LPG汽車的特點(diǎn)及其在我國(guó)的發(fā)展前景
摘要:進(jìn)入21世紀(jì),環(huán)境與發(fā)展問題受到國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注,石油資源的日益短缺以及燃燒油品對(duì)環(huán)境造成的污染已成為許多國(guó)家調(diào)整能源政策的出發(fā)點(diǎn),不少國(guó)家將液化石油氣作為未來汽車的代用燃料。以清潔汽車燃料LPG為背景,系統(tǒng)分析了其應(yīng)用可能性,并對(duì)其在我國(guó)的發(fā)展前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞: LPG汽車,能源發(fā)展,環(huán)境污染
我國(guó)環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,其中,汽車尾氣排放造成的污染是空氣質(zhì)量惡化的重要因素之一,這就迫使人們?nèi)ふ冶绕透蓛舻娜剂。天然氣汽車按天然氣的性質(zhì)可分為液化石油氣(LPG)汽車、壓縮天然氣(CNG)汽車和液化天然氣 (LNG)汽車3種,其中以LPG汽車數(shù)量最多,使用也最普遍。
液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas,簡(jiǎn)稱LPG)是以三個(gè)或四個(gè)碳原子的烴類(如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)為主的混合物, 常溫常壓下是無毒、無色、無味的氣體,具有辛烷值高、抗爆性能好、熱值高、儲(chǔ)運(yùn)壓力低等優(yōu)點(diǎn),是一種性能優(yōu)良的汽車代用燃料。早在20世紀(jì)20年代美國(guó)已研制出LPG汽車,后在歐美一些國(guó)家運(yùn)行,我國(guó)一汽在早年也專門生產(chǎn)過汽油/LPG 雙燃料解放牌貨車,然而由于在補(bǔ)充及攜帶燃料的便利性和動(dòng)力性方面遜色于汽油機(jī)而逐漸受到冷落。事隔多年的今天,LPG汽車被當(dāng)成新鮮事物看待并重新受到重視。
與汽油相比較,LPG在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下一氧化碳和碳?xì)浠衔锏呐欧哦紲p少40%以上,沒有鉛排放物,對(duì)維護(hù)城市環(huán)保的作用是明顯的,而且汽油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝LPG費(fèi)用較低,只需安裝氣化調(diào)節(jié)器、混合器、儲(chǔ)氣罐等專用裝置。表1列出了LPG與天然氣、汽油的一些物理性質(zhì)的比較情況。
由表1可以看出,與汽油和壓縮天然氣(CNG)相比,使用LPG作為汽車燃料有許多優(yōu)點(diǎn)。
(1)有效減少對(duì)大氣的污染,有利于環(huán)境保護(hù)。
汽車排出的廢氣是當(dāng)今對(duì)大氣環(huán)境,尤其是城市空氣污染的一種巨大的移動(dòng)式污染源。在西方國(guó)家,尾氣污染占城市空氣污染源總量的60% ～70%;在我國(guó),城市尾氣污染占整個(gè)總污染源的比例更高。先進(jìn)國(guó)家均對(duì)汽車廢氣排放指標(biāo)作了嚴(yán)格規(guī)定。汽車尾氣中的CO、HC、NOX 及粉塵中所含的鉛物質(zhì)能阻礙人體內(nèi)氧氣和血紅蛋白的結(jié)合,并能致癌;廢氣在空氣中形成酸霧,對(duì)眼睛、咽喉有強(qiáng)烈刺激。LPG 是比汽油更“清潔”的燃料, LPG的蒸發(fā)溫度低,霧化性能好,更易于與空氣混合,且LPG的燃燒速度比汽油快8% ～ 21% ,即LPG能在與汽油相同的燃燒時(shí)間內(nèi)燃燒得更充分, 因此LPG汽車排氣中的CO、HC、NOx等有害成份大為減少, 且沒有黑煙和積炭。
(2)汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性好,可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
LPG的熱值比汽油高約4% ～5% ,且從理論空燃比看, 一定量的空氣匹配的LPG比汽油燃料消耗少約6% ,因此, 采用LPG作為車用燃料,可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。另外,天然氣的著火溫度為537 ℃,火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?需要較高的點(diǎn)火能量,汽油的著火溫度為390～420 ℃,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤烨艺T導(dǎo)期較短,抗爆性較差,而LPG介于兩者之間。LPG辛烷值高達(dá)100～110,比優(yōu)質(zhì)汽油高8%～16% , 而且LPG進(jìn)入空氣混合器之前為氣態(tài),與空氣混合均勻,燃燒充分,故抗爆性能較好。由于LPG的辛烷值高,所以可適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,只要適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)火提前角,即可獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。LPG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、低速性能比汽油車好,尤其適用于車輛擁擠、人口密集的大城市使用。同時(shí),目前在全球范圍內(nèi)的油氣差價(jià)也是發(fā)展燃?xì)馄嚨男б婊A(chǔ)。
(3)可以延長(zhǎng)汽車使用壽命。
汽車使用汽油作為燃料稀釋了運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑油,運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑情況變差,加快了零部件的磨損。LPG主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等化合物,沸點(diǎn)低,揮發(fā)性好,由于其硫含量和機(jī)械雜質(zhì)均遠(yuǎn)低于汽油、柴油,對(duì)氣缸、活塞、活塞環(huán)、氣門等零部件的危害較小,因此發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長(zhǎng)。同時(shí),LPG在燃燒過程中不產(chǎn)生焦油,無積炭,且呈氣態(tài),潤(rùn)滑油不會(huì)被稀釋,不用經(jīng)常換注機(jī)油和更換火花塞,且LPG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪音小,因而發(fā)動(dòng)機(jī)更加耐用,使用壽命約為汽油車的3倍。與汽油車相比,LPG汽車大修里程可提高50%以上,而且可節(jié)約50%以上的維修費(fèi)用。
(4)低溫啟動(dòng)性好,尤其適用于寒區(qū)。
以液化石油氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī),冷起動(dòng)性能好,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),不含汽、柴油中存在的膠質(zhì),因而在燃燒中不會(huì)產(chǎn)生如汽、柴油燃料中由膠質(zhì)產(chǎn)生的積炭。實(shí)驗(yàn)證明,在環(huán)境溫度達(dá)到- 30℃時(shí),LPG汽車無須采取特別措施仍可順利啟動(dòng)。
(5)安全性能更加可靠。
使用液化石油氣比汽油更安全。汽油具有良好的揮發(fā)性,隨著氣溫的升高,其揮發(fā)性加強(qiáng)。汽車燃料系統(tǒng)從構(gòu)造上看并沒有十分嚴(yán)密的封閉措施,尤其是在汽車加注汽油時(shí),油箱附近空氣中易形成可燃性混合氣,加之汽油燃點(diǎn)在 430 ℃以內(nèi),著火界限為1. 3% ～7. 6% ,遇微小火花極易著火。汽車經(jīng)碰撞、翻覆或漏油后發(fā)生火災(zāi)是常見的事故。而液化氣(LPG)在車輛上是儲(chǔ)存在經(jīng)過專門設(shè)計(jì)加工的、具有高強(qiáng)度的鋼瓶?jī)?nèi),鋼瓶上還設(shè)有限流閥和緊急切斷閥。氣體的傳輸和加注均是在嚴(yán)格封閉的管道內(nèi)進(jìn)行,其管路不會(huì)泄露,既使有泄漏現(xiàn)象發(fā)生,也經(jīng)特殊管道排出車外,在空氣中遇微風(fēng)即被驅(qū)散。當(dāng)汽車熄火、停車時(shí),調(diào)壓閥自動(dòng)關(guān)閉燃料的供給。由于液化氣燃點(diǎn)高( 539 ℃以上) ,著火界限為 6%～15% ,不易形成可燃性混合氣,所以汽車用液化氣不易產(chǎn)生火災(zāi)事故,即使因意外事故碰撞也不會(huì)爆炸燃燒,比汽油更加安全。
(6)緩解我國(guó)汽車燃料短缺的供需矛盾。
我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段,交通運(yùn)輸事業(yè)迅猛發(fā)展,汽車數(shù)量以幾百萬輛/年的速度遞增。2003 年,我國(guó)汽車產(chǎn)銷量首次突破400萬輛, 2004年達(dá)到了500萬輛, 2006 年達(dá)到了640萬輛。汽車數(shù)量快速增長(zhǎng)的同時(shí),對(duì)汽油資源的需求量也在大幅度增加。但我國(guó)目前的石油產(chǎn)量增長(zhǎng)極少,產(chǎn)儲(chǔ)量難有大的突破。以石化生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品LPG 替代十分短缺的汽、柴油做汽車的動(dòng)力燃料,調(diào)整了動(dòng)力燃料能源結(jié)構(gòu),既緩解了汽油供應(yīng)緊張的問題,又滿足了交通事業(yè)迅猛發(fā)展的需要。
截至2004年底,我國(guó)燃?xì)馄嚤Ｓ辛繛?1. 5萬量,正式確定的清潔汽車重點(diǎn)推廣應(yīng)用城市(地區(qū))有19個(gè),加氣站數(shù)量達(dá)712座。另外,石家莊及南京等諸多城市也都在進(jìn)行燃?xì)馄嚨耐茝V工作。燃?xì)馄嚤Ｓ辛康脑黾蛹笆褂寐实奶岣邩O大地增加了燃?xì)馄嚨哪茉刺娲б。?jù)不完全統(tǒng)計(jì), 2004年度19個(gè)重點(diǎn)推廣應(yīng)用城市(地區(qū))累計(jì)消耗 LPG34. 8萬t, CNG9. 4億m3 ,替代燃油達(dá)116萬t,燃油替代效益逐步顯現(xiàn)。
雖然LPG作為汽車燃料在技術(shù)上已日趨成熟,且具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,但在燃料標(biāo)準(zhǔn)、安全法規(guī)、燃料系統(tǒng)改造等方面還需要在推廣應(yīng)用過程中不斷修改與完善。要加快 LPG汽車的發(fā)展,必須注意以下幾個(gè)問題。
(1)首先要解決車用燃?xì)獾姆奖愎鈫栴}。
要推廣使用LPG汽車,就應(yīng)使車用燃?xì)獾墓⿷?yīng)象現(xiàn)在的加油站供油一樣方便。但是,加氣站的建設(shè)要受到消防安全距離的限制和城市建設(shè)總體規(guī)劃的制約,就目前我國(guó)各大城市城市建設(shè)的現(xiàn)狀看,加氣站的建設(shè)不能形成網(wǎng)絡(luò),不能解決燃?xì)馄嚪奖愎獾膯栴},這已經(jīng)成為各個(gè)城市制約燃?xì)馄嚢l(fā)展的主要矛盾。為了解決如氣站建設(shè)問題,目前國(guó)家有關(guān)部門正在制訂“車用液化石油氣加氣站”的設(shè)計(jì)、建設(shè)規(guī)范。
(2)其次要降低汽車燃?xì)獾某杀?增強(qiáng)燃?xì)馄囀褂玫奈Α?/strong>
目前,影響燃?xì)馄嚢l(fā)展和使用的另一個(gè)比較突出的問題就是車用氣的價(jià)格和成本問題。南方一些城市由于受資源條件的限制,在車用氣源的選擇上,不得不用進(jìn)口液化石油氣。進(jìn)口液化石油氣盡管質(zhì)量比較穩(wěn)定,且完全可以按照車用氣的具體質(zhì)量要求并配液化石油氣的氣體組份,但價(jià)格比較高,有時(shí)甚至接近汽油價(jià)格。而北方一些城市盡管液化石油氣的資源比較豐富,但國(guó)產(chǎn)氣中尚無完全符合車用氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的液化石油氣。另外,有些城市由于受車用器具選擇的限制,不得不用進(jìn)口氣或純丙烷氣,這些氣的價(jià)格基本上都接近汽油價(jià)格。這種價(jià)格與汽油相比沒有明顯的優(yōu)勢(shì),顯然很不利于燃?xì)馄嚨氖褂煤桶l(fā)展。
多年來,人們已習(xí)慣使用汽油,現(xiàn)在要改為燃?xì)?不僅觀念要轉(zhuǎn)變,而且要多支付一部分改裝費(fèi)。因此,如果沒有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì),即使靠政府的強(qiáng)行命令也是很難推行的。
(3)最后,由于全國(guó)各地的氣溫、路況、液化石油氣的質(zhì)量以及車型、車況等條件均不同,要根據(jù)本地燃?xì)馄囀褂玫木唧w特點(diǎn)和要求,選擇和調(diào)整、改進(jìn)好車用器具。
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