LNG环保自卸汽车在长河坝工程中的推广应用研究

陈 曦，黄 哲

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都610066)

0 概 述

面对全球性的能源危机、环境污染及气候改变，世界各国都将节能环保与新能源汽车发展作为战略选择。我国也提出了“立足国内、开拓国际、油气并举、厉行节约、建立储备” 的油气发展战略。据统计，目前世界能源结构中天然气比例为24.1%，而我国仅为3.4%。因此我国在十二五规划中，要求天然气比重在能源结构中达到 8.3%。所以，要油气并举、逐渐加大天然气在能源结构中的比重、加快天然气的开发利用势在必行。另外，控制环境污染、降低废气排放也是开发利用天然气的重要原因。近年来，城市的汽车不断增多，汽车尾气排放量也越来越大，城市空气中PM2.5有60%来自于汽车尾气。所以减少尾气排放，开发清洁能源也迫在眉睫。

长河坝水电站砾石土心墙坝坝料运输总量大，强度高，场内交通隧道多，工程建设中的环保问题受到行业和地方相关部门高度关注。长河坝大坝施工需要投入数百辆施工设备，废气排量大，而且整个运输线路有80%以上是隧洞运输。隧道内运输因车辆尾气排放，会导致洞内烟尘浓、能见度低、安全隐患增加，极易导致交通事故。如果采用LNG燃料，其燃烧后产物大部分为水和二氧化碳，这样就可以大大降低隧道内烟雾浓度。因此，拟在长河坝项目采用LNG自卸汽车完成坝料运输任务，从而有效改善隧道的交通条件、降低汽车尾气对环境的污染。

1 车辆的选型与配套设施的建设

1.1 车辆的选型

LNG汽车选用福田戴姆勒公司的BJ3253DFMKB-S6型欧曼重卡，该车是福田戴姆勒汽车、中集圣达因、富瑞特装等企业强强联合、联合创新、专为天然气运输用户量身打造的重卡产品。作为对比试验的燃油汽车选用重庆红岩公司的CQ3254TMG384型红岩金刚重卡，该车由上汽依维柯商用车投资有限公司与重庆机电控股(集团)公司共同投资成立的重型汽车生产企业。两车基本参数如下：

(1)欧曼LNG重卡(BJ3253DFMKB-S6)，6×4自卸车，转速车辆自身质量为19.05 t，长×宽×高为8.45 m×2.5 m×3.15 m，轴距3.825 m+1.35 m，最高车速90 km/h，扭矩1 500 N·m，最大功率转速2 200 r/m，最大扭矩1 600 r/m；

(2)红岩金刚燃油重卡(CQ3254TMG384)：6×4自卸车，转速车辆自身质量为19.01 t，长×宽×高为8.45 m×2.5 m×3.169 m，轴距3.6 m+1.35 m，最高车速90 km/h，扭矩1300 N·m，最大功率转速2 200 r/m，最大扭矩1 600 r/m。

1.2 配套设施建设

作为LNG汽车配套的加气站由攀枝花华油天然气有限公司负责投资建设，总建设费用约550万元。为确保安全，本加气站严格依照GB50156—2002《汽车加油加气站设计与施工规范》(2006年版)进行建设，加气站的工程规划已经上级部门审批通过，工作人员持证上岗，并依相关要求配备防火防爆器械，定期进行安全检查。

加气站选型为撬装式LNG加气站，其成套设备由LNG储存加气撬和站控系统两大部分组成。该选型便于在简易混凝土基础上进行设备的现场管道连接和固定，加气站结构示意见图1。

图1 加气站结构示意

加气站主要设备配置包括LNG储存泵阀撬、卸车软管、LNG加气机、站控系统、仪表风系统5部分。其中，LNG储存泵阀撬为该套加气站设备的主要组件，其主要构件及其参数如下：

(1)卧式LNG储罐几何容积60 m3、设计压力1.3 MPa、内罐设计温度-196 ℃、罐体材质S30408/Q345R。

(2)储罐/卸车增压器、调饱和加热器、低压EAG加热器设计压力2.5 MPa、气化能力300 N·m3/h。

(3)低温潜液泵最大流量340 L/min(液态)，功率11 kW。

(4)低温泵池0.08 m3，设计压力1.6 MPa。

(5)低温管路及低温阀门设计压力1.6 MPa、高真空多层绝热、DN10～DN50。

(6)仪表及传感器包含压力变送器、温度变送器、电磁阀、可燃气体探测器等。

2 运行阶段跟踪研究

2.1 研究主要内容

在设备引进前期，通过对一系列进场试验成果分析， LNG汽车在动力性能、驾驶性能方面与普通燃油汽车处于同一水平，完全能够满足工程建设施工要求；且其在平缓路段运输单价消耗优于普通燃油汽车；通过对LNG自卸汽车与普通燃油汽车尾气中有害气体排放含量分析可知，其NOx及CO的排放少，环保优势明显，若能在长隧道运输中，通过减少有害气体排放，将大幅度提高隧道空气质量，减少相关辅助设备和人力投入消耗。

在运行阶段，主要对进场试验研究内容进行进一步校核，以确保研究成果的可靠性。主要对LNG环保自卸汽车进场研究试验中环保性结果是否与长期生产运行一致进行评估，同时，通过长时间运行统计，对其经济性进行核算。

2.2 环保性调研

后续跟踪阶段又进行多次尾气检测。随车辆使用时间延长，尾气排放各项数据均值有小幅增长，且车辆维护前后尾气排放有明显差异，在依照要求进行车辆保养的条件下，LNG汽车尾气排放情况优于普通燃油重卡，与进场试验结果基本一致。

此外，按照《四川省长河坝水电站施工期环境现状监测方案》要求，甘孜州环境监测站对该地区的地表水、大气、噪声现场采样并及时送回实验室进行分析。从中获取其大气质量检测结果进行LNG环保自卸汽车引进前后对比分析。受条件所限，大气质量监测主要监测因子为TSP。试验依照GB/T15432—1995《环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法》规范进行，每次连续监测5天，同滤膜采样，单次采样12 h，TSP试验监测结果见表1。

表1 TSP试验监测结果记录

考虑季度施工强度影响，对LNG环保自卸汽车引进前后各四个季度进行对比分析，可以得出，对于TSP值，LNG车辆引进后有小幅度改善。

2.3 经济性核算

运行阶段经济性核算主要通过统计一个较长时段内多辆LNG汽车与燃油汽车的运输量、运输里程、油(气)消耗情况，对LNG环保自卸汽车的实际运行单耗进行计算，从而获得其直接经济效益情况。

选定试验时段为2014年7月。LNG汽车在本工程中主要用于石料场石料运输，该月份为堆石填筑高峰时段。试验路段为江咀料场运输上坝道路，路线长12.5 km，主体运输道路为混凝土浇筑路面，路况良好。试验选取LNG汽车与燃油汽车分别统计并对比分析，具体情况见表2。

表2 LNG汽车与燃油汽车经济系数对比

通过抽选特征月份，对LNG汽车及燃油汽车经济性能对比分析，可以得出，LNG汽车直接经济效益比燃油汽车节约直接成本0.011 1元/(t·km)。经济性各方面情况与进场试验基本一致。

2.4 运行阶段研究成果总结

通过生产阶段试验分析可知，LNG环保运输车辆在爬坡能力、最高时速、其制动性、操控稳定性和平顺性等多方面与燃油汽车并无明显差别，与进场试验情况相符，LNG运输车辆在本工程较为平缓的下游江咀堆石料运输线路运输经济效益明显，每吨每公里比燃油汽车节约直接成本0.011 1元。

3 其他优势分析

3.1 安全性能

在安全性方面，LNG环保自卸汽车在工程施工过程中的推广应用也有着以下明显优势：

(1)LNG为-162 ℃深冷液体，工作压力0.8 MPa，携带安全。在控制技术上和设备要求上与CNG相比要求低。

(2)LNG比重小，在挥发时与空气对比轻，一旦泄露不易聚集，能很快在高空飘散。

(3)LNG爆炸极限窄，一般难以在高空中达到爆炸条件，与现在推广应用的CNG相比工作压力等级低。

总体来说，LNG作为车用燃料，较普通燃油汽车更加安全。

3.2 运储性能

LNG密度为0.47×103 kg/m3，体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。LNG储存效率高，占地少，投资省。

4 结 语

LNG环保自卸汽车在长河坝工程中的推广应用研究，在公司科技进步奖评比中获公司科技进步二等奖，本次系列研究实验成果表明了 LNG环保运输车辆在动力性、驾驶性方面与燃油汽车并无明显差别，完全能够满足本工程土石坝高强度、连续运输施工要求。同时，LNG环保自卸汽车在环保性能和经济性能方面的表现更为优越，平缓路段运输较普通燃油车成本优势明显，可降低成本约0.053元/(t·km)，在长隧道运输中，通过减少有害气体排放，将大幅度提高隧道空气质量，减少相关辅助设备和人力投入消耗。此外，LNG自卸汽车具有安全性能高及运储效率高、投资省的特点。综合考虑，LNG环保自卸汽车具有驾驶性能可靠、经济及环保效益明显，安全性能高特点，值得在大型水利工程土石方运输中推广应用。

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