LNG汽車優勢與LNG車用氣瓶相關問題與探討

邵躍武 （廈門市特種設備檢驗檢測院，福建 廈門）

一、LNG汽車相對于CNG汽車的比較優勢

在中國汽車尾氣污染日益嚴重的情況下，天然氣作為一種清潔能源，且因同熱值下的價格優勢，使其正在汽車行業中得到廣泛的應用。常見的天然氣汽車有CNG（壓縮天然氣）和LNG（液化天然氣）之分。與CNG汽車相比，LNG汽車的優點有：

⑴、工作壓力低，國內采用的壓縮天然氣氣瓶的公稱壓力一般為20MPa，而LNG的公稱壓力一般不超過1.6MPa，汽車正常行使中因優先抽取氣相空間中的天然氣，使LNG氣瓶工作壓力處于較低狀態，與自增壓調節閥的壓力接近，一般不超過1.0MPa；

⑵、儲存同樣體積的天然氣（即同續航里程）的條件下，CNG的氣瓶重量遠超LNG。比如最常用的CNG氣瓶CNG2-G-325-120-20B為鋼制內膽環向纏繞氣瓶 （相比壓縮天然氣鋼瓶輕），瓶重約100kg、容積120L，按7個氣瓶算，換算為LNG約為270L，常見LNG氣瓶CPDW500-275-1.59重量為185kg、容積275L（1體積LNG大概能轉化成625體積氣體，1體積CNG大概能轉化成200體積氣體），可見LNG的儲氣量上的優勢，LNG氣瓶對車架強度要求也較低；

⑶、天然氣泄漏可發現的難易不同，因LNG溫度低，泄漏時，周圍水蒸汽凝結成水霧，易于發現，而CNG因工作溫度為常溫，不具備這個特點；

⑷爆炸能量，氣瓶爆炸分為物理爆炸和化學爆炸兩方面，在相同體積下，CNG物理爆炸的能量近似等于絕熱膨脹所作的有用功，LNG物理爆炸所具有的能量等于液體介質的作功能力,顯然CNG的物理爆炸能力遠超LNG。至于化學爆炸，因CNG、LNG都是天然氣，兩者相同。

⑸雖然CNG也有經脫硫、脫水處理，但LNG通過凈化和深度冷凍后，其有害雜質已基本清除干凈，純度較CNG有更進一步的提高，因而燃燒產物更清潔、環保性更好。

二、天然氣汽車的發展趨勢

隨著各地LNG加氣站的布局與建設、國家工業和信息化部公布的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2011-2020）》、一些地方政府制定的清潔能源汽車發展規劃、實施了支持天然氣汽車發展的優惠政策，LNG汽車發展迅猛，新增數量明顯超過CNG汽車，大有替代的趨勢。表1是從一些客車廠獲取數據樣本通過統計處理后的CNG汽車與LNG汽車新增數量比例表，從中可以發現LNG汽車的發展速度。

表1 CNG汽車與LNG汽車新增數量比

三、LNG氣瓶安裝過程中存在問題與探討

隨著LNG汽車的發展，汽車用液化天然氣氣瓶安裝過程中發現的問題也越來越多。鑒于LNG車用氣瓶大量用于公交車、旅游客車等人員密集場所，若發生事故易造成群死群傷，同時考慮到目前國內LNG氣瓶的制造水平、管理水平、售后服務水平等情況，故建議在LNG車用氣瓶的相關標準制定時，從嚴要求。以下就一些問題進行探討。

⑴、目前，市場上存在的汽車用液化天然氣氣瓶品類繁多，制造依據主要是各企業各自的企業標準，缺乏統一的國家標準或行業標準，最明顯表現在公稱工作壓力不統一。

汽車用液化天然氣氣瓶公稱工作壓力有1.38MPa、1.45 MPa、1.59 MPa、1.6 MPa等，公稱壓力不像車用機動車用液化石油氣鋼瓶（公稱壓力為2.2MPa）、汽車用壓縮天然氣鋼瓶（公稱壓力20MPa）、車用壓縮天然氣鋼質內膽環向纏繞氣瓶（公稱壓力為20MPa）等車用氣瓶有統一的公稱壓力。從用戶經常反饋安全閥排氣而未反饋超壓現象可發現用戶對汽車用液化天然氣氣瓶的工作壓力關注度不足，公稱工作壓力不統一是造成此現象的一個原因。它給使用LNG汽車企業安全管理、司機教育等帶來不便，也給管理部門的監督檢查帶來不便。因此，有必要對汽車用液化天然氣氣瓶公稱工作壓力進行統一。個人建議選取1.6MPa作為汽車用液化天然氣氣瓶的公稱工作壓力，理由如下：a、雖然氣瓶內膽的壁厚計算壓力一般參考GB 24159-2009《焊接絕熱氣瓶》取為工作壓力的2倍，在一定程度上能保證氣瓶的強度要求，但車用氣瓶的工作環境惡劣程度和危險程度顯然非一般焊接絕熱氣瓶可比，制造與應用經驗不如一般的焊接絕熱氣瓶，結構上也有很大的區別（車用氣瓶一般采用臥式），公稱壓力選取1.6MPa顯然在強度上余量越大、更能保證安全；b、1.6為GB/T 19764-2005《優先數和優先數化整值系列的選用指南》中系列R5、R10、R20、R40均有采用，與管件、閥門等公稱壓力系列較為統一，易被使用單位、使用人員接受。

⑵、正常運行（低溫）狀態下，各連接部位泄漏現象較為普遍。在與氣瓶制造企業溝通后發現，大部分氣瓶制造企業一般采用氮氣或空氣作為試驗介質，采用涂抹肥皂液的方式進行氣密性試驗。而這樣的試驗與試驗的目的——在運行條件（低溫、工作介質LNG）下不漏有所偏離，特別是溫度偏差大的不同金屬連接的螺紋接頭和卡套接頭，泄漏更為明顯。雖然企業在安裝說明書上有要求進行冷態緊固，但也存在不少無法處理更換配件的情況。而QC/T 755-2006《液化天然氣（LNG）汽車專用裝置技術條件》并未對試驗方法進行規定，企業標準及其參照標準GB 24159-2009《焊接絕熱氣瓶》中的試驗方法正是目前制造企業所采用的方法，顯然存在不合理。考慮車用氣瓶的工作環境及危險程度，建議在LNG車用氣瓶有關標準中規定氣瓶制造時氣密性試驗是模擬實際工況進行的試驗，而非常溫下的試驗。

⑶低溫閥門的要求。從我院的安裝監檢情況來看，車用氣瓶所采用的低溫截止閥在低溫下存在不少從填料蓋處泄漏的情況，國產閥門會相對突出。國內低溫閥門主要采用GB/T 24925-2010《低溫閥門 技術條件》等標準，該標準對低溫性能試驗僅要求型式試驗而未要求出廠檢驗，對車用氣瓶而言顯然該規定過于寬松。在與部分氣瓶制造企業溝通協調后，該制造企業在出廠時進行適量的檢驗，將發現的問題在制造廠進行處理，從后續的安裝監驗發現，此類現象有較大幅度的改善。因此建議在LNG車用氣瓶有關標準的制定時加入閥門的出廠檢驗要求。

⑷泄漏檢驗方法 LNG車用氣瓶出液端有經濟器、出液截止閥、過流閥、放空閥、一二級安全閥等零部件密集分布，實際在檢查過程中，單一采用發泡液檢驗法或者是檢測儀試驗法均較難有全方位的覆蓋。從檢驗經驗來看，相對于前者，后者靈敏度、檢出率較高，但零部件密集的部位的檢出率、定位泄漏源的能力上較差。出于盡可能消除隱患的原則，建議采用檢測儀試驗法為主，發泡液檢驗法為輔的檢漏方法。

⑸在LNG氣瓶安裝監檢過程中發現的其他問題主要有：氣瓶跑冷、冒汗，其原因主要是氣瓶的真空度不足；因制造企業自檢疏忽存在自增壓管路焊接部位存在穿透性氣孔、所采用的金屬軟管滲漏等問題；為維修方便增設直接排放口可能引起的因誤操作而造成凍傷的問題；因安裝工藝的不合理而出現的密封不良、管路堵死等問題。

四、結論

雖然無論從經濟性還是安全性（理論上）方面比較，LNG汽車都比CNG汽車具有優勢，但因LNG車用氣瓶缺乏統一的設計、制造標準，在一定程度上給安全性、經濟性造成不良影響，考慮到LNG汽車的飛躍式發展、LNG汽車的危險性等因素，在此希望有關部門盡快出臺有關標準。

[1]GB 24159-2009《焊接絕熱氣瓶》

[2]TSG R0009-2009《車用氣瓶安全技術監察規程》

[3]GB/T 24925-2010《低溫閥門 技術條件》

[4]QC/T 755-2006《液化天然氣（LNG）汽車專用裝置技術條件》

[5]GB/T 19764-2005《優先數和優先數化整值系列的選用指南》