气体燃料——天然气和液化石油气

　　评论：　更新日期：2013年04月11日

表2-5 汽车用压缩天然气技术要求

项目	质量指标	试验方法
高位发热量/(MJ·m^-3)	＞31.4	GB/T 11062
硫化氢(HS)含量/(mg·m^-3)	＜20	GB/T 11060.1或GB/T 11060.2
总硫(以硫计)含量/(mg·m^-3)	＜270	GB/T 11061
二氧化碳(CO₂)含量(V/V)/%	＜3.0	SY/T 7506
水露点	低于最高操作压力下最低环境温度5℃	SY/T 7507(计算确定)
注：1.为确保压缩天然气的使用安全，压缩天然气应有特殊气味，必要时加入适量加臭剂，保证天然气的浓度在空气中达到爆炸下限的20%前能被察觉。 2.气体体积为在101.325kPa，20℃状态下的体积

表2-6 汽车用液化石油气技术要求

项目	质量指标		试验方法
项目	车用丙烷	车用丙丁烷混合物	试验方法
37.8℃蒸气压(表压)/kPa不大于	1430	1430	GB/T 6 602^①
组分ф/% 丙烷不小于丁烷及以上组分不大于戊烷及以上组分不大于丙烯不大于	— 2.5 5	60 — 2 5	SH/T 0230
残留物/ml 100ml蒸发残留物，不大于油渍观察	0.05 通过	0.05 通过	SY/T 7509
密度(20℃或15℃)/(kg·m^-1)	实测	实测	SH/T 0221^②
铜片腐蚀/级不大于	1	1	SH/T 0232
总硫含量ω/×10^-6 不大于	123	140	SY/T 7508
游离水	无	无	目测
注：① 蒸气压允许用GB/T 12576方法计算，但在仲裁时必须用GB/T 6602测定。 ② 密度允许用GB/T 12576方法计算，但在仲裁时必须用SH/T 0221测定

燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得的热量。由于燃料燃烧产物中的H₂O在冷凝过程中放出的潜热，包括在量热计所测的数值中，所以测出的数值称为高热值。这部分潜热在发动机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热值中减去，把燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量称为低热值。在计算天然气(液化石油气)燃料的发热量时要按低热值计算。各种烃的低热值均可在有关资料中查得。单位质量气态烃所测得的热值相差不太多。CH₄的热值稍多些，随着碳数的增加热值略有减少。由于气体燃料用容积作单位便于计量，而碳数少的烃比重小，所以按单位体积计量的热值就比较低。

气体燃料是各种轻烃的混合物，所以天然气的热值可以用下式计算：

H_u=∑r_i×H_ui/1OO

式中H_u——天然气的低热值(kJ/m³)；

H_ui——第i个可燃组分的低热值(kJ/m³)；

r_i——第i个可燃组分的容积(或摩尔)百分数(%)。

由于各个天然气燃料的产地、气候等的条件不同，因此气体燃料的成分有一定的变化，利用上式可以计算出总的气体燃料的低热值。

三、天然气、液化石油气的燃料特点

天然气和液化石油气做为内燃机燃料有以F特点：

(1) 天然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油，但理论混合气热值要比汽油低甲烷含量愈高，相差越大，纯甲烷理论混合气热值比汽油低10%左右；液化石油气界于天然气和汽油之间。

(2) 抗爆震性能高天然气的主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值为130，具有高的抗爆震性能。据国外研究：燃用天然气的专用型发动机应采用的合理压缩比为12，允许压缩比可达15，具有采用提高压缩比的方法，从而大幅度提高汽车的动力性、经济性的潜力。液化石油气的辛烷值在100～110范围内。

(3) 混合气发火界限宽天然气与空气混合后的工作混合气具有很宽的发火界限。其过量空气系数的变化范围为0.6～1.8，可在大范围内改变混合比提供不同成分的混合气。通过采用稀薄燃烧技术，可进一步提高汽车的经济性和环保效益。

(4) 天然气和液化石油气比汽油着火温度高，火焰传播速度慢，因此需要较高的点火能量。

(5) 天然气和液化石油气是比汽油更“清洁”的燃料由于天然气和液化石油气燃烧温度低，NO_x生成少；与空气同为气相，混合均匀，燃烧较完全，CO和微粒的排放极低。采用天然气一柴油双燃料工作，烟度值很低，约是纯柴油的1/10左右，几乎呈无烟状态运行。未燃烧甲烷等成分性质稳定，在大气中不会形成有害的光化学烟雾。但是其对大气温室效应影响比CO₂严重，应在内燃机缸内烧掉或选用新的催化剂在机外处理，这是当前应研究解决的主要问题。