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1、LNG作运输工具燃料 一、LNG汽车对于传统汽车燃料给环境尤其是城市大气造成的污染，许多国家除了采取加强产业技术升级、严格排放法规等措施外，还积极开展清洁燃料汽车的开发和推广工作。目前已经在天然气、燃料电池、醇类燃料、氢能、太阳能等领域取得了丰硕的成果。相比之下，天然气汽车技术的发展尤其引人注目。在几十年的发展过程中，完成了从机械控制到电子控制，从进气道预混供气到电喷供气甚至缸内直喷供气的技术升级。根据不同的燃料存储形式，天然气汽车(NGV)又分为压缩天然气汽车(CNGV)、液化天然气汽车(LNGV)和吸附天然气汽车(ANGV)，其中CNGV的车用系统发展比较成熟和完善，LNGV在20世纪90
2、年代也已开始小规模推广使用。从使用效果来看，LNGV弥补了CNGV的许多不足之处，具有良好的推广应用价值。目前我国的大气污染情况相当严重。据国家环保局的数据，全国660个大中城市的大气环境检测结果显示，大气环境质量达到国家一级标准的仅有1%，而其中汽车排放是城市大气污染的重要因素。推广和应用天然气汽车(NGV)是解决严峻的排放形势的一个很好的途径。1998年1月，全国燃气汽车工作协调领导小组提出了我国发展燃气汽车的工作设想和实施建议；同年7月，选出了北京、上海、重庆等12个城市作为推广天然气汽车NGV的实验示范城市。从趋势上看，NGV作为解决石油资源短缺和改善汽车排放的有效手段，将在我国得到更
3、进一步的应用和推广。然而，众所周知，天然气作为汽车燃料的一个主要缺陷是体积能量密度太低。1L汽油燃烧产生的热量是34.8MJ，而1L标准状态下的天然气燃烧得到0.04MJ的热量，仅为汽油的0.11%。因此，在车用储罐有限的容积内存储足够量的天然气，使得其一次充气的行驶里程达到可令人接受的范围，是将天然气用作汽车燃料的一个前提条件。车用天然气的储气技术因而得到了高度的重视。根据美国气体联合会(AGA)的数据，美国能源部(DOE)在1999的财政年度里，拨出2760万美元用于NGV的研究，其中优先发展的研究项目之一，就是更高性价比的NGV储气技术。解决体积能量密度低的最简便途径，是采用压缩天然气(
4、CNG)。典型的CNG操作压力在16.50.34MPa之间，更先进的可达20.70.17MPa之间，该压力下其体积比可达230，所对应的体积能量密度约为汽油的26%。由于天然气压缩技术的简单易行，CNGV的发展已比较成熟。同时，它在运营与维护管理方面，与汽油汽车相比也有一定优点。按美NGV联合会(NGVC)1999年7月的统计数据，与3.79dm3(1Usgal)汽油等值的CNG的平均价格为89美分，比同体积汽油或柴油的价格便宜20%25%。虽然CNG用作汽车燃料的技术成熟，燃料价格、操作、维修等方面也有优势，但是CNG汽车的市场份额并不大，主要原因是CNG储气方式的不足。因为CNG储气的特点
5、，其一次加注行驶的距离短。CNG汽车进入商业运输，需要建设足够数量的CNG加注站。投资巨大，风险不小。LNG的体积能量密度约为汽油的72%，为CNG的两倍多，因而LNG汽车的行程远。而且因为天然气在液化前必须经过严格的预净化，LNG中的杂质含量远低于CNG，这为汽车尾气排放满足更加严格的标准创造了条件。LNG燃料储罐在低压下运行，避免了CNG采用高压储罐的潜在风险，同时也减轻了容器自身的质量。储存相同质量的天然气时，LNG的体积能量密度最高，储罐的压力最低，质量最小，LNG是一种比较理想的汽车燃料储存方式。这些优势使LNG汽车成为天然气汽车的重要发展方向。车用LNG的冷能利用有两种方式：动力利
6、用和制冷利用。动力利用就是将LNG加压升温气化，推动叶轮对外作功，热源是空气或内燃机的余热。制冷利用是利用LNG的冷能来液化一些低温气体，或提供汽车车厢使用的冷量。二、LNG为燃料的其他运输工具1. LNG机车为满足在大规模工商业区调车作业日益增长的需要而设计的完全以LNG为燃料的MKl200G型调车机车于1993年在美国MK公司诞生。该机车安装G3516型火花点火式涡轮增压中冷低排放V-16发动机，配用低温燃料箱、输送管路、气化器和控制系统等先进的液化天然气单燃料系统。LNG储备量为5300L，机车牵引功率895kW，最高速度112km/h，最低持续速度10km/h，最大持续牵引力267kN
7、。NOx排放量仅为0.3mg/(kWs)。MK1200G型机车的成功，已有联合太平洋铁路公司、圣菲铁路公司等美国著名铁路企业使用。除了单燃料LNG机车外，又出现了伯灵顿北方铁路公司、GM属下的EMD公司和GE公司分别开发的使用LNG和传统燃料的双燃料干线机车。2. LNG飞机世界上第一架以LNG为燃料的飞机在俄罗斯试飞成功，这是在图-154客机上研制的发动机型号为HK-89的图-156客货两用机，成为第一架用LNG为燃料，能长时间飞行的飞机。考虑到机场无法加注LNG燃料，飞机采用航空煤油一LNG双燃料系统，这样不仅燃料加注灵活，而且飞行中两种燃料系统可在5s内完成互换。当只用LNG作燃料时，实
8、际飞行距离2600km，同时用两种燃料时为3300kin。除了图一156客货两用机外，俄罗斯还开发了图-206型客机、图-330C运输机等使用LNG为燃料的飞机。3. LNG船舶世界上第一艘以LNG为燃料的渡轮，于2000年1月，由挪威一公司生产交付使用。该船共配有4台功率为675kW的液化天然气发动机，每台发动机直接带动一台发电机发电。采用电力推进系统，驱动双螺旋桨推进器。渡船在航行中，可以根据航速的需要，开动不同数量的发动机，提供多种功率选择，有利于节省燃料，提高燃料利用效率。挪威决定建造这种渡轮完全是出于环境保护的要求。该船的建造费用很高，约比传统的以柴油为燃料的渡轮高出30%。但若能批量建造，由其带来的环境效益将非常显著，同时造价也可相应降低。