèi)建、構筑物與周邊民用建筑物的平安距離，還必須考慮到站址的選擇對加氣

26、站施工難度、進度和造價的影響以及建成后對周邊環(huán)境的影響。在實際工程常常遇到選擇站址不當?shù)那闆r，如成都市某站的站址因靠近安靜的住宅區(qū)而不得不縮短營業(yè)時間，必然對其經(jīng)營效益帶來影響。另一個選址不當?shù)哪彻こ蹋局愤x擇在回填深度超過十米的填方地段，場地平整時間超過兩個月，投資近百萬，造成投資增加，回報率大大降低。因此CNC加氣站址宜防止選擇在回填深度太大的填方地段，否那么會增大擋土墻和房屋根底處理的工程量，造成建設周期延長和投資增加。如果選址在山地時，應盡量位于挖方地段，沿等高線設置，總平面分臺階布置，將生產(chǎn)區(qū)與充裝區(qū)置于標高不同的兩個臺階上，可以有效地降低工程費用并加快工程進度，另外，在有擋土墻的設

27、計施工中可選擇加筋土擋土墻，可有效降低工程造價。常常有建設單位和施工單位不太重視場內(nèi)道路場地的施工質(zhì)量，場地回填時不注意去除場內(nèi)耕土，回填質(zhì)量不嚴格按照設計要求的95的密實控制；設計的混凝土地溝常常被磚砌地溝代替。實際上，以一個日加氣15000立方米的加氣站為例，平均每輛車加氣15立方米，每天進出車輛數(shù)量為1000輛左右，相當于中等流量的城市道路，決不能按普通場坪處理，因此20厘米厚的C30混凝土面層及位于地表的混凝土管溝是必須的。應有足夠重視。7142 壓縮機房設計CNG加氣站的壓縮機房與其他天然氣系統(tǒng)中的壓縮機房一樣屬于生產(chǎn)和儲存甲類火災危險物品場所，除執(zhí)行有關建構筑物的標準標準外，還應嚴

28、格按照?汽車用燃氣加氣站技術標準?、?城鎮(zhèn)燃氣設計標準?、?建筑設計防火標準?等相關國家標準標準嚴格執(zhí)行。作為一種具有特殊用途的工業(yè)建筑，壓縮機房必須具有防火、防爆、隔聲、吸聲、采光、采暖等諸多要求，而其中許多要求卻是相互關系和矛盾的，如滿足通風就難以滿足隔音要求；寒冷地區(qū)滿足防爆泄壓就不容易滿足采暖要求等等。在結構形式上，選擇8米跨度，4.2米開間的框架結構，盡可能大面積布置門窗，控制泄壓比為0.15以上，既可到達防爆的要求，又滿足了壓縮機等工藝設備的布置要求，同時不造成建筑面積的浪費。在屋面結構的選擇上，我們放棄了框架結構常采用的梁板一同現(xiàn)澆的方式，雖然結構整體性稍弱，但屋面采用預制板的方

29、式，方便了設備從屋面上方進行整體吊裝就位，方便了工藝安裝的進行，從而加快了工程進度。為了保證隔音良好，設計時考慮采用隔音效果較好的塑鋼門窗或采用10毫米厚櫥窗用大面積玻璃墻，也有工程采用中空鍍膜玻璃；至于通風，結合考慮防爆要求，采用防爆機強制通風，并滿足一定的換氣次數(shù)；而在寒冷的北方地區(qū)，大面積的玻璃又恰巧與采暖要求矛盾，因此在滿足到達一定的設計采暖溫度大于5時，我們將墻體厚度由通常的370厚改為240厚，以減輕結構自重，相應可以減小結構構件的尺寸和配筋，節(jié)約工程造價。輔以室內(nèi)采用吸聲吊頂后，在室外根本能控制噪聲值在50分貝以下，有效防止對周圍環(huán)境的噪音污染。在根底處理上，須仔細研究地質(zhì)報告的

30、內(nèi)容，采用合理的根底形式及根底埋置深度，房屋根底埋置深度應與設備根底相一致，在地質(zhì)情況較好時，優(yōu)先考慮天然地基。在我們的實際工程中，采用鋼筋混凝土預制短樁也是比擬經(jīng)濟和快捷的。當然，根據(jù)地區(qū)和實際情況的不同，還可以有不同的處理方式，但是有一點很重要的是一定要探明根底以下是否有可液化沙層或其他軟弱下臥層，并進行相應的處理。CNG加氣站的設計還要注意設備根底的設計，對于壓縮機一類動力機器，為防止過大振動的發(fā)生，設計時應控制機組的總重心與根底底面形心位置重合，為防止設備根底振動直接影響到建筑物，我們將管溝和減振溝結合考慮為一體。設備根底位置和方向需要仔細對照土建和工藝圖紙后落實，在建筑工程進行的同時

31、作好預留空洞及預埋件的埋設，是類似工業(yè)建筑設計施工須特別留意的。72 壓縮天然氣汽車及其專用裝置721 天然氣汽車的特點1天然氣汽車的推廣應用有利于資源多元化利用世界的石油資源按目前公認的說法，大致在3040年之后將消耗殆盡。一方面石油是石油化工的重要原料，將石油用于石油化工，其經(jīng)濟效益遠比用作燃料高出許多倍。另一方面，世界上蘊藏有豐富的天然氣資源可供利用。以我國為例，根據(jù)油氣資源評價預測，我國天然氣資源量約為38萬億立方米，可采資源為10.5萬億立方米，可開采近百年。說明在我國推廣應用天然氣汽車是完全有根底的，可以對合理利用資源、改善能源結構和提高資源利用率作出奉獻。2天然氣汽車有利于環(huán)境保

32、護在大、中城市里，大氣污染由煤煙型逐步向尾氣型過渡，汽車的尾氣排放已經(jīng)成為城市大氣的主要污染源。因此汽車尾氣的整治對改善城市空氣質(zhì)量很有必要。燃氣汽車由于燃氣與空氣的混合比傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機中燃油與空氣的混合質(zhì)量高，燃燒更為完全，所以排氣中的一氧化碳CO、碳氫HC和微粒PM都比擬低。排放下降的幅度視車型、車況和技術措施而異。此外噪聲減少40左右。值得提出的一點是，與傳統(tǒng)的汽油和柴油燃料相比，CNG雖然也是烴類化合物的混合物，但CNG的分子量低，其分子結構中的碳原子數(shù)與氫原子數(shù)之比擬低，使得燃氣汽車中的CO2成分比汽油和柴油汽車降低15以上。CO2是一種溫室效應氣體，而燃氣汽車中的CO2較低，這對

33、于防范地球大氣升溫是有好處的，可見燃氣汽車的推廣應用有利于環(huán)境保護。3天然氣汽車經(jīng)濟效益可觀燃氣與燃油的價格差價是開展燃氣汽車的效益根底。目前的油、氣價格計算1升汽油價格為：90#汽油3.03元，93#汽油3.30元，97#汽油3.50元，1升00#柴油為2.96元，而LPG價格為2.10元立方米。對一輛既可用汽油也可用LPG車而言，假設行駛相同的路程如100公里，將消耗汽油1213升或LPG約15升；按出租車每天行駛400公里計算，那么以LPG為燃料時，每天可比使用汽油時節(jié)省約20元。在國外，燃氣汽車的燃料價格也要比燃用石油產(chǎn)品低3040。因此，盡管各類燃氣汽車的改裝費用使整車本錢提高約15

34、左右目前國內(nèi)改裝一輛LPG汽車費用約為50008000元)，一般在1 2年之內(nèi)就可收回改裝本錢。4燃氣汽車運行平安、可靠、壽命長天然氣的燃點比汽油高，混合氣點火界限為515汽油為1.37.6，與汽油相比，不易形成可燃性混合氣。加上天然氣比空氣輕，在空氣中遇微風易被驅(qū)散，所以不易發(fā)生火災事故，比用汽油更平安。以CNG為燃料的發(fā)動機，冷啟動性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不含汽、柴油中存在的膠質(zhì)，硫含量和機械雜質(zhì)含量也不高，這對發(fā)動機易損件的積炭、磨損危害較小；再那么氣體燃料不會稀釋機油，因此發(fā)動機運行可靠、壽命長，汽車大修里程可延長20以上，比使用常規(guī)燃料汽車可節(jié)約50以上的維修費用。5燃氣汽車的動力性有所下

35、降汽油車改成汽油燃氣兩用燃氣汽車，其動力損失一般都超過5燃用CNG的下降2025左右，LPG的下降510。這是因為燃氣汽車吸入缸內(nèi)的是空氣與天然氣的混合物，燃氣占了氣缸內(nèi)的一定空間，致使吸入缸內(nèi)可資利用的空氣量減少了。與之不同的是，汽油機吸入缸內(nèi)的是尚未汽化的微粒，液體所占的空間極少，結果是汽油機吸入缸內(nèi)的空氣比擬多。另外，CNG的空燃比較汽油的空燃比高0.61.8。兩用燃料燃氣汽車要兼顧兩種不同燃料的燃燒特性，不可能發(fā)揮燃氣燃料辛烷值高CNG辛烷值約為130，而高級汽油的辛烷值在96左右從而可用提高壓縮比單燃料發(fā)動機的合理壓縮比為12，允許壓縮比可達15及增大點火提前角的方法來恢復原有動力的

36、特性，導致兩用燃料燃氣汽車動力有所下降。單燃料燃氣汽車優(yōu)點就在于可以充分發(fā)揮其燃燒特性的特點，進行壓縮比及點火提前角的最優(yōu)調(diào)整，從而可到達原車的動力水平。柴油車改裝的燃氣汽車，由于柴油機本身的空燃比擬大，故對動力性能影響不大。6燃氣汽車的開展需要國家政策的扶持燃氣汽車的推廣應用，在技術上已經(jīng)有較成熟的經(jīng)驗，但要拓寬市場份額，那么是一項系統(tǒng)工程而不單純是技術問題。首先，要在CNG的銷售分配方面使汽車用戶得到可靠供給的保障，這就要求建立相應的加氣站網(wǎng)絡；其次要使車主和燃氣銷售相關方的經(jīng)濟利益有吸引力，否那么必然使燃氣汽車無法推廣。為此，必須在國家稅收等政策上得到對燃氣汽車的扶持。國際上在推廣燃氣汽

37、車上取得很大成功的荷蘭、意大利、美國和俄羅斯等國，都制定有鼓勵投資于燃氣汽車開展的相關技術經(jīng)濟政策，諸如燃料稅收優(yōu)惠、改裝補助、投資加氣站建設、有關法律法規(guī)等。722 壓縮天然氣汽車專用裝置以壓縮天然氣作為汽車燃料的車輛，稱為CNG汽車，對在用車來講，將定型汽油改裝、在保存原車供油系統(tǒng)的情況下，增加一套專用壓縮天然氣裝置，便形成CNG汽車。CNG汽車有如下優(yōu)點：燃料價格廉價，汽車排氣污染小，不積炭、車輛部件損耗小，平安可靠，車輛改裝簡單，車輛運行平穩(wěn)。通常將車用CNG發(fā)動機的天然氣系統(tǒng)劃分成3個子系統(tǒng)：CNG儲氣系統(tǒng)、CNG供給系統(tǒng)、CNG汽油或CNG柴油的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。高壓儲氣系統(tǒng)有充氣裝置、儲

38、氣罐、高壓管線及接頭、氣壓顯示裝置、截止閥等。天然氣供給系統(tǒng)有過濾器、減壓閥、混合器、低壓氣管、循環(huán)水管。油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有燃料轉(zhuǎn)換開關、天然氣電磁閥、汽油電磁閥。 7221 CNG儲氣系統(tǒng)CNG儲氣系統(tǒng)除了儲氣裝置儲氣瓶以外，還包括往儲氣瓶內(nèi)加裝CNG的專用裝置氣口、CNG輸送管道、控制裝置截止閥和顯示裝置CNG壓力及儲氣瓶存量顯示。車用CNG系統(tǒng)的工作壓力有兩種：20 MPa和25 MPa。我國采用20 MPa為CNG系統(tǒng)工作壓力。加氣口是車載CNG系統(tǒng)中，與售氣站加氣槍連接后給車載CNG系統(tǒng)中的儲氣瓶充裝CNG的裝置的總稱，通常由接口、氣壓保護蓋或保護蓋、輸氣管及接頭組成。接口是加氣口上

39、與售氣站加氣槍相連接的部件，用不銹鋼或黃銅制成。接口內(nèi)裝有壓差式單向閥，防止CNG倒流；氣壓保護蓋是加氣口上防止CNG通過接口泄漏、導致氣壓降低的部件，用不銹鋼或黃銅制成；保護蓋是加氣口上防止灰塵和水進入接口的部件；接頭是加氣口上通過螺紋與接口相連接的部件，實際上是一個三通接頭。接頭還有另外兩外口子，一個通過高壓輸氣管硬管與儲氣瓶連接，另一個通過高壓輸氣管硬管與CNG減壓調(diào)節(jié)器連接。圖72某CNG轎車的加氣口。CNG儲氣瓶按其材質(zhì)和工藝可分成鋼質(zhì)瓶、鋁合金瓶或復合材料瓶。工作壓力為20MPa，屬高壓容器，因此有嚴格的質(zhì)量要求。每一個儲氣瓶都要一開始就進行水壓試驗，此后每隔一定間隔周期性地重復水

40、壓試驗直到一個遠遠超過標定工作壓力的壓力。CNG儲氣瓶要求耐高壓，這必定導致其重量增加，從而影響CNG汽車的經(jīng)濟性和動力性。導致CNG儲氣瓶重量增加的另一個原因是CNG的體積能量密度很低。與具 有相同能量的其他燃料相比，CNG占有的體積約為汽油的4倍、柴油的5倍。這給CNG在轎車中的應用帶來了一些麻煩。貨車和重型汽車中通常可以找到存放儲氣瓶的位置。圖72 加氣口CNG1接口 2保護蓋 3接頭儲氣瓶容積增加儲氣瓶重量也要增加，就給CNG儲氣瓶提出了一項性能指標：柴油當量升質(zhì)量。其定義為：對應于1升柴油所包含能量的燃料連同其容器的質(zhì)量，單位是kgL。這項性能因CNG儲氣瓶的材質(zhì)、結構和制造工藝而不

41、同。例如，對于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)CNG儲氣瓶約為5.6kgL，柴油油箱約為1.1kgL。采用纖維復合增強技術可以明顯地改善這一性能指標。例如，纖維卷繞的鋼質(zhì)CNG儲氣瓶的柴油當量升質(zhì)量為3.1kgL左右。先進的全復合CNG儲氣瓶的柴油當量升質(zhì)量降至2.9kgL以下，但仍超過柴油油箱的兩倍。圖73所示為某轎車用CNG儲氣瓶，是用混合氣作內(nèi)膽、外層用玻璃條增強纖維卷繞而成的復合材料儲氣瓶，容積50L，橫置在轎車后部行李箱內(nèi)的一個矩形安裝架上。貨車和客車用的CNG儲氣瓶尺寸比擬大，容積也較大，例如有90L的，可置于車箱下面或頂上。每一個CNG儲氣瓶都帶有瓶口裝置。利用瓶口裝置可手動切斷CNG流出的通道，遇有

42、意外時可讓CNG外泄，防止CNG儲氣瓶爆炸。如圖74所示，瓶口裝置安裝在CNG儲氣瓶的一端。CNG通過進氣口1從儲氣瓶流入瓶口裝置，通過出氣口2流往發(fā)動機。平安口3 圖73 轎車用CNG復合貯氣瓶 圖74 CNG儲氣瓶口裝置1氣口 2出氣口 3平安口 4手動截止閥內(nèi)有平安膜片和易熔堵頭。當CNG儲氣瓶由于某種原因，例如受高溫物體或火焰烘烤受熱而導致儲氣瓶內(nèi)壓力上升超常時，會將平安膜片爆破，CNG泄出而降壓。另外，易熔堵頭用易熔合金制成，在溫度上升超常時會熔化，也會將CNG通過平安口排出。當汽車長期擱置不用，或檢測、修理CNC管路及系統(tǒng)時，可利用手動截止閥4將CNC儲氣瓶封閉。CNG儲氣瓶中的C

43、NG通過高壓硬管流向減壓調(diào)節(jié)器。壓力表那么用于顯示CNG儲氣系統(tǒng)的壓力。7222 CNG供給系統(tǒng)CNG供給系統(tǒng)的任務是，將來自CNG儲氣系統(tǒng)的CNG從20 MPa的高壓降低到一個略高于大氣壓力的壓力水平一般不超過300kPa絕對壓力，并將天然氣引入空氣混合后送入氣缸。CNG供給系統(tǒng)主要由天然氣濾清器、減壓調(diào)節(jié)器、天然氣引入裝置混合器或燃料氣 噴射器和低壓天然氣軟管組成。 CNG儲氣瓶中的壓力高達20MPa，而發(fā)動機進氣管內(nèi)的壓力不超過1個大氣壓，必須事先用減壓調(diào)節(jié)器降低CNG的壓力并調(diào)節(jié)到預定的壓力水平。還必須將發(fā)動機冷卻液引入減壓調(diào)節(jié)器，以防結冰。減壓調(diào)節(jié)器通常是兩級減壓，也有三級減壓、和一

44、級減莊。減壓調(diào)節(jié)器的設計各式各樣，與燃油定量的控制方式有關。一般，在以機械方式控制燃油定量的場合，減壓調(diào)節(jié)器的輸出壓力要隨發(fā)動機的負荷和轉(zhuǎn)速而改變。近年來，普遍采用電子方式控制燃油定量，減壓調(diào)節(jié)器的輸出壓力保持不變，或者輸出壓力與發(fā)動機進氣管壓力之差保持不變。圖75所示為某化油器轎車改裝成的天然氣轎車中的CNG減壓調(diào)節(jié)器。該減壓調(diào)節(jié)器有三級減壓。進水管1與發(fā)動機氣缸蓋后端出水管用三通相連；出水管2與發(fā)動機圖75 CNG減壓調(diào)節(jié)器 冷卻系的塑料膨脹箱用三通相連。高壓進氣1進水管 2出水管 3靈敏度調(diào)節(jié)螺釘 口6處有一個三通，裝了一個氣壓表7，可顯4怠速調(diào)節(jié)螺釘 5天然氣截止電磁閥 示CNG儲氣瓶

45、內(nèi)壓力。低壓出氣8用低壓輸6高壓進氣口7氣壓表8低壓出氣口 氣軟管連接天然氣與空氣的混合器。此減壓調(diào)節(jié)器的第一級將CNG壓力從20MPa降到0.5MPa，第二級調(diào)節(jié)至壓力0.1MPa左右。壓力調(diào)節(jié)通過靈敏度調(diào)節(jié)螺釘3改變彈簧的剛性來實現(xiàn)。怠速調(diào)節(jié)螺釘4用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速。在減壓調(diào)節(jié)器的第二級和第三級減壓室之間裝有天然氣截止電磁閥5。此閥為常閉式。當燃料轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)向供CNG位置時，天然氣截止電磁閥立即通電開啟，于是發(fā)動機得到了天然氣供給。當發(fā)動機因意外事故突然停止旋轉(zhuǎn)時，電子控制裝置會立即切斷天然氣截止電磁閥5的電路，將該閥關閉，切斷天然氣的供給。靈敏度調(diào)節(jié)螺釘3和怠速調(diào)節(jié)螺釘4對發(fā)動機的性能、排

46、放和怠速穩(wěn)定性有重要影響，必須仔細調(diào)整，不可隨意變動位置。 混合器的作用是在進氣管中將天然氣與空氣混合，并控制燃料定量。這種混合過程伴隨著機械控制的天然氣定量過程。在增壓發(fā)動機中，混合器通常裝在增壓器的前面，以便天然氣與空氣通過增壓器之后混合得更均勻。混合器中天然氣定量的原理有很多種，最常見的有兩種。一種是文丘里管或孔板定量計，另一種那么是利用空氣流推動一個機械元件去頂一個彈簧，該元件又與天然氣控制閥相連接，故元件的位置決定了天然氣的流量。對應于不同的空氣流量，該機械元件在不同的位置與彈簧到達力的平衡，也就形成了相應的天然氣流量，借此控制空燃比。圖76所示為某化油器轎車改裝成的天然氣轎車中文丘

47、里管式混合器。安裝在空氣濾清器與化油器之間。空氣從混合器中央的通道中流過，天然氣從混合器側(cè)面的管口流入。空氣通道的中部收縮成為喉管，喉管周圍開有小孔，可供天然氣流入圖75中看不到小孔。喉管處空氣流速增大，壓力下降，形成真空度，將天然氣吸入。空氣流速越大，真空度越大，吸入的天然氣流量也越大，借此保持一定的空燃比。此外，可在排氣管上裝上氧傳感器，提供關于空燃比的信息反響，為后接的三效催化轉(zhuǎn)化器最大限度地凈化排放創(chuàng)造了條件。圖76 混合器 圖77 功率閥混合器可以使天然氣流量跟空氣流量大體上成比例地增加，但空燃比卻未必能在設計天然氣供給系統(tǒng)時一步到位地計算準確。如果各地區(qū)的天然氣W指數(shù)不同，就更不能

48、保證空燃比調(diào)整的適宜。為此，在化油器發(fā)動機上改裝成的第一代天然氣供給系統(tǒng)中，要在減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間的低壓輸氣軟管中間插入一個功率閥，見圖77。調(diào)節(jié)功率閥調(diào)節(jié)螺釘?shù)奈恢帽憧筛淖兊蛪禾烊粴馔ǖ澜孛娣e，從而改變流入混合器的天然氣流量，盡管流過混合器的空氣流量未改變。這樣就可將空燃比調(diào)整到適宜的數(shù)值。顯然，這個功率閥的調(diào)節(jié)螺釘?shù)奈恢檬遣荒茈S便變動的。第二代天然氣供給系統(tǒng)因為采用步進馬達調(diào)節(jié)低壓天然氣通道截面積，那么不需要功率閥。天然氣發(fā)動機通常采用進氣口多點噴射的天然氣噴射器。跟汽油噴射器一樣，天然氣 噴射器也有連續(xù)噴射和間歇噴射之分。連續(xù)噴射的天然氣噴射器的天然氣定量通常不是由天然氣噴射器本身完

49、成的，而是由電子控制單元控制從減壓調(diào)節(jié)器到天然氣噴射器的低壓輸氣通道的孔板截面積大小來完成的，該孔板兩側(cè)的壓力差保持恒定壓力。這種連續(xù)式天然氣噴射器始終保持開啟狀態(tài)，不受電子控制單元控制。但是絕大多數(shù)天然氣供給系統(tǒng)采用間歇噴射的天然氣噴射器，其共同特點是：僅在收到電子控制單元的信息時才開啟；開啟時成為一個截面積固定不變的孔板流量計，流量大小由孔板兩側(cè)的壓力決定；系統(tǒng)采用出口壓力恒定的天然氣減壓調(diào)節(jié)器，但其出口壓力數(shù)倍數(shù)倍于發(fā)動機進氣管中可能出現(xiàn)的最大壓力。因此，天然氣在間歇式噴射器中作超臨界流動，其流速恒為聲速，不受進氣管壓力波動的影響；流量恒定不變，所以電子控制單元只要調(diào)節(jié)發(fā)送給間歇式天然氣

50、噴射器的信號脈沖的寬度便可調(diào)節(jié)空燃比。這種以電子控制啟閉的天然氣噴射器為特征的天然氣供給系統(tǒng)稱為第三代天然氣系統(tǒng)。7223 燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)單燃料天然氣發(fā)動機中不存在燃料轉(zhuǎn)換的問題。在天然氣汽油兩用燃料發(fā)動機中，天然氣供給系統(tǒng)和汽油供給系統(tǒng)并存，二者不可能同時工作。因此產(chǎn)生了燃料轉(zhuǎn)換的問題。為了實現(xiàn)天然氣汽油供給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，在天然氣供給系統(tǒng)和汽油供給系統(tǒng)中，各自設置了一個天然氣截止電磁閥和汽油截止電磁閥。這兩種閥都是二位二通常閉式電磁閥。當電磁閥通電時，閥開啟，天然氣或汽油就能通過它們流向發(fā)動機。當電磁閥斷電時，閥關閉。同一臺汽車或發(fā)動機上的這兩種閥不會同時開啟，但可能同時關閉。駕駛員可通過駕駛座

51、前面的燃料轉(zhuǎn)換開關作出選擇。天然氣截止電磁閥可以與減壓調(diào)節(jié)器做成一體見圖75，也可以是單獨一個零件。汽油截止電磁閥安裝在汽油箱到發(fā)動機的供油管路中。圖78所示為某化油器發(fā)動機轎車改裝成的天然氣汽油兩用燃料發(fā)動機中的汽油截止電磁閥，安裝在塑料制成的汽油儲油管與化油器之間的供油管上。圖79 燃料轉(zhuǎn)換開關圖78 汽油截止電磁閥 圖79所示為某天然氣汽油雙燃料轎車中的燃料轉(zhuǎn)換開關。左邊的指示燈用來顯示正在使用哪一種燃料。例如顯示紅色時表示發(fā)動機用汽油工作；顯示黃色時表示發(fā)動機處于燃料停止供給的狀態(tài)；顯示綠色時表示發(fā)動機用CNG工作。相應地，燃料轉(zhuǎn)換開關有三個位置，分別選擇汽油、兩者都關閉和選擇天然氣。

52、在天然氣汽油雙燃料發(fā)動機中，一般都用柴油引燃天然氣，即使用天然氣作燃料時也必須用柴油，所以只有天然氣截止電磁閥而不設柴油截止電磁閥。 73 壓縮天然氣汽車對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響731 燃氣汽車尾氣排放的特點燃氣在常溫常壓下一般呈現(xiàn)為氣態(tài)，低溫或加壓時轉(zhuǎn)為液態(tài)，天然氣主要成分是甲烷，液化石油氣那么可以是含3個碳原子C3或4個碳原子C4的單一烷烴類化合物，也可以是它們的混合物。為減少機動車尾氣污染物的排放，人們一方面通過改良車用燃油的配方，減少或去除燃料中鉛、硫、烯烴和芳香烴的含量，降低燃料的揮發(fā)性和參加含氧添加劑來提高發(fā)動機的燃燒性能；另一方面，在經(jīng)歷了石油危機和面臨生態(tài)環(huán)境月漸惡化，人們終于清楚

53、地認識到石油資源并不是取之不竭的，可持續(xù)開展戰(zhàn)略得到世界各國的普遍認同，代用燃料的研究、開發(fā)和應用的熱情高漲。由于天然氣和液化石油氣分子結構相比照擬簡單，很易汽化，在進入發(fā)動機時容易生成均勻的混合氣，燃燒較完全、徹底，尾氣中排放的一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物較少，和傳統(tǒng)的燃油車輛相比，其最大的特點是“清潔。燃氣汽車已日漸成為解決汽車環(huán)保問題的重要手段之一，在日本、俄羅斯等國家燃氣汽車的使用已十分廣泛，相關技術也日趨成熟，并有可能成為現(xiàn)代汽車工業(yè)開展的新增長點。燃氣汽車研究結合了當前汽車技術的最新開展，按照液化石油氣和壓縮天然氣的燃料特性，優(yōu)化發(fā)動機結構設計，開發(fā)閉環(huán)控制多點噴射技術和燃氣汽車專

54、用催化凈化器。國外研究結果說明，一些采用壓縮天然氣汽車已經(jīng)能夠到達美國加州超低排放標準要求和歐洲2005年實施的歐洲第4階段排放要求，為燃氣汽車進一步的開展展現(xiàn)了良好的前景。我國目前燃氣汽車雖然尚處于應用技術的開展最初階段，但我國已在國外第一階段化油器汽車加裝一套燃氣供氣系統(tǒng)，采用文丘利管、比例調(diào)節(jié)式等機械控制混合器的技術上，很快地開展到應用電控單點噴射技術，自動調(diào)整供氣量并結合安裝催化凈化器，進一步降低排氣污染物排放。與國外發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)合作，分別試制出到達歐洲1號排放要求的柴油天然氣雙燃料公共汽車和優(yōu)于歐洲2號和3號排放標準的柴油發(fā)動機。燃氣汽車的尾氣排氣中不含鉛，幾乎不含硫化物。與燃油車

55、輛相比，尾氣中污染物排放主要有以下幾個方面的主要特點：l“溫室效應氣體的排放少。70年代，科學家們注意到一些氣體如：二氧化碳CO2、氮氧化物NOx、氟氯烴CFCs以及局部碳氫化合物HC因人類活動的影響迅速增多，導致地球外表溫度上升和氣候類型的變化，產(chǎn)生的異常氣候給人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等活動造成了不利的影響。自19世紀初以來，地球大氣中二氧化碳的含量已增加了很多，濃度上升了25。其中，僅1958年至今的增長就到達了10，其中大約80的二氧化碳是由于使用化石燃料而產(chǎn)生。汽油、柴油、天然氣和液化石油氣等都是碳氫化合物，在充分燃燒情況下應該產(chǎn)生二氧化碳和水，燃料中碳原子和氫原子的比例越大，那么燃燒產(chǎn)物中的二氧

56、化碳含量越多。與汽油、柴油相比，液化石油氣的碳氫比低，而天然氣的碳氫比就更低。所以，在熱效率相同的情況下，燃氣車輛排放的二氧化碳較少。2產(chǎn)生煙霧能力低，減少顆粒物的排放。由于燃氣比汽油、柴油燃燒更充分，幾乎不排放碳煙，在產(chǎn)生煙霧能力方面，液化石油氣汽車僅為汽油車的一半，天然氣那么更低。燃氣中硫含量較少，一般僅是汽油的80或更低，因而大大地降低了排放物中硫化物顆粒，減少了酸雨的發(fā)生概率。燃氣作為結構簡單的氣體燃料，燃燒所產(chǎn)生廢氣中顆粒物排放要比汽油、柴油少得多。與柴油車相比，燃氣汽車行駛時顆粒物排放幾近于零。3有毒有機污染物排放少。天然氣和液化石油氣都是一些結構比擬簡單的碳氫化合物，與汽油相比，

57、使用這些燃料為動力的車輛，行駛時能夠有效地減少環(huán)境大氣中苯、1,3-丁二烯、甲醛等有毒有機污染物的含量。4對土壤和水環(huán)境很難造成二次污染 。CNG暴露在空氣中會迅速地蒸發(fā)，在水中的溶解度也很小，與汽油、柴油相比，CNG由于比空氣輕而不至于滲入地下。因此，由于這些物質(zhì)的泄露造成對土壤和水環(huán)境長期不良的影響可能性極其微小732 天然氣發(fā)動機排氣的后處理 隨著排放法規(guī)的日趨嚴格，天然氣發(fā)動機也普遍采用排氣后處理技術凈化排氣。與汽油機和柴油機類似，天然氣發(fā)動機在理論當量燃燒的場合采用三效催化轉(zhuǎn)化器結合又閉環(huán)控制實現(xiàn)對HC、CO和NOx三種有毒物質(zhì)的全面凈化；在稀薄燃燒或柴油引燃的場合采用專門的NOx復

58、原技術，如NOx儲存復原催化轉(zhuǎn)化器叫凈化排氣；在柴油引燃的場合采用氧化催化轉(zhuǎn)化器，或必要時還可采用微粒過濾器等機外凈化技術。1天然氣發(fā)動機對催化轉(zhuǎn)化器的特殊要求。天然氣的主要成分是甲烷。天然氣發(fā)動機排放的碳氫化合物HC中，絕大局部也是甲烷。這與汽油機或柴油機截然不同。在各種碳氫化合物中，甲烷是活性最低者之一，很難使它氧化。因此，天然氣發(fā)動機對其排氣后處理的催化轉(zhuǎn)化器提出了獨特的要求：較低的容積速度。汽油機改成火花點燃式天然氣發(fā)動機時，將三效催化轉(zhuǎn)化器的容積擴大到其排量的1.2倍；調(diào)整催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬的種類和用量，必要時采用雙床催化轉(zhuǎn)化器；更高的催化轉(zhuǎn)化器溫度，例如使催化轉(zhuǎn)化器更接近排氣口；在

59、理論當量燃燒的火花點燃式天然氣發(fā)動機中，更精確地控制，進一步縮小。2. 天然氣發(fā)動機排氣后處理的催化劑。常用作排氣后處理催化劑的，主要是鉑Pt、銠Rh和鈀Pd。它們或者獨立地或者組合地使用，其催化轉(zhuǎn)化的效果是各不相同的。(1)單床催化轉(zhuǎn)化器：轉(zhuǎn)化效率：鈀對甲烷的轉(zhuǎn)化效率優(yōu)于鉑銠。故鈀銠更宜于天然氣發(fā)動機；貴金屬的轉(zhuǎn)化效率與中間層也有很大的關系；起燃溫度定義為發(fā)動機起動后轉(zhuǎn)化效率達50時的催化轉(zhuǎn)化器進口溫度。貴金屬鈀配以適宜的中間層可到達更低的起燃溫度。 (2)雙床催化轉(zhuǎn)化器：鈀催化轉(zhuǎn)化器在前，鉑銠催化轉(zhuǎn)化器在后，組成一個雙床催化轉(zhuǎn)化器。雙床催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率比任何一種單床催化轉(zhuǎn)化器的高，特別

60、是對甲烷的轉(zhuǎn)化效率更為突出，所以適宜于以歐洲或更高排放法規(guī)為目標的天然氣發(fā)動機。雙床催化轉(zhuǎn)化器的起燃溫度也比單床催化轉(zhuǎn)化器的低。3混合氣均質(zhì)性對轉(zhuǎn)化效率的影響。天然氣與空氣的混合氣中不存在液相，而且也容易混合均勻，能到達很高的均質(zhì)度。如果天然氣在增壓器之前就已引入進氣管，那么混合氣在通過增壓器之后就變得更加均質(zhì)化。毫無疑問，均質(zhì)度高的混合氣能夠燃燒得更加完善。對于理論當量燃燒的天然氣發(fā)動機，混合氣的高均質(zhì)度意味著發(fā)動機原始排放中所含的未燃CO和殘留氧較低。但是，正是這些未燃CO和殘留氧隨同排氣進入三效催化轉(zhuǎn)化器之后會在那里繼續(xù)燃燒發(fā)出熱量，使三效催化裂化轉(zhuǎn)化器的溫度迅速升高，因而使其對有毒物質(zhì)