LNG技术应用于港口牵引车的可行性分析

２０１２年　第６期　第３４卷总第２１６期　物流工程与管理　ＬＯＧＩ　ＳＴＩ　ＣＳ　ＥＮＧＩ　ＮＥＥＲｌ　ＮＧ　ＡＮＤ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　物流技术　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉ　ｓｓｎ．１６７４—４９９３．２０１２．０６．０１５　ＬＮＧ技术应用于港口牵引车的可行性分析　口杜明　，王雪萍　４３００６３）　（１．天津中燃船舶燃料有限公司，天津　３００４６１；２．武汉理２１＿－大学，湖北　武汉【摘要】文中对清洁燃料ＬＮＧ与传统燃料柴油作为汽车燃料在环保性、安全性、动力性等方面进行分析比较，　并且结合相关设备的实际情况，得出ＬＮＧ作为一种新型能源具有明显的优越性。　【关键词】ＬＮＧ；柴油；环保性；安全性；动力性　【中图分类号】Ｕ６５３　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１６７４—４９９３（２０１２）０６—００３７—０２　Ｔｈｅ　Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＬＮＧ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎ　Ｐｏｒｔ　Ｔｒａｃｔｏｒ　口ＤＵ　Ｍｉｎｇ’．ＷＡＮＧ　Ｘｕｅ－ｐｉｎｇ　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｂｕｎｋｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４６１；　２．Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｗｕｈａｎ　４３００６３，Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｃｌｅａｎ　ｆｕｅｌ　ＬＮＧ　ｉｓ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｈ　ｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｆｕｅｌ　ｄｉｅｓｅｌ　ａｓ　ａ　ｃａｒ　ｆｕｅｌ　ｉｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｎ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｒｅｌｔａｔｅｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＬＮＧ　ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｈａｓ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ＬＮＧ；ｆｕｅｌ　ｄｉｅｓｅｌ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓａｆｅｔｙ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　１　ＬＮＧ燃料的环保性分析　可见，用ＬＮＧ作燃料可有效降低酸雨的形成并且不易造　１．１　ＬＮＧ和柴油的性质　成温室效应。液化天然气是目前最理想、最切实际和最具前　途的新兴能源。　２　ＬＮＧ车辆的安全性分析　２．Ｉ　ＬＮＧ与传统燃料的物理安全性比较　在标准大气压下，天然气冷却至约一１　６２℃时会发生液　化，此液态形式的天然气称为液化天然气。ＬＮＧ无色、无味、　无毒且无腐蚀性，是多种物质的混合物，其主要成分是甲烷，　也包括一定量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物，是公认的地　球上最洁净的能源。　如表２所示，ＬＮＧ的燃点为４５０￣Ｃ，比汽、柴油的燃点　高，点火能也高于汽柴油，所以比汽、柴油更难点燃；ＬＮＧ　的可燃极限范围为５％～１５％，ＬＮＧ的燃烧下限明显高于汽　油和柴油。而ＬＮＧ蒸汽比空气轻（气空密度比０．５４４），因　而稍有泄漏立即挥发飞散，难以形成遇火燃烧爆炸的浓度。　无论是ＬＮＧ还是它的蒸汽都很难在一个开放的环境下爆炸。　柴油（Ｄｉｅｓｅ１）又称油渣，是石油提炼后的一种油质的　产物。它由不同的碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含　９到１８个碳原子的链烷、环烷或芳烃。它的化学和物理特性　位于汽油和重油之间，沸点在１７０￣Ｃ至３９０￣Ｃ间，比重为　０．８２￣０．８４５ｋｇ／Ｌ。　１．２　ＬＮＧ的节能减排优势　港口集装箱牵引车的使用及停放一般都在开放场地，因此，　从防火防爆的角度讲，港口应用ＬＮＧ作为车辆燃料比传统汽　油、柴油安全性更高。　表２燃料燃烧特性对比　深圳港盐田港曾引进ＬＮＧ集装箱牵引车，并对ＬＮＧ发　动机与柴油发动机的排放进行对比测试，如表１所示。ＬＮＧ　发动机与柴油发动机相比，ＣＯ排放量减少９８．９７％，ＨＣ排　放量减少８３．３３％，ＮＯｘ排放量减少３０．９５％，颗粒物排放　量为０；ＬＮＧ发动机的排放物基本不含铅尘、硫化物、苯类　等有害物质，明显优于柴油发动机。　表１发动机排放结果检测　单位：ｇ／（ｋｗ．ｈ）　２．２　ＬＮＧ车辆的安全保护装置　ＬＮＧ车辆载有储气罐，属于压力容器，对于它的压力保　护是ＬＮＧ车辆重点考虑的。标准的保护系统主要由主、副安　全阀，过流阀、放空阀和单向阀等装置组成，分别控制燃气　【收稿日期】２０１２—０５—２６　【作者简介】杜明，天津中燃船舶燃料有限公司。　王雪萍，武汉理工大学。　３８　物流工程与管理　第３４卷　压力、流量和流向。主安全阀（设定压力为１．６ＭＰａ）、副安　全阀（设定压力为２．４ＭＰａ）用来保证系统压力不超过最大　工作压力，以保证车辆的安全；过流阀作用是下游供气管路　一旦发生破裂或断开事故时，燃气流量超过设定值，过流阀　迅速切断气路，避免燃气大量外泄；放空阀作用是在系统检　修或车辆长期停驶时用来排尽罐内残存的燃料，放空管线一　般设置在车辆外廓的最高点，且远离火源和蓄电池等部件；　单向阀作用是防止燃料倒流。这一系列保护装置可以有效防　止储气罐内压过高发生爆炸以及外部管路破损引起泄漏。　目前车载ＬＮＧ储气罐多采用双层金属真空加多层缠绕　绝热工艺，并通过严格的振动试验、跌落试验、火烧试验的　检测，能够保证罐的使用安全。　３　ＬＮＧ牵引车动力性分析　港口使用的牵引车，基本以短程运输为主。由于路程短、　车辆多、港口路况复杂以及经常需要配合其他起重设备联合　作业，港口工况要求牵引车频繁起步、加速减速。因此，低　速大扭矩特性是港口牵引车所必须具备的。　现代天然气发动机技术在应用进气增压、电控燃料喷射、　高能电子点火等先进技术后，已有效地改善发动机的动力性　能，达到甚至已超过相同排量柴油机的水平，能够满足牵引　车、自卸车的动力需求。以目前国内卡车领域使用最多的技　术最成熟的ＷＤ６１５系列柴油发动机和ＷＴ６ｌ５系列ＬＮＧ发　动机作对比，见表３。　表３　ＬＮＧ发动机与柴油发动机的对比　名称　ＷＤ６１　５　９５发动机　ＷＴ６１５　９５发动机　系列号　ＷＤ６１５　ＷＴ６１５　燃料种类　柴油ＬＮＧ　汽缸数　６　６　气缸排列彤式　直列　直列　排量　９　７２６Ｌ　９　７２７Ｌ　排放标；位　欧１１１　欧ＩＨ／国Ｉｖ　最大输出功率　删　疆　咖＾＞　ｖ｝　ｍ０　　２４●Ｊ７ＫＷ　　２４７ＫＷ　扭矩　１３５０Ｎ・ｎ１　１３５｛）Ｎ・ｍ　最托马力　３４０马力　３４０马力　最大扭矩转速　１　１【）（Ｉ～ｉ＾０（１　ｒ／ｍｉｌ１　１２００～１６００　ｒ／ｍｉｎ　直列六缸、水冷、四冲程、直列、水冷、四冲程、增压中冷、电控　发动机形式增压中冷、高压共轨、ＳＣＲ　燃气系统、火花塞点火、稀燃　全　荷最低　燃　由消耗率　１　ｇ／ｋｗ　ｈ　１９５ｇ／ｋｗ　ｈ　压缩比　１７．５１　１１ｉ　额定转速　２２｛ｌ（）　Ｍ　２２００ＲＰＭ　气缸行程　Ｉ３０ｒａｍ　１３Ｏｎｌｒ¨　每缸气门数　４　４　最火次序　１—５—３—６　２—４　１　５—３　６—２—４　进气形式　增压中冷　增压中冷　对比发现，柴油ＷＤ６１５．９５与ＬＮＧＷＴ６１５．９５发动机　结构参数相近，拥有相同的功率与扭矩。ＬＮＧ发动机的最大　扭矩转速比柴油机出现晚了一百转，在低速时的扭矩比柴油　机稍差，见图１。但对于集卡而言３４０马力的发动机拥有足　够的储备功率，且ＬＮＧ发动机在转速１０００　ＲＰＭ时扭矩已　达到１２００　Ｎ‘ｒｆｌ，直到２０００ＲＰＭ都能维持此扭矩输出，　已能够满足港口低速大扭矩以及低能耗的要求。　／　＼　—／　／　／　—＼　／　，　？　ｆ　／　／　＼　／／　／　、、一　／　０Ｏ　１２００　ｌ４００　１６００　１８００　２Ｏ００　２２００　Ｘｐｅｅｄ￣ｒ／ｍｌｎ）　｜畦　＾｜ｉ擎　Ｅ粥ｔ　啦鹊热糕　Ｙ　｛ｔ　．　．ｒ　１乱　ｕ％　ｔ　一　｝，　ｒ　＂　。　。　ｌ　‘　一　。　’　。　ｊ　＿　ｌ鬻　坤　ｒ，　ｌ　。。　ｌ¨’’　。。　　。　ｌｌ　。　’神　｛　　Ｊ～　：一　…　’　～　＇　。　！。。　ｊ一　ｌｌｌ　｜　—ｌ＿　～　ｊ　ｎ　ｌ３Ｏ　１　　ＪＨ口　崛　Ｂ∞　㈣　１＃。　００　｛∞０　１　【１　０％　蹿　＊　Ｉ　ｇＳ鬻　＃　÷●蕞　图１　ＬＮＧ发动机柴油发动机外特性曲线对比　在表３中，柴油发动机在带有ＳＣＲ（选择性催化还原装　置）的情况下才能满足欧Ⅲ排放标准，而ＬＮＧ发动机由于其　燃料的清洁性尾气满足更为苛刻的国ＩＶ标准。因此，ＬＮＧ　发动机在尾气排放以及噪声方面比传统柴油机有着先天优　势。这对于保护环境降低污染，提高司机工作舒适性都有益　处，符合港口节能环保、绿色港口的发展理念。　４总结　综上可得，使用ＬＮＧ作为车用燃料比传统燃料柴油有四　大优势：①更安全，ＬＮＧ是低温低压下储存的液态天然气，　燃气系统不容易泄漏；②更环保，ＬＮＧ发动机的排放物基本　不合铅尘、硫化物、苯类等有害物质，明显优于柴油发动机；　③在与柴油发动机参数相近的情况下，能够满足港口低速大　扭矩以及低能耗的要求。因此，ＬＮＧ作为替代燃料具有极大　的推广价值和应用前景。　［参考文献］　［１１王雄．浅谈ＬＮＧ车辆在城市公交上的应用【『１．科技　风，２０１０，（１３）：２５７．　【２】李斌．ＬＮＧ作为船舶代用燃料的应用分析Ｕｌｌ世界海　运、２０１２．（０１）：１４—１６．　【３】郑芳．液化天然气集装箱牵引车的可行性卟集装箱化，　２０１　１，（５）：２４．　【４】用于处理柴油ＬＮＧ　Ｘ，Ｋ燃料机动车的废气的催化剂：韩　国，ＣＮ１０１８４２１５５Ａ［Ｐ］．２０１０～０９－２２．　【５】克里斯汀‘希巴赫，彼得・诺波尔，克里斯特・布鲁曼．ＬＮＧ　船推进系统的可替４￣－ＫＵ］．机电设备，２００６，（０４）：７—９．