液化天然气新能源冷藏运输车异军突起
 冷藏车作为冷藏运输过程中的货物的载体,有着不可替代的地位,冷藏车的质量是直接影响到食品的安全与否。近几年来,我国冷藏车发展迅速,虽然在产品质量和外形上和国外同类产品还有一定的差距,但在使用上基本能满足国内市场的需要。随着公路建设和发展,重型车、半挂车将成为长途调拔性冷藏运输的主要工具,轻型冷藏车和微型保温车则作为短途分配性运输的主要工具得到快速发展。近来,数座大型LNG接收终端和液化工厂相继建成投产,拉开了我国LNG工业迅速发展的序幕。作为LNG工业链中重要的一环,LNG汽车也备受关注,兼节能、环保于一身的LNG冷藏车更应受到业界的关注。
 
  1.液化天然气冷藏运输车给冷链产业带来机遇
 
  食品冷链是指易腐食品从产地收购或捕捞之后,在产品加工、贮藏、运输、分销和零售直到消费者手中,其各个环节始终处于产品所必须的低温环境下,以保证食品质量安全,以减
少损耗,防止污染的特殊供应链系统,食品冷链具体指冷冻加工,冷冻储藏,冷藏运输和冷冻销售四个方面组成,其中冷藏运输是冷链上极为重要的一个环节,而冷藏车运输是冷链上极为重要的一个环节,冷藏车是冷藏运输的关键。
 
  天然气是一种清洁优质能源,天然气资源的潜力较大,国际上液化天然气(LNG)的生产和应用已有久远的历史。全球鹰igLNG贸易是天然气国际贸易的一个重要方面。近年来,世界天然气产量和消费量呈持续增长趋势。2006年世界石油剩余探明储量为1645 亿吨。2006年世界天然气剩余探明储量181.46万亿立方米,相当于1638亿吨油当量。近10年来奔腾dLNG产量以年20%速度增长。预计2015年天然气产量将超过原油。天然气应用有利于环境保护,天然气燃烧远较煤、油等燃烧清洁。LNG工业将是未来天然气工业重要组成部分。我国尚处于起步阶段,国家最近批准在珠海建设进口LNG接收站。中原油田正筹建一座日处理15m3天然气的液化工厂。LNG在我国的应用必将开始一个新的阶段。从我国经济和社会发展看,加快天然气的开发利用,对改善能源结构,保护生态环境,提高人民生活质量,具有十分重要的战略意义。
 
  近几年成品油价格连续上涨,价格上涨幅度为近年来之最,据报道,今年美国汽车加油站的油价再攀新高,已达1.8美元/加仑(3.8L),而且还有继续上涨的势头,因此,油价逐渐上涨将是世界性的,大力发展燃气汽车,特别是液化天然气汽车已成为我国的当务之急。LNG汽车技术在20世纪80年代,美国、加拿大、德国和法国等国开始研究,上世纪90年代初技术已趋成熟,并开始小规模推广,美国著名的Mack公司与Waste Management Inc.公司联合,成功地生产液化天然气发动机已逾20年,美国通用公司也准备批量生产配备ECOTEC发动机(带有增压器)的新型EVI液化天然气汽车。现在液化天然气在比利时、芬兰、德国、荷兰、挪威、法国、西班牙、英国以及其他一些国家的汽车得到了广泛应用,据称日产、福特两大集团也正全力以赴开发液化天然气燃料汽车。美国为数众多的公司专门生产与车用液化天然气相关的燃气部件及低温设备,如Kaiser Brencar公司生产容积为70500L、压力为0.15MPa的低温储存罐和能保证一次加气后行驶450km的液化天然气燃料供给系统,已经有1500多辆汽车安装了该公司的产品。欧洲的梅赛德斯-奔驰公司、曼公司、Messer公司、宝马公司以及其它一些公司也生产液化天然气汽车,其中德国迪梅赛德斯-奔驰公司和Messer公司开发了液化天然气垃圾清运车。曼公司准备批量生产
使用18吨液化天然气的MAN-19.232型重型冷藏车最引人注目,在这种液化天然气冷藏车上,液化天然气既用作燃料,又用作致冷剂,仅制冷一项,每天就能节约15L柴油。
 
  我国经济发达地区人口密集,对环境保护的要求将日趋严格,同时大批轿车正在进入家庭,未来车用燃料的价格将是私人购车行为不可忽视的重要因素,追求舒适性是所有用户的天性,这就为舒适性及燃料经济性兼顾的液化天然气汽车拓展了极大的发展空间。近年来,由于我国对道路基本建设的投入加大,高速优质公路四通八达,载货汽车正在向重型化方向发展,客车也在向大型化、豪华型方向发展,因此开发液化天然气重型载货汽车、液化天然气大型客车必将影响深远。以冷藏车为例,如果开发出专门的液化天然气车型,由于发动机排放的颗粒废物特别少,就可以不需要安装昂贵的、目前性能又不太可靠的尾气颗粒过滤器,相对于柴油机所装配的昂贵的喷射系统及排气后处理系统,液化天然气重型载货汽车将具有无可比拟的自身优势。而且利用液化天然气还可以改变以往汽车空调的设计思路。目前汽车空调装置是基于压缩致冷机开发的,结构复杂,具有控制继电器盒、电子真空阀、气化-加热器、转速真空稳定器、过滤-干燥器、冷凝器电机-风扇、冷凝
器以及压缩机等,可以想象如此众多的装置都要靠汽车发动机提供动力,那必然会明显降低汽车的有效功率,如果把液化天然气既用作燃料同时又用作致冷剂的话,这些问题也都会迎刃而解。可以预计,随着我国排放法规的日益严厉,液化天然气冷藏车必将更多地取代气、柴油汽车。虽然考虑到储供气装置(包括车载部分),从整体上说目前天然气发动机的成本还是高一些,但据计算,柴油车改装为天然气汽车所需费用,在它投入运行后半年就可收回,因为它减少了燃油-润滑油的消耗,而且在工厂直接生产天然气发动机的成本要比诸如柴改气等方法的成本低10%。新型结构的液化天然气发动机还可以提高压缩比,进一步提高燃气发动机的经济性,并同时减少尾气中有害成分的排放,顺利达到未来国家日趋严格的排放标准。
 
  随着人们生活水平的不断提高,对食品质量的要求也水涨船高。调查显示,我国城镇居民的食品消费中,易腐食品的消费占50%以上,人们对冷链建设的关注度也越来越高。伴随经济的发展,人们对食品安全给予前所未有的关注,一条有效而高水平的食品供应链是食品安全的保障,而这条供应链当然少不了冷链的支持,因此建立完善的冷藏系统已经迫在眉睫。
 
  冷藏车市场需求将迅速增长。有资料显示:今后35年,我国冷藏保温车有望达1015万辆。我国每年有大量的易腐货物浪费在运输途中,大力发展冷藏运输业、提高公路冷藏货物运输比例势在必行, LNG冷藏车具有清洁环保和节约能源的双重优点,LNG气化复温所提供的冷量能够满足冷藏车制冷量需求,节能效果明显580,具有显著的经济和社会效益。在这种形势下开展节能环保的新型冷藏车研发具有重要的现实意义。在我国冷链系统建设的过程中,我国有关食品安全和冷藏运输方面的标准、法规建设也会得到相应的发展,有关人士预言,我国将迎来冷藏车市场发展的黄金时期。
 
  2.发展液化天然气冷藏运输车的优势凸显
 
  液化天然气(LNG)是天然气在常压下冷却至-162℃后液化形成,在此过程中已除去硫、汞等杂质,是非常清洁的无透明液体燃料,液化后其体积缩小625倍,运输及贮存
方便,燃烧时产生的污染比燃用其它燃料少得多,而且节省燃油费50%以上,由于发动机烧损的机油少,汽缸不积碳,减少了发动机磨损,从而节约了维修费用,因此液化天然气车将对车主具有较大的吸引力。在石油资源紧缺、油价飞涨的今天,替代燃料汽车的研究得到长足发展。从经济性和技术可行性考虑,天然气汽车是目前最具优势的替代燃料汽车,压缩天然气汽车(CNGV)和液化天然气汽车(LNGV)是其最主要的两种形式,众多科研机构对二者的优劣进行了比较。
 
  因同容积LNG储罐装载天然气是CNG2.53倍,国外大型LNG货车一次加气可连续行驶l0001300km,非常适合长距离运输。LNG加气站占地少,一座加气150/d的加气站占地仅几百平方米。由于LNG是液态,便于运输,建LNG汽车加气站不受天然气管网的制约。LNG的燃点为650,比汽柴油、LPG的燃点高,点火能也高于汽柴油、LPG,所以比汽柴油、LPG更难点燃。LNG的爆炸极限为5%15%,且气化后密度很低,因而稍有泄漏即挥发扩散;而LPG燃点为466℃,爆炸极限为2.4%9.5%,且气化后密度大于空气,泄漏后不易挥发;汽油燃点为427℃,爆炸极限为1.0%7.6%;柴油燃点为260℃,爆炸极限为0.5%4.1%。由此可见。LNG汽车比LPG、汽油、柴油汽车更安全。
 
  从经济性角度来说,在相同的当量热值时,世界各国一般将1中国汽车标志大全立方米天然气的价格控制为1升汽油柴油的一半。1 m3的天然气行驶里程等效于1.14L燃油。使用LNG作燃料比燃油便宜27%。按年运行6km计算,中型车耗油约13200 L,大型车约20400L。汽车行驶里程越长,则越节约燃料费用。如果各类发动机的热效率比较近,则天然气汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半。这不仅弥补了由于汽车数量不断增加而引起的液体燃料供应不足,而且使用汽车的运行费用大幅度降低。与石油燃料相比,气体燃料在制备过程中能量损失较小,对大气的有害排放污染物少。从燃料来源考虑,对环境保护是更有利的。
 
  就汽车发动机而言,LNG由于在低温下液化容易扩散,在发动机中容易和空气均匀混合,燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳,抗爆性能好,不会稀释润滑油,且经净化处理,不含中烃、硫、氮等杂质,因此其燃烧无黑烟、气缸内无积炭,然尽后无焦油和灰渣。因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少,使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。其有害气体排放量更低,可以达到欧洲标准这些都会降低汽车的保养和运行费用,提高
汽车使用的经济,因此被誉为真正的绿汽车。
 
  CNGLNGLPG汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。天然气本身比空气轻(LPG除外),稍有泄漏,很快就会扩散到大气中。气体燃料系统的各个部件,特别是密封部分,都经过严格的检查。因此,天然气作为汽车燃料是比较安全的。
 
  LNG(液化天然气)作为绿汽车燃料,汽车美容店知识可以减少汽车尾气排放造成的空气污染。此外,LNG在汽化、温升的过程中释放大量的冷能。利用乙二醇溶液做冷媒的蓄冷系统对该冷能进行回收,并将回收的冷能用于低温冷藏链中的冷藏运输过程,回收的冷能满足中短途小型冷藏车的冷负荷需求。LNG气化复温过程所释放冷量能够满足冷藏车制冷量需求。这一冷量的获得仅是由换热装置实现,无运动部件,无须从外界输入能源,节能效果显著。
 
  与传统的机械冷藏车和冷板冷藏车相比较,LNG 冷藏车的冷量完全来自于LNG气化复温过程。不需要利用发动机驱动压缩机制冷,也省去了冷凝器与膨胀阀,使制冷系统简化为几个简单的换热器,设备初期投资达大减小,运行费用也将降低。尽管 LNG冷藏车制冷原理与 LN2、液态CO2冷藏车相似,然而两厢和三厢的区别 LNG是冷藏车的燃料,因此无须为相变低温液体单独设置贮罐和管路系统这是冷藏车结构更简单。以天然气代替汽油和柴油作为汽车燃料,可降低尾气污染物的排放,是解决城市大气污染的有效措施。
 
  但由于气体燃料的能量密度低,天然气汽车携带的燃料量较少,一般行驶距离较汽油车短。由于气体燃料在汽缸中的可燃混合气里占有一定的容积(汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计),在同样的汽缸工作容积下,用天然气作燃料时作的功少。而目前用的天然气发动机大多是由原汽油机改装的,因而汽油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%20%左右,这就是司机所说的爬坡没劲、加速响应慢等现象。一般柴油汽车如果用双燃料方式改装燃用天然气,则不会出现这种现象,但改装件的结构较为复杂。由于目前的天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的,原来汽油机或柴油机的燃料系统大
多保留。这样,要在原汽车的增加天然气燃料系统,特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减少,本身的自重也增加了。天然气是气态燃料,不容易储存和携带。为此,需要加压或液化以便装瓶,还需要建造比汽油、柴油加油站投资都大的加气站,并形成一定的网络,一次性投资较大。将现有的汽车改用天然气作燃料时,需增加发动机燃料系统的部件,如储气瓶、减压阀、混合器等,需要一定的改车投资。虽然有以上的不足之处,但从总的经济和社会效益分析,用天然气作为汽车燃料还是利大于弊。
 
  3.液化天然气冷藏运输车的性能特点和利用技术
 
  液化天然气(LNG)将天然气经过脱水、脱酸、去除重烃后,然后经过压缩、膨胀、液化而成低温液体。当LNG在大气压下,液化温度为-162℃;LNG无、无味、无毒且无腐蚀性;其体积约为同量气态天然气体积的1/600LNG的重量仅为同体积水的45%左右;热值为52MMBtu/t