天然气汽车培训教材(新)

国家燃气汽车工程技术研究中心重庆鼎辉汽车燃气系统有限公司CNGCNG公交客车公交客车燃气系统技术燃气系统技术讲解:邹中华一言九鼎一言九鼎。卓越超然。卓越超然第一章第一章天然气和液化石油气基本知识天然气和液化石油气基本知识第二章第二章燃气发动机的结构与原理燃气发动机的结构与原理第三章第三章燃气汽车专用装置燃气汽车专用装置第四章第四章燃气汽车改装及选型燃气汽车改装及选型第五章第五章燃气汽车的使用燃气汽车的使用第六章第六章燃气汽车的维护与修理燃气汽车的维护与修理第七章第七章燃气汽车常见故障及排除燃气汽车常见故障及排除第八章第八章燃气汽车安全管理燃气汽车安全管理第九章第九章天然气加气站天然气加气站（（11章章))第一节第一节燃气汽车的燃料种类燃气汽车的燃料种类内燃机可以燃用的气体燃料主要包括：氢气、天然气、液化石油气、煤气、沼气内燃机可以燃用的气体燃料主要包括：氢气、天然气、液化石油气、煤气、沼气等。燃气汽车发展到今天，它的燃料首推天然气和液化石油气。等。燃气汽车发展到今天，它的燃料首推天然气和液化石油气。1.1.压缩天然气。压缩天然气。CNGCNG是它的英文缩写。是它的英文缩写。CNGCNG的资源是天然气田，其储量为石油的的资源是天然气田，其储量为石油的80%80%，资源相当丰富。，资源相当丰富。CNGCNG的主要成分是的主要成分是甲烷（甲烷（CHCH44），经脱水、脱硫处理后，甲），经脱水、脱硫处理后，甲烷含量高达烷含量高达90%90%以上，是一种优质的燃以上，是一种优质的燃料。它的沸点是料。它的沸点是--162162℃℃，所以它在非特殊，所以它在非特殊情况下，以气相存在。情况下，以气相存在。据理论和实测数据统计，常温常压下的据理论和实测数据统计，常温常压下的天然气，每天然气，每11立方米约等值于立方米约等值于11升汽油。要升汽油。要适合车用，就需要将天然气压缩，在适合车用，就需要将天然气压缩，在2020～～25MPa25MPa（（200200～～250Kg/cm2250Kg/cm2）的压力下，）的压力下，装入钢瓶的天然气体积缩小装入钢瓶的天然气体积缩小150150～～200200倍，倍，使用时，经减压释放后以略高于常压的状使用时，经减压释放后以略高于常压的状态进入气缸。以天然气为燃料的燃气汽态进入气缸。以天然气为燃料的燃气汽车，绝大多数采用压缩方式。天然气除管车，绝大多数采用压缩方式。天然气除管道传输不需要很高的压力外，其它方式的道传输不需要很高的压力外，其它方式的传输、贮存，都需要压缩或液化。传输、贮存，都需要压缩或液化。2.2.液化石油气。液化石油气。LPGLPG是它的英是它的英文缩写。文缩写。LPGLPG的资源包括油田和的资源包括油田和石油炼厂两个方面。油田的液石油炼厂两个方面。油田的液化石油气是在伴生气的处理过化石油气是在伴生气的处理过程中脱烃脱硫脱水后的轻烃产程中脱烃脱硫脱水后的轻烃产品。由于不含烯烃，适于做车品。由于不含烯烃，适于做车用燃料。另外一个用燃料。另外一个LPGLPG的主要来的主要来源是石油炼厂的催化裂化和延源是石油炼厂的催化裂化和延迟焦化炼油过程中生成的副产迟焦化炼油过程中生成的副产品。炼油厂生产的品。炼油厂生产的LPGLPG含有大量含有大量的烯烃，不适于做车用燃料。的烯烃，不适于做车用燃料。P1P13.3.液化天然气。液化天然气。LNGLNG是它的英文缩是它的英文缩写。写。LNGLNG是与是与CNGCNG一样的天然气，只是一样的天然气，只是贮存的方式是液化。将天然气温度降贮存的方式是液化。将天然气温度降到到--162162℃℃以下，天然气就成为液体。以下，天然气就成为液体。在降温的过程中，天然气的其它成分在降温的过程中，天然气的其它成分将被析出处理掉，升温释放的天然气将被析出处理掉，升温释放的天然气比压缩天然气更纯，质量更好。液化比压缩天然气更纯，质量更好。液化后的天然气比气态时体积缩小后的天然气比气态时体积缩小600600倍，倍，压力为压力为1.51.5～～22MPaMPa（（1515～～2020Kg/cm2Kg/cm2），它的体积优势在天然气的），它的体积优势在天然气的运输和贮存方面比压缩天然气高出许运输和贮存方面比压缩天然气高出许多。多。液化天然气的难点是制冷加工与贮存液化天然气的难点是制冷加工与贮存技术复杂，包括绝热、蒸发。贮罐内技术复杂，包括绝热、蒸发。贮罐内的液化天然气温度要在的液化天然气温度要在--162162℃℃以下，以下，车用钢瓶内液化天然气温度在车用钢瓶内液化天然气温度在--125125～～162162℃℃范围内。为了防止液化气的过早范围内。为了防止液化气的过早汽化，要将气瓶制成双层，采用低温汽化，要将气瓶制成双层，采用低温隔热绝缘性能良好的材料制成夹层。隔热绝缘性能良好的材料制成夹层。站用贮罐和运输槽车的结构类似，在站用贮罐和运输槽车的结构类似，在现阶段国外已有液化天然气汽车，数现阶段国外已有液化天然气汽车，数量不多。在国内此项技术正在开发，量不多。在国内此项技术正在开发，液化技术已有，实现车用尚待时日。液化技术已有，实现车用尚待时日。4.4.煤气燃料。煤气燃料。煤气是利用煤气是利用煤炭资源和其它资源如木煤炭资源和其它资源如木材、谷壳等，二次加工后制材、谷壳等，二次加工后制取的可燃气体，它的主要成取的可燃气体，它的主要成分是分是COCO，作为车用需要压，作为车用需要压缩或液化。在煤炭资源日趋缩或液化。在煤炭资源日趋枯竭的情况下，国外基本上枯竭的情况下，国外基本上不作这方面的研究。不作这方面的研究。其它还有氢气、沼气等气其它还有氢气、沼气等气体燃料，由于它的制取和产体燃料，由于它的制取和产量的原因，在今后一个阶量的原因，在今后一个阶段，不适合作为车用燃料段，不适合作为车用燃料P1P11.1.密度密度通常状态下，甲烷是一种非常轻的气态通常状态下，甲烷是一种非常轻的气态物质。常温、常压下，物质。常温、常压下，甲烷的密度只相甲烷的密度只相当于空气的当于空气的5555％（％（甲烷密度甲烷密度//空气密度空气密度=0.55=0.55）。）。天然气密度约相当于空气的天然气密度约相当于空气的6060％（％（天然气密度天然气密度//空气密度≈空气密度≈0.60.6）。常）。常温、常压下，甲烷密度：温、常压下，甲烷密度：0.71Kg/m30.71Kg/m3；；天然气密度约为天然气密度约为0.78Kg/m30.78Kg/m3（随着各地（随着各地区天然气组成成分的不同，密度有所差区天然气组成成分的不同，密度有所差别。青海涩北天然气密度为别。青海涩北天然气密度为0.724Kg/m30.724Kg/m3）。由于天然气的密度远远）。由于天然气的密度远远小于空气，当天然气从输送管道或储存小于空气，当天然气从输送管道或储存容器中泄漏到空气中时，天然气将向上容器中泄漏到空气中时，天然气将向上移动，迅速扩散到空气中。由于这一特移动，迅速扩散到空气中。由于这一特点，天然气的安全性优于汽油等大多数点，天然气的安全性优于汽油等大多数燃料。燃料。2.2.热值热值甲烷是最简单的碳氢化合物，一个甲烷甲烷是最简单的碳氢化合物，一个甲烷分子中含有一个碳原子和分子中含有一个碳原子和44个氢原子。个氢原子。在碳氢化合物中，分子中含有的碳和氢在碳氢化合物中，分子中含有的碳和氢原子数越多，燃烧后产生的能量越多。原子数越多，燃烧后产生的能量越多。同为气体状态，在相同的环境条件下，同为气体状态，在相同的环境条件下，相同的体积中含有的分子数是相同的，相同的体积中含有的分子数是相同的，因此分子中含碳和氢原子数越多的物因此分子中含碳和氢原子数越多的物质，燃烧产生的能量越多。因此每千克质，燃烧产生的能量越多。因此每千克天然气的热值略高于汽油，但每立方米天然气的热值略高于汽油，但每立方米理论天然气混合气热值要比汽油混合气理论天然气混合气热值要比汽油混合气低；甲烷含量愈高，相差越大，纯甲烷低；甲烷含量愈高，相差越大，纯甲烷理论混合气热值比汽油低理论混合气热值比汽油低1010％左右。％左右。第二节第二节天然气天然气((一、天然气物化特性一、天然气物化特性))天然气天然气(NatureGas,(NatureGas,简称简称NG)NG)，是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和，是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和蒸汽的混合气体，含有一些杂质，最主要的成分是甲烷（化学分子式是蒸汽的混合气体，含有一些杂质，最主要的成分是甲烷（化学分子式是CH4CH4）。）。甲烷成甲烷成份所占体积分数在份所占体积分数在85%~97%85%~97%之间变化。之间变化。天然气天然气广泛存在于世界各地，是世界上储量广泛存在于世界各地，是世界上储量最丰富的能源之一。最丰富的能源之一。P1P1--443.3.状态、沸点状态、沸点在常温、常压下，天然气是一种在常温、常压下，天然气是一种气态物质，当温度达到气态物质，当温度达到--162162℃℃和和低于此温度时，天然气将转变成低于此温度时，天然气将转变成液态，以液态形式存在。此温度液态，以液态形式存在。此温度为天然气的沸点（为天然气的沸点（--162162℃℃）。）。由于沸点非常低，天然气是非常由于沸点非常低，天然气是非常难于液化的，储存液态天然气也难于液化的，储存液态天然气也是非常困难的。因此一般以气体是非常困难的。因此一般以气体状态储存和运输天然气。状态储存和运输天然气。4.4.颜色、味道和毒性颜色、味道和毒性在原始状态时，天然气是没有颜在原始状态时，天然气是没有颜色、味道和毒性的物质。基于色、味道和毒性的物质。基于安全的原因，在生产过程中，安全的原因，在生产过程中，在天然气中加入了具有独特臭在天然气中加入了具有独特臭味的加臭剂。在使用和运输过味的加臭剂。在使用和运输过程中，当有天然气泄漏时，由程中，当有天然气泄漏时，由于独特的臭味，可以很容易地于独特的臭味，可以很容易地检测出泄漏。检测出泄漏。5.5.混合气发火界限宽混合气发火界限宽燃料和空气混合形成混合气，混合气的浓度燃料和空气混合形成混合气，混合气的浓度在一定范围内，才能够被点燃、产生能量。在一定范围内，才能够被点燃、产生能量。混合气浓度过浓（燃料过多）或过稀（燃料混合气浓度过浓（燃料过多）或过稀（燃料过少）是难于被点燃的。可被点燃的混合气过少）是难于被点燃的。可被点燃的混合气浓度范围的上、下限分别是燃料点火极限的浓度范围的上、下限分别是燃料点火极限的上限和下限。天然气与空气混合后的工作混上限和下限。天然气与空气混合后的工作混合气具有很宽的发火界限。天然气点火极限合气具有很宽的发火界限。天然气点火极限的上限为的上限为1515％，下限为％，下限为55％。其过量空气系％。其过量空气系数的变化范围为数的变化范围为0.60.6～～1.81.8，可在大范围内改，可在大范围内改变混合比提供不同成分的混合气。通过采用变混合比提供不同成分的混合气。通过采用稀薄燃烧技术，可进一步提高汽车的经济性稀薄燃烧技术，可进一步提高汽车的经济性和环保效益。和环保效益。6.6.自燃温度自燃温度自燃温度是指在此温度下，燃料自燃温度是指在此温度下，燃料和空气接触将会被点燃并连续和空气接触将会被点燃并连续燃烧。对于一种燃料，自燃温燃烧。对于一种燃料，自燃温度不是一个常数。汽油的自燃度不是一个常数。汽油的自燃温度温度220220～～4710C4710C；天然气的自；天然气的自燃温度为燃温度为630630～～730730℃℃。自燃温。自燃温度很高表明天然气的安全性是度很高表明天然气的安全性是非常好的。非常好的。P4P47.7.起燃方式起燃方式天然气自燃温度比汽油更高，因而天然气自燃温度比汽油更高，因而天然气不宜于压燃而适宜于用外天然气不宜于压燃而适宜于用外火源点燃。同时由于其辛烷值远火源点燃。同时由于其辛烷值远高于汽油，所以它又适宜于在较高于汽油，所以它又适宜于在较高的压缩比下点燃。因为它可在高的压缩比下点燃。因为它可在较高压缩比下点燃做功，因此天较高压缩比下点燃做功，因此天然气既可以用电火