车用液化天然气技术有望破解能源危机
2006-3-21中国新能源网
    现在,随着汽车拥有量的日益增加,汽油需求也越来越大,石油储量却越来越少,造成能源危机越来越严重。人们在寻求新能源、新技术来改变危机。因此人们研制出燃气汽车、太阳能汽车、燃氢电池汽车等等。燃气汽车主要是以天然气为燃料,供汽车行驶使用,其关键技术是燃气的携带问题。目前开发比较成功的是压缩天然气汽车,即将天然气压缩20倍左右,装进一个储气罐里,安装在车的后备箱里,汽车发动机前再增加相应的燃气设备,这样一辆燃气汽车就改装成功啦。每辆汽车改装费大概需要3000-5000元。但由于其行驶距离有限,最多只能行驶100公里,并且加气站的建设要受天然气管道的限制,不能象加油站那样很方便建站,因此目前改装的燃气车主要是城市里的出租车、公交车,还无法大规模的推广应用。太阳能汽车和燃氢电池汽车据报道现在已有样车制造出来,车速和行程里数据说还不错,但估计是汽车成本过高,难以批量生产,或者还有什么技术障碍,总之始终没见推出其产品。
  因此,人们又在研制怎样利用液化天然气,即将天然气降低到-162℃、液体状态。其体积就会缩小625倍,这样天然气的大型运输问题就解决了。其技术原理是这样的,用一个双层的保温罐,中间填充保温材料并抽成真空,内层镀上水银,经过多级保温处理,基本能保持其-162℃的温度。这样的储气罐内压力很小,运输也很安全。事实上绝热层并不能完全杜绝热交流,每天还会有2%左右的液化气升华,实际操作中是把这部分气体通过排气阀排到大气中,因为液化天然气运输多是在旷野或者大海上,不会有什么危险,这个问题也算是基本解决了。
  但是,问题出在汽车携带的小型储气罐上,现在申请的很多车载储气罐专利,其原理是和大型液化气运输罐是基本一样的,都设计有隔热层,防爆开关,减压开关,只是体积小的多,安装在汽车的后备厢里。但是问题同样是隔热层不能完全禁止热交流,每天大约有2%左右的液化气升华为气态气,内压会不断升高,如果把这部分气体排放到大气中,就会产生危险,因为小汽车多是停放在居民区或车库里,搞不好就有发生爆炸或烧伤事故。如果不排放,内压持续上升也会有爆炸的危险。
  另外,汽车在行驶当中又出现了第二个问题,因为液化天然气是-162℃的,其转化为气态天然气的速度是很慢的,很容易导致跟不上汽车使用的情况,这样就会出现熄火现象。而以前申请的专利往往忽视了这一块,让液化天然气的阀门直接和供气管相连,没有给予液化天然气足够的时间和空间让其汽化。这样隐患就很多,或者是因为来不及升华造成供应不上,导致熄火,或者是以液态的方式直接进入化油器,喷射进活塞,这样就跟燃烧汽油没有区别了,无法显示气体燃料的优势。另外在停车期,滞留在输气管内的液态天然气很容易升温汽化,输气管中的压力就会升高,也会有爆炸的可能性,或者损坏输气管。总之,液态天然气使用起来性能很不稳定,给司机师傅带来了很多麻烦。
  第三,液态罐中的液体在抽取过程中要防止热对流,即在使用液态天然气时阀门要及时打开,不需要时阀门要及时关闭,而这是我们普通采用的球阀、螺旋阀门所无法做到的,其关闭无法实现自动化,如果长期打开着,溢出的液体就会太多,造成供气管压力升高,更为可怕的是热量会从阀门口进入恒温罐内部,迅速吸收热量。使其它保温设计形同虚设,导致液体汽化,内压迅速升高。
  以上三方面的原因,是液化天然气的技术不成熟的地方,这些不成熟的地方,直接导致其无法大面积推广,现在应用尚不如压缩天然气。但是越来越严重的能源危机,要求我们必须打破这些技术屏障。
  为此,我们成功的设计出复合罐,利用模糊技术,解决了液化天然气容易升华的问题,最终解决了液化天然气利用的瓶颈性问题。汽车携带比较方便,运行比较平稳,加气站建设相对容易、分散。该项技术能促使液化天然气真正的登上历史的舞台,能源危机有望缓解。
  现在液化天然气利用现状是:在国际上,壳牌公司已用大型的海轮运输液化或固体天然气,我国也在跟进这种海运业务,天然气液化技术已非常成熟,属于壳牌公司90年代的专利技术。目前新疆也有一家公司在开展液化天然气运输业务,不过是丛新疆运往广州,走的是陆运。这些公司开展的都是液化天然气大型运输业务,这从一个侧面说明天然气液化增加的成本并不多,否则这样运来运去再加上液化成本就会因为价格太高失去买家。但是目前把它直接运用到汽车上国内还没有,其原因可能是以前的技术不成熟;或者是以前国内能源供应充足,对此方面的技术不关心;或者配套建设比较庞大,实施比较困难。例如加气站建设投入比较多等等。美国在70年代的能源危机之后,积极寻找替代能源,其液化天然气和压缩天然气的使用已占到能源总量的20%,技术发展比较早,技术也比较成熟,我国的压缩天然气技术有学习他们的可能。为什么没有学习他们的液化天然气技术,可能是美国那边做的也不太理想,也有可能是我们的拿来主义拿的很慢。
  另外,从国际上寻找新能源和替代能源的现状上来看,液化天然气(LNG技术)还是最佳的投资方向。氢燃料电池车虽说已制出了样车,车速和行程都不错,但一辆车大概造价需要300万元左右,技术虽没问题,价格离老百姓太远。这个价格能否降下来还是个疑问,因为这还是一项间接的利用氢能技术,同样还需解决氢气的液化、储存和携带问题,携带问题我们这项技术就能解决,但是液化问题不好解决。氢能作为能源在德国已经推广过,据说也建了不少液化站和加气站,但因为把氢气液化需要-252℃,-252℃与-162℃虽然相差了90℃,但是每差一度耗电量就成倍的往上翻,最终因为耗电量太大而得不偿失,被迫放弃了计划,后来德国又发展了风电,就是用风吹着带动减速器、电磁铁很笨重的那种,现在也达到国内总发电量的30%,德国人很牛,什么螃蟹都敢吃,难怪欧洲会成为思想家的摇篮。
  而利用天然气,从开采、运输到液化,都具很好的成本优势。燃烧天然气的汽车,改装费只有几千快钱,离老百姓的距离很近。天然气虽属于不可再生能源,但现在地球的储存量可供人类再利用50到100年,已有足够的时间让厂家去发挥了。这也为其他能源技术的发展和完善提供了时间上的缓冲,因此该项技术还是很具有潜质的技术。现在这项技术已申请了国家专利。希望有识厂家进行试制,达到预期效果后,再进入商业运行阶段。
  我们申请的这项专利,技术本身并不复杂,只涉及一般机械原理,需要制造液化天然气运输罐的厂家协助即可完成,试制阶段投入不算大,估计需要经费30到50万元。但是推广经费挺大,例如加气站建设,相关设备制造等等,需要雄厚的资金做支持,仍然是高投入,高回报的一个行业,因此有兴趣的厂家要投资还需慎重考虑。
  (专利申请名:车用液化天然气复式燃料罐;申请号:200520118283.6;发明人:王登祥)
     
    
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