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天然气CNG的属性

      
天然气CNG的属性
天然气CNG的属性
天然气CNG的属性
2.2、天然气的特性
2.2.1、比重
常温、常压下的甲烷、天然气比重以及与空气比重的比值
单位 比重 与空气比重的比值
甲烷 kg/m3 0.71 55%
天然气 kg/m3 0.78 60%
天然气比重小于空气,当从储存容器、管道中泄漏出来后,天然气将向上移动,扩散到空气中。
2.2.2、热值
热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量,分为高热值和低热值。
天然气主要成分的热值:
成分 高热值104(kJ/kg) 低热值104(kJ/kg)
甲烷 5.55 5.01
汽油的低热值为4.44×104kJ/kg。天然气的单位重量热值高于汽油。按体积计量计算,1立方米天然气的热值高于1升汽油的热值。
2.2.3、沸点
在常温、常压下,天然气为气体状态;
甲烷的沸点-162℃,在此温度以上,天然气呈气态。由于非常低的沸点,天然气非常难于液化,一般采用气体状态储存和输送天然气。
2.2.4、颜色、味道和毒性
甲烷(天然气)是一种无色、无味的物质,且没有毒性;
天然气在空气中的浓度较高时,对人体有一定的麻醉作用。
为便于识别其在空气中的存在,在生产过程中添加了少量的臭味剂(硫醇、硫醚等物质)。
2.2.5、点火极限
气态的天然气与空气形成混合气,混合气浓度在一定范围内时能够被点燃、燃烧,超过这个范围将不能被点燃,这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。
天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。
2.2.6、理论空燃比
单位重量(或体积)燃料完全燃烧需要的空气重量(或体积)即为该燃料的理论空燃比。
汽油、甲烷的(重量)理论空燃比分别为14.7:1、16.7:1。
相同质量的燃料完全燃烧,天然气需要更多的空气。
按照体积计算,天然气的理论空燃比约为10:1。
2.2.7、辛烷值
辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力,辛烷值越高,表示抗爆性越好,发动机可以采用更高的压缩比。
目前使用的汽油辛烷值一般为90、93。
天然气的辛烷值一般在120~130之间,其抗爆性要好于汽油。
2.2.8、自燃温度
在没有外界火源的条件下,由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度变化而引起天然气自行着火燃烧,天然气自行着火燃烧的*低温度即为自燃温度;
天然气的自燃温度为732℃;汽油的自燃温度为232~482℃;较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。
2.2.9、起燃方式:
天然气自燃温度高,难于压燃,适宜外火源点燃,同时高的辛烷值,适合在较高的压缩比下点燃工作。
天然气在汽车上使用一般采取两种方式工作:
在天然气单燃料或两用燃料车上,采用电火花点燃的工作方式;
在柴油/天然气双燃料车上,在天然气工作时,一般喷射少量的柴油,利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。
3、车用天然气的质量要求
项目 质量指标
高位发热值(MJ/m3) >31.4
硫化氢(H2S)含量(mg/m3) < 15
总硫(以硫计)含量(mg/m3) < 200
*尘埃含量(mg/m3) <15
*尘埃微粒直径(μm) <10
二氧化碳(CO2)含量V/V < 3.0
*氧气(O2)% < 0.5
*含水量(mg/m3) 一般地区<16,冬季温度在-20℃~-40℃时应<10。
水露点℃ 在汽车驾驶的特定区域内,在*高压力下,水露点不应高于-13℃,当*低温度低于-8℃,水露点应比*低气温低5℃。
“*”:目前未列入国家标准
4、压缩天然气汽车的特点
压缩天然气汽车储存的天然气量相对较少,且储存容器的重量造成整车重量增加很多。但在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能使用CNG,又能使用汽油的两用燃料车目前广泛使用,这种方式改装方便、成本低,但整车性能下降较多。
4.1、排放性能:
天然气作为一种气体燃料,与空气混合更均匀,燃烧更加充分,排放的CO、HC等有害物质更少;其他一些没有受排放法规控制的有害成分(如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少;
在所有碳氢燃料中,天然气的碳氢比小,碳与氢的比例为4:1,CO2排放量比汽油少25%左右,有利于保护全球的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性,将天然气确定为真正的清洁燃料而加以推广使用。
4.2、经济性:
维护费用:天然气不会稀释润滑油,燃烧后没有积碳,可减少发动机磨损,延长润滑油更换周期,维护保养费用低,延长发动机寿命;
燃料费用:按1立方米天然气相当1.1升汽油计算,可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料,可大大降低燃料费用。
4.3、动力性:
目前的CNG车基本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车,发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动,因而造成使用CNG时发动机的动力性能没有得到充分发挥;
天然气的理论空燃比为10:1,在进入发动机时,天然气将占有约10%的体积空间,导致吸入发动机的空气量减少约10%,进气效率下降,从而引起动力性的下降;
天然气性质稳定,燃烧速度慢,点燃需要更多的能量;
与使用汽油相比,使用CNG时的动力性约下降15%左右。
4.4、安全性:
系统的每一个部件的设计、生产、检验充分考虑了安全性:
储气瓶必须是指定的专业厂家生产;
储气瓶的承压能力是CNG工作压力的数倍;
每一个储气瓶出厂之前必须100%进行安全检验;
储气瓶发上设有安全阀、手动截止阀,保证安全使用和便于维护;减压器上设有安全阀,保证在系统出现故障时的安全性;
天然气性质稳定,密度小,自燃温度温度高,安全性好于汽油燃料。
国内外的使用经验表明,因CNG系统发生的安全事故要远低于汽油车、柴油车。
4.5、续驶里程:
压缩方式储存天然气,储存燃料的能量密度低,相同体积的储存容器,续驶里程仅相当于汽油的1/4,且储存容器的重量大,导致整车自重增加。对于小型车,在设计时考虑到自重增加的限制,以及车上有限的空间,不允许安装过多的天然气储气瓶,所以使用天然气的续驶里程较少。
5、压缩天然气在车辆上的储存
常温、常压下的天然气密度非常低,为有效的储存天然气,一般采用压缩方式储存天然气,以提高天然气的储存量。汽车上使用的CNG的*高压力为20MPa(相当于将天然气压缩200倍)。
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