[论文]晋城矿区推广油气两用汽车探讨

[论文]晋城矿区推广油气两用汽车探讨 晋城矿区推广油气两用汽车探讨 ,晋城煤业集团技术中心 董永师 晋城 048006, 摘 要 本文介绍了国内外油气两用汽车,CNG,的技术发展状况～分析了煤层气做汽车燃料涉及的技术、设备和经济、政策等问题～对晋城矿区推广油气两用汽车进行了初步探讨。 关键词 煤层气 CNG汽车 探讨 煤层气是与煤共生的可燃性气体，俗称瓦斯，又称非常规天然气。煤层气的甲烷含量达90%—95%，是一种无毒的清洁燃料，燃烧不产生硫化物，可以用做压缩天然气(CNG—Compressed Nature Gas)汽车的燃料。 1 CNG汽车概述 CNG汽车技术是指将天然气(煤层气)压缩到20.3Mpa，装入储气瓶供汽车发动机作为燃料使用的技术。天然气(煤层气)做汽车燃料，具有对空气污染小，运营成本低，抗震抗暴性能好，安全方便等优点，其经济效益和社会效益都十分显著，正日益受到世界各国的重视。 1.1 CNG汽车改装原理 CNG汽车采用定型的汽、柴油车改装，在保留原车1 2 3 4 5 供油系统的基础上，增加一套“车用燃气装置”，可燃 用天然气(煤层气)，也可燃用汽、柴油。其改装部分6 由以下3个系统组成(示意图见图1):13 7 9 ?储气系统 主要有充气阀、高压截止阀、储气瓶、 高压管线、接头、压力表以及气量表等组成。10 8 12 11 1 ?供气系统 主要有一级减压器、二、三级减压器图1 双燃料汽车油路、气路、电路示意图 以及混合器组成。 1 充气阀 2 储气瓶 3 截止阀 4 高压电磁阀 ?油气燃料转换系统 主要采用了燃料转换开关。5 减压调节器 6 动力调节阀 7 混合器 8 化油器 9 空滤器 10 油泵 1.2 CNG汽车供气系统的工作原理11 油路电磁阀 12 油箱 13 油气燃料转换开关 车用压缩天然气供气系统的工作原理:储气瓶在加气站充入 20 MPa的合格压缩天然气，球阀打开后，高压气体通过过滤器，除去天然气中带有的固体杂质，以避免天然气中杂质对后面元件的损坏。高压气体随后进入第一级减压器，经一级减压后压力降为 0.5—0.8 MPa。由于此级减压节流很大，易使气体降温甚至产生冷冻现象;为此，在一级减压上设置加热进出水管，利用发动机循环冷却水对一级减压器进行加热，以避免气体温度过低。从一级减压器出来 的气体再直接进入二、三级减压器，气体压力降为0—1.25 1 2 3 4 5 kPa，接至安装在化油器上的空气混合器，与经过空气过 滤器出来的空气相混合。其混合空燃比约为9?1—12?1， 并随油门开度变化，供入适量最佳空燃比的混合气。10 9 8 7 6 1.3 CNG汽车对气源的要求 11 12 煤层气做汽车燃料技术指标要达到以下几点:? 含33水量低于8mg/m;? 含硫量低于20mg/m;? 甲烷含量图2 CNG加气站流程示意图 高于90%，浓度越高改装车功率下降越小。1 气源 2 过滤器 3 气压表 4 主气阀 5 干燥器 6 气体收集器 1.4 加气站工艺介绍 7 恒压阀 8 压缩机 9 止回阀 CNG加气站主要有固定式、移动式、橇装式和子母站10 储气库 11 控制板 12 售气机 式。 其主要功能是将气加压到25Mpa贮存，以20Mpa的 压力给CNG汽车加气，其设备包括:压缩机，脱硫、 脱水装置(根据气体成分选配)，储气库，售气机等。固定式加气站工艺流程图见图2。 2 CNG汽车发展概况 2.1 压缩天然气做汽车燃料发展概况 天然气做汽车燃料，始于第一次世界大战期间。二十世纪30年代，意大利率先采用压缩天然气做汽车燃料，开始了CNG汽车的发展。随着汽车保有量的增加，人们对石油资源危机感的增强，天然气资源的开发及对环保的重视，世界各国加快了CNG汽车的发展与技术进步，并得到了广泛的推广应用。目前世界上已有50个国家和地区推广应用CNG汽车，到1999年底，数量已达130万辆。 我国于1958年开始研究开发天然气汽车，并于1966年成功改装了两辆CA10H型汽车。1986年四川石油管理局南充机械厂组织人员再次着手该技术的研究工作，开发出了NCNG型车用燃气装置，四川西恩基机电有限公司与重庆建筑大学合作，研制开发了汽油、天然气双燃料燃气装置，一汽集团和中国石油勘探设计院机械所合作，研制开发了柴油、天然气双燃料燃气装置，陕西省西安航天华洁机电有限责任公司也研制了SZT系列汽油、压缩天然气转换装置。重庆益民机械厂和北京天海钢瓶厂研制出高压储气瓶，西安向阳气瓶有限责任公司也研制开发了NGT系列复合材料气瓶。重庆气体压缩机厂和蚌埠压缩机厂研制开发了车用天然气压缩机系列产品。四川和重庆有多家单位从事天然气汽车的生产、改装工作，为天然气汽车的发展创造了有利条件，到2001年年底我国天然气汽车已近10000辆。 2.2 煤层气做汽车燃料发展概况 根据压缩CNG汽车对气体的要求，地面垂直钻井抽放的煤层气可满足CNG汽车的燃用，而从矿山井下抽放的煤层气甲烷浓度较低，做汽车燃料需要提纯，鉴于提纯成本高，我国还试验成功了中等浓度的煤层气汽车。1987年原焦作矿务局用A101B型汽车改装燃用甲烷浓度高于80%的煤层气进行了实验，获得了成功。原芙蓉矿务局用甲烷浓度为35%—40%的煤层气做汽车燃料，在他们改装的CQ—643型客车上实验，也获得了成功，该局的公共汽车已实现了煤层气代汽油的改造。 2.3 国家有关政策 1998年初国务院有关15个部门共同组成“全国天然气汽车工作协调领导小组及办公室”，选择北京、哈尔滨、西安、成都等九城市为示范城市，先后颁布了燃气汽车和加气站标准，出台了一系列具体扶持，这将有力推动我国天然气汽车的发展。 3 晋城矿区推广CNG汽车探讨 3.1 可行性分析 (1)技术可行性分析 CNG汽车技术包括气源净化处理技术、汽车改装技术、加气站技术、CNG的储存技术及CNG汽车检测技术，国外均已完善配套，已推广应用60多年。近几年来，我国CNG汽车技术也有了长足的发展和进步，已基本配套。 (2)气源可行性分析 2晋城矿区位于沁水盆地东南部，是煤层气储量最丰富的地区之一，在348km的可采矿区，煤层气 333储量为534亿m，可采储量达358亿m左右。晋城煤业集团现在每天可抽放近2万m高浓度(甲烷含量95%以上)的煤层气，完全符合CNG汽车燃用要求。如果每车每天行驶200km，可满足500辆CNG汽车使用。 (3) 经济效益可行性分析 ?加气站经济效益分析 3建设可供200辆车加气(10000m/d)规模的母站和供50辆车加气子站，母站采用ARIEL公司生产 3的橇装设备(包括排量为480NM/hr的压缩机，PLC自动控制系统、风冷冷却系统、回收罐等)，进口带温度补偿、顺序加气的双枪加气机，选用国产高压储气瓶、国产DT-F600?型双塔交换再生干燥器、国3产活性炭介质的脱硫过滤器;子站采HURRIANCE公司生产的排量为350Nm/hr的压缩机、进口带温度补偿、顺序加气的双枪加气机、PLC自动控制系统和国产高压储气瓶，2套拖车采用国产10t平板拖车配国产高压储气瓶。建站固定资产投资估算为1081.17万元，总投资(含固定资产投资、投资方向调节税、流动资金和建设期贷款利息)估算为1119.8万元。 33如果原料气价按0.7元/ m，售气价1.75元/ m，电费0.41元/kWh，人员工资16000元/年•人(定员19人)，折旧费64.59万元/年(折旧年限15年)，修理费0.59万元/年(固定资产原值的3%)，管理费5000元/年•人，销售费用按销售收入的0.5%计算，税后财务内部收益率为15.7%，财务净现值为197.51万元，税前财务内部收益率为21.38%，财务净现值为531.87万元，税后投资回收期为6.63年，税前投资回收期为5.44年(包括建设期)，投资利润率为15.4%(税前)，投资利税率为21.43%(税前)。 ?改装车经济效益分析 中型车改装费10000元/辆，按每天行驶200km，百公里耗油22.5L，油价2.5元/L，百公里耗气 324m，每天节约燃料费用28.5元，每年(300天)节约燃料费用8550元;小型车改装费6500元/辆， 3按每天行驶200km，百公里耗油8L，百公里耗气8.3 m，每天节约燃料费用10.95元，每年(300天)节约燃料费用3285元。 3.1.4 政策可行性分析 我国已出台了多项保护大气环境、防止污染的措施和法规，汽车的尾气排放超标现已成为中国城市的最大污染源，绿色环保车已成为今后市政建设发展重点，煤层气汽车完全符合节能环保要求，具有良好的发展前景。 3.1.5 市场可行性分析 我国油价已与世界并轨，正准备出台费改税政策，无形中提高了油价，如果对绿色环保型汽车给予一定的政策扶持，改装车的积极性和市场更大，晋城矿区拥有机动车大约1200多辆(晋城市有3000多辆)。晋城地区的公交系统、出租行业、市政、环保系统等单位的车辆均可改为油气两用车。 3.2 推广CNG汽车 3.2.1 示范项目 根据晋城矿区煤层气生产状况和实际情况，在晋城矿区推广CNG汽车，首期示范项目需要建2个煤层气加气站(母站、子站各1座)，母站位于煤层气产地潘庄，子站位于集团公司机关附近，供200辆汽车加气(母站供150辆、子站供50辆)，改装200辆汽车(中型140辆、小型60辆)。 3.2.2 推广应用 在首期示范项目的基础上，为了更好地推长治市 广应用CNG汽车，加气站的数量和地理分布显 得尤为重要，选择加气站的地理位置应该考虑晋长二级路 汽车加气进出方便，距离交通主干线不易太 远，加气站的安全性也非常重要。此外，加气高平市 站的数量应根据本地区未来CNG 汽车数量和潘庄 发展需求选择合适，在晋城地区可以在晋城市晋城煤业集团 阳城 客运中心附近建一座日加气能力200辆 3晋城市 (5000m/d)的子站，保证各路公交车和部分晋阳高速路 中、小出租车的加气，在潘庄地区建一个较大 图3 晋城地区推广CNG汽车布站示意图 型加气母站，既可满足子加气站需求，又可为 注:1. ?固定加气站所在地 2.?子站、移动加气站所在地 潘庄、寺河矿区的企业、客运车辆加气，在高 平、阳城的国道边也可采用移动加气站或子站 方式满足部份车辆的需求。 参考文献: 1、《煤层气综合利用调研报告》，晋城煤业集团技术中心 2、《晋城煤业集团煤层气开发利用发展规划》，晋城煤业集团煤层气开发利用办公室 3、《晋城煤业集团推广煤层气汽车实施方案》，晋城煤业集团技术中心