节能减排 加快LNG客车发展

□金柏正 施少峰 陈国春

节能减排 加快LNG客车发展

□金柏正 施少峰 陈国春

LNG客车；环保性；经济性；安全性；使用维修

在我国经济飞速发展的同时，汽车大量增长，汽车尾气排放对空气质量产生了极大的不良影响，因此，利用清洁能源和节能减排技术已成为道路运输健康持续发展的关键。运输企业是耗能大户，燃料（柴油）成本已占到运输企业总成本的40%。LNG发动机客车以其优异的环保性、经济性和良好的安全性、使用性已经被验证，积极推广LNG汽车减排是利国、利民和利企的大好事。天然气是国际公认的清洁能源，其主要成分是甲烷，其燃烧后的主要排放物是水和二氧化碳，产生的温室气体大约只有煤炭的1/2、石油的2/3，而且全球天然气资源丰富，有望成为替代石油的主要能源。汽车使用天然气的好处主要是能够减少尾气污染，降低燃料成本。LNG作为优质的车用替代燃料，其优点越来越显现。但是，要想很好地应用LNG客车，必须充分了解掌握LNG的特性和使用、维修的注意事项。

一、LNG客车的特点

LNG是天然气（CNG）经过净化处理，脱除重质烃、硫及硫化物、水和二氧化碳等杂质后，在常压下气态的天然气经深冷至162℃，或经预冷与加压相结合的方式使其液化，使之凝结成液体形成的。它无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量天然气的体积的1/625，其密度为0.42～0.47千克/升（组分不同，密度有所区别）。

1.LNG客车的优点

（1）环保性好。经实验检测，LNG发动机与相同功率柴油机的各排放物对比数据见表1所列。同类型的LNG发动机比柴油机的噪声低7分贝，更好地提高了司乘人员的舒适性。

表1 LNG发动机与相同功率柴油机的各排放物对比

（2）经济性优。同样排量、同样工况的LNG汽车比柴油车节约燃料成本27%以上。目前LNG市场供应价是6.0元/千克（同期0号柴油价7.55元/升），通常6120系列LNG客车与同类型柴油客车燃料消耗对比情况见表2所列。

表2 6120系列LNG客车与同类型柴油客车燃料消耗对比

柴油机改成LNG发动机的新车购置成本将会增加7万～10万元/台。柴油机改为天燃气发动机，供给系统和点燃方式发生了变化，系统改变后其日常的维修成本不会有大的变化，但LNG客车的气瓶、安全阀、压力表的安全检测费用每年平均需1000元。

全面实施汽车国Ⅳ排放标准，那么客车（柴油机）购置成本还将提高3万元/台，而国Ⅳ排放要求的燃油将提高0.32元/升，LNG客车发动机的排放完全超过国Ⅳ标准，它不需要改变发动机和LNG燃料，因此,经济性会更加显现。国家发改委于2013年9月23日宣布燃油升级时间表及燃油提价幅度。在2014年底前，全国供应符合国家第四阶段（国Ⅳ）标准的车用柴油。在2017年底前，全国供应符合国家第五阶段标准的车用汽、柴油。国Ⅴ排放要求的柴油比国Ⅳ排放要求的柴油提价0.14元/升。

（3）安全性高。与CNG的存储压力20兆帕相比，LNG气瓶压力仅为1.6兆帕，存储压力小，安全性更高。LNG燃料供给系统安装有过流保护、稳压阀、安全阀及漏气报警等安全装置，与汽、柴油车非压力容器油箱相比，因车辆碰撞或翻覆而造成失火或爆炸的风险更小。

（4）动力性良好。在平坦道路上行驶时，LNG车辆与柴油机车辆没有明显差别，加速性良好，运行平稳，但上坡道路运行时会略显动力不足。

（5）续驶里程长。装载一个495升LNG气瓶的12米客车可以确保行驶800公里（气瓶的利用率为85%，密度为0.426千克/升，储液量为179千克，可行驶里程达895公里），如果选用双气瓶，则可行驶1375公里。

（6）可使用性好。LNG作为车用的优质燃料，与汽、柴油相比，它不仅具有辛烷高、抗爆性好、燃烧完全、排放污染少等优点，即使与CNG客车比较，它也具有储存效率高、续驶里程长、气瓶压力低等优势。

2.LNG的缺点

LNG具有易蒸发、易泄漏、易燃和窒息性的缺点。LNG经深冷、加压后实现液化，易蒸发，易泄漏。当LNG发生泄漏时，泄漏的LNG以喷射形式进入大气，然后迅速蒸发膨胀，与空气剧烈混合，如遇明火易燃。在空气中天然气含量达到40%时，人处在这种缺氧环境中会感觉到恶心和头晕，导致昏迷甚至窒息。

二、LNG发动机工作原理

LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐之后通过电磁阀控制通断进入稳压器（调压器）稳压，再进入燃气滤清器过滤，过滤后的燃气进入热交换器。燃气经过热交换器加热后通过节温器进入FMV计量阀，由FMV控制喷射入混合器中与增压后的空气混合。电子节气门控制混合气进入发动机气缸内燃烧做功。

三、发展LNG客车的条件

1.气源

我国西部、北部地区天然气气源充足，西气东输和远东地区的天然气管道已启用，东南沿海地区具有便捷的远洋运输条件。目前，全国沿海地区大型港口的LNG接收站已有14座，分布在广东、福建、浙江、江苏、上海、天津、大连、青岛、广西等东部沿海地区，而且国内内陆地区已建成投产的LNG液化工厂有40多家，根据十二五期间LNG的发展规划，随着需求的快速增长，三大油企及新兴供应商LNG供应完全能够保证。

2.技术

LNG汽车发动机采用的是与汽油车同样的点燃方式，并通过增加经济阀、汽化器及相应的电控技术、点火正时和氧气浓度传感器等，控制更精确、科学，而且安全性能高。潍柴、玉柴的LNG发动机已经过60多万公里的使用，发动机的可靠性良好，维修成本也没有大的增加。

3.困惑

LNG汽车产业的发展机遇与挑战并存。国务院发布的《大气污染防治行动计划》，要求加快调整能源结构，加大天然气、煤制甲烷等清洁能源供应。交通运输部也发布了《加快推进绿色循环低碳交通运输发展指导意见》的通知，但真正能落实的政策和措施的企业不多。天然气汽车只是清洁能源汽车，不属于国家新能源汽车范畴，因此不能享受国家产业政策的扶持，天然气的价格具有不确定因素。使用LNG客车社会效益和经济效益非常显现，但目前只有交通运输部少量的节能减排补助（每辆客车约2万～3万元），运输企业对选购LNG客车比较迷茫。尽管我国LNG汽车产业已具备一定的发展基础，但是产业规划不明确、相关法规不完善；LNG加气站建设严重滞后，经济发达地区因土地成本高、审批难度较大，LNG加气站推进缓慢；应对价格波动的财政政策缺失等问题成为制约LNG汽车产业发展的关键因素。

四、LNG客车在使用和维修中的注意事项

1.使用时注意事项

（1）驾驶员应在出车前、行车中和收车后对车辆进行日常维护。除常规车辆维护规定外，对LNG专用装置进行清洁、补给和安全监视，保持燃料瓶及其管路处于良好状态。重点检查燃料容量、工作压力、阀门与管路有无漏气，接头与连接部位有无松动和脱落，有无相互摩擦与拉拽等不正常现象产生。气瓶的进、出阀和汽化器及其连接管路处有否严重结霜冰冻。检查静电释放带长度，以确保释放车辆行驶中产生的静电。

（2）打开截止阀时，先要缓缓打开截止阀，让液体或气体先少量流动，不致产生较大的冲击力启动过流阀，平稳流动后再全部打开阀门，开到底后再到回半圈，起到保护阀门的作用。当阀门被冻住时，应使用温水解冻，千万不能用力打开阀门，也不得用任何物品敲击冰块，否则会损坏阀芯、阀门和连接螺纹。切勿用手直接接触低温管道和阀件，如需要接触应戴好防护手套。发动机在工作时，瓶口阀体周边结霜（冰）是正常现象。

（3）启动发动机时先接通点火钥匙，停顿3～5秒后（保证燃气管路内能够充满燃气）再启动发动机。冷车起动后先怠速热车，水温达到40℃后再行车。因为低温时LNG的汽化能力低，燃气混合雾化不良，气耗增加；温度太低时机油粘度大，运动阻力大。

（4）供气系统上装有4只漏气报警传感器，如遇管路发生气体泄漏，仪表台上的漏气报警器红灯指示漏气位置并发出报警声音，驾驶员可依据指示位置进行检查。

（5）发生碰撞、着火时的应急措施。如发生交通事故要就立即停车，开启应急灯，检查气路是否受损；如受损应关闭点火开关，切断电源，关闭气瓶截止阀，同时疏散人员，隔离现场，隔离火源，保护现场。如果发生火灾事故，必须用干粉灭火器进行灭火，不能用水喷向泄漏的LNG，否则会引起LNG的大量蒸发反而会加大火势。

（6）LNG客车气罐中充满了LNG，应尽快使用，避免长期存放蒸发损耗。对于长期存放的LNG客车，由于其瓶内压力变化较快，可能导致安全阀打开。再次使用之前需要进行放空操作，放空时必须将放空气体引到安全的地方，否则有引起火灾和爆炸的危险。在充装前应当检查、清洁气瓶充装口处的水分、杂质。如果有水分或杂质进入气瓶，会造成进、出液阀和过流阀等堵塞，使发动机不能正常工作，如有杂质进入则会导致发动机的损坏。所以，在充液前，应当确保水分和杂质被完全清除干净。

2.维修时注意事项

（1）维修车间要具备良好的通风条件，以便LNG泄漏时快速散发。LNG客车不要停放在有焊接（电焊和气焊）作业的区域，也不能停放在全封闭式的车位内，还应配备合适数量的干粉灭火器。LNG发动机维修场所必须严禁吸烟和使用明火。底盘或车身等维修需要动用明火时，先要检查燃料供应系统的密封性，必要时做好防止明火辐射或火星飞溅的隔离措施。

（2）检修LNG供气管路时要做好安全防护措施。工作人员要穿戴好防护服和绝热手套，戴上防护目镜和脸罩。裸露的手不允许直接接触装有LNG而未经隔离的管道和附件，防止LNG泄漏灼伤人的皮肤。

（3）检漏要求可用肥皂液检查或专用检漏仪（甲烷探测仪）。LNG发动机热负荷大，要加强检查维护以确保发动机冷却系统工作良好。更换阀件时先要对钢瓶内气体排放降压，排放降压时必须将车辆停放在室外，在排放车辆周围做好防护措施，防止非作业人员靠近作业区。

（4）LGN客车使用中因供气系统LNG吸热蒸发，气瓶至汽化器之间的管路或阀门联接处会有结霜现象，这是正常现象。检修时不能用冷水来冲洗清理结霜，要用热水融化。如果是汽化器处发生严重结霜，则要分析原因排除结霜故障，否则使发动机工作不良，严重时会损坏电磁阀、稳压器和计量阀等部件。

（作者单位：杭州长运运输集团公司）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.7.019