压缩天然气

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压缩天然气是一种由汽油制成的燃料气体,主要由甲烷(CH4)组成,压缩到其在标准大气压下所占体积的1%以下。它以20–25MPa(2,900–3,600psi)的压力储存和分布在硬质容器中,通常呈圆柱形或球形。 压缩天然气用于经过改装的传统汽油/内燃机车辆,或专门为CNG使用而制造的车辆:单独使用(专用),使用分离的液体燃料系统以扩大范围(双燃料),或与另一种结合使用燃料(双燃料)。可代替汽油(汽油...

压缩天然气

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压缩天然气是一种由汽油制成的燃料气体,主要由甲烷(CH4)组成,压缩到其在标准大气压下所占体积的1%以下。它以20–25MPa(2,900–3,600psi)的压力储存和分布在硬质容器中,通常呈圆柱形或球形。

压缩天然气用于经过改装的传统汽油/内燃机车辆,或专门为CNG使用而制造的车辆:单独使用(专用),使用分离的液体燃料系统以扩大范围(双燃料),或与另一种结合使用燃料(双燃料)。可代替汽油(汽油)、柴油液化石油气(LPG)。CNG燃烧产生的不良气体比上述燃料少。与其他燃料相比,天然气在发生泄漏时造成的威胁较小,因为它比空气轻,并且在释放时会迅速分散。生物甲烷—可以使用来自厌氧消化垃圾填埋场的精制沼气

为了应对高昂的燃料价格和环境问题,压缩天然气已被用于汽车人力车、皮卡车、公交和校车以及火车。

燃料储存容器的成本和位置是更广泛/更快地采用CNG作为燃料的主要障碍。这也是为什么市政府、公共交通车辆是它最明显的早期采用者,因为它们可以更快地摊销投资于新燃料(通常更便宜)的资金。尽管存在这些情况,世界上使用CNG的汽车数量仍稳步增长(每年30%)。现在,由于行业的稳定增长,这种燃料储存缸的成本已经降低到一个更可接受的水平。特别是对于CNG1型和2型气缸,许多国家能够制造可靠且具有成本效益的气缸以满足转换需求。

压缩天然气的用途

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机动车辆

巴西加油站的CNG泵主条目:天然气汽车

到2011年,全球共有1480万辆天然气汽车(NGV),其中伊朗(407万辆)、巴基斯坦(285万辆)、阿根廷(207万辆)、巴西(170万辆)和印度(1.1百万),亚太地区以570万辆NGVxxx,其次是拉丁美洲,拥有近400万辆汽车。

一些汽车和汽车制造商,例如菲亚特、欧宝/通用汽车、标致大众、丰田、本田等,都销售双燃料汽车。2006年,菲亚特SienaTetrafuel被引入巴西市场,配备1.4升FIRE发动机,可使用E100、E25(标准巴西汽油)、乙醇和CNG。

任何现有的汽油车都可以转换为双燃料汽油/CNG车。授权商店可以进行改装,包括安装CNG气缸、管道、CNG喷射系统和电子设备。安装CNG转换套件的成本在乘用车和轻型卡车上通常高达8,000美元,通常用于每年行驶数英里的车辆。CNG的成本比汽油低50%,排放量比汽油低90%。

机车

压缩天然气机车由几条铁路运营。的纳帕谷葡萄酒列车成功改装一个内燃机车至2002年之前,压缩天然气运行该转换后的机车被升级以利用计算机控制的燃料喷射系统在2008年5月,并且现在是纳帕谷葡萄列车的主要机车.秘鲁的FerrocarrilCentralAndino,自2005年以来一直在货运线上运行CNG机车。CNG机车通常是柴电机车改用压缩天然气发电机而不是柴油发电机来产生驱动牵引电动机电力。一些CNG机车只有在需要动力时才能够选择性地点燃气缸,从理论上讲,这使它们比传统柴油发动机具有更高的燃油效率。CNG也比汽油或柴油便宜。

天然气运输

压缩天然气用于使用CNG运输船通过海上中距离运输天然气,尤其是在管道或LNG基础设施不完善的情况下。在短距离内,海底管道通常更具成本效益,而对于较长距离,液化天然气通常更具成本效益。

压缩天然气的优势

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  • 天然气汽车的维护成本低于其他碳燃料动力汽车。
  • 压缩天然气燃料系统是密封的,可防止燃料因溢出或蒸发而损失。
  • 延长润滑油的使用寿命,因为CNG不会污染和稀释曲轴箱油。
  • 作为一种气体燃料,压缩天然气在空气中容易且均匀地混合。
  • CNG不太可能在热表面上点燃,因为它具有高自燃温度(540°C)和窄范围(5–15%)的可燃性
  • 压缩天然气动力汽车被认为比汽油动力汽车更安全。
  • 污染更少,效率更高:
    • CNG燃烧时直接发射显著污染少比汽油或油(例如,未燃烧的碳氢化合物(UHC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOX),氧化物(SOX)和PM(微粒物质))。例如,使用汽油运行100公里的发动机会产生22公斤的二氧化碳2,而在CNG上行驶相同距离时仅排放16.3公斤的CO2.
    • 从加利福尼亚管道天然气压缩的CNG的生命周期温室气体排放量为67.70克CO2-CARB(加利福尼亚空气资源委员会)的每兆焦耳(gCO2e/MJ)当量,比该市场的平均汽油燃料(95.86gCO2e/MJ)低约28%。
    • CARB发现,从垃圾填埋场沼气生产的CNG在所分析的所有燃料中温室气体排放量最低,在低碳燃料标准中的值为11.26gCO2e/MJ(比传统汽油低88%以上)于2010年1月12日生效。
    • 由于二氧化碳排放量较低,改用CNG有助于减少温室气体排放。然而,天然气泄漏(在直接使用以及燃料的生产和输送中)代表了温室气体排放的增加。CNG在整个燃料生命周期内减少温室气体排放的能力将取决于天然气的来源和它所替代的燃料。

压缩天然气的缺点

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与传统的汽油动力汽车相比,压缩天然气汽车需要更多的燃料储存空间。由于它是一种压缩气体,而不是像汽油这样的液体,因此CNG为每个GGE(汽油加仑当量)占用更多空间。然而,用于储存压缩天然气的气缸占用了汽车后备箱或皮卡车的车厢中的空间,该皮卡车已被修改为额外使用CNG运行。这个问题解决了车辆的车身下安装气缸工厂建成CNG汽车,自由离开干,例如,菲亚特Multipla,新的菲亚特熊猫,大众途安EcoFuel汽车,大众开迪Ecofuel,雪佛兰出租车,在秘鲁等国家销售。另一种选择是安装在屋顶上(通常在公共汽车上),但这可能需要进行结构修改。2014年,(丹麦技术研究所)对欧6重型车辆的压缩天然气和柴油测试表明,CNG具有更高的燃料消耗、相同的噪音和CO2和颗粒物的产生,但NOX排放量更低。

压缩天然气“从井到轮子”泄漏到环境中是公认的气候变化因素。根据环境保护基金及其合作伙伴的研究,“假设EPA对泄漏率的估计,压缩天然气(CNG)燃料汽车不是应对气候变化的可行策略,因为天然气生产、输送基础设施和为了使轻型CNG汽车成为一种可行的短期气候战略,甲烷泄漏量需要控制在天然气总产量的1.6%以下(大约是目前从井到轮子的一半——注意与好去城市)。”

未燃烧的甲烷作为天然气泄漏是一个重大问题,因为甲烷是天然气的主要成分,是一种强大的、短寿命的温室气体。它捕获能量的能力是二氧化碳(CO2)的100倍以上2),人为气候变化的主要贡献者。根据环境保护基金的报告“甲烷排放对气候的影响”,考虑到其随着时间的推移转化为二氧化碳时,其综合重量的影响在20年后是84倍,在100年后是28倍。

压缩天然气

与其他天然气燃料的比较

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压缩天然气经常与LNG(液化天然气)混淆。两者都是天然气的储存形式。主要区别在于CNG储存在常温高压下,而LNG储存在低温和接近常压下。在各自的储存条件下,LNG是液体,CNG是超临界流体.与LNG相比,CNG的生产和储存成本较低,因为它不需要昂贵的冷却过程和低温罐。然而,CNG需要更大的体积来储存相当于汽油的能量,并且需要使用非常高的压力(3000至4000psi,或205至275bar)。因此,LNG通常用于在船舶、火车或管道中远距离运输天然气,在这些地方将天然气转化为CNG,然后再分配给最终用户

天然气正在实验性地以较低压力储存在称为ANG(吸附天然气)气缸的形式中,在35bar(500psi,天然气管道中的气体压力)下,它被各种海绵状材料吸附,例如碳和MOF(金属有机框架)。燃料的储存能量密度与CNG相似或更高。这意味着车辆可以从天然气网络中补充燃料而无需额外的气体压缩,燃料缸可以更薄,并由更轻、更弱的材料制成。

可以将ANG和CNG技术混合使用,以提高天然气储存容量。在这个被称为高压ANG的过程中,高压CNG罐充满吸收剂,例如活性炭(一种具有高表面积的吸附剂),并通过CNG和ANG机制储存天然气。

压缩天然气有时会与氢气(HCNG)混合,这会增加燃料的H/C比(氢/碳比),并使其火焰速度比压缩天然气高出八倍。

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词条目录
  1. 压缩天然气
  2. 压缩天然气的用途
  3. 机动车辆
  4. 机车
  5. 天然气运输
  6. 压缩天然气的优势
  7. 压缩天然气的缺点
  8. 与其他天然气燃料的比较

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