一、 贵阳市城市公交和城市污染概况
1)、公交现状
我们贵阳公交地处西南内陆,是一家拥有近万名职工的老企业,现有大型公共汽车1661辆,出租车566辆,年消耗燃油达3万多吨。众所周知,贵州属喀什特地貌,是一个缺油、缺天然气的省份,自上世纪60年代,国家就成立了中国石化滇黔桂公司,几代石油勘探工人总想为贵州寻求到一块油或气田,但时至今日未果。长期以来,贵州的车用燃料一直依靠石油为主的汽、柴油。受地域和运输条件限制,我们所使用的燃料不仅价高,而且还时常出现油料紧缺的现象。特别是近年来,随着石油资源的紧缺和石油价格的迅猛上涨,燃油紧张状况是愈演愈烈,已成为严重制约城市公共交通发展的瓶颈。虽然国家已把优先发展城市公交作为战略目标,但恶劣的能源状况,使我们不得不考虑其他途径。
2)、城市污染
贵阳市地处山区盆地,市中心区不过100平方公里,但车辆的增长却十分迅速。特别是公交车辆长期在城市运营,对城市的污染极大,根据有关资料综合统计,每年向空中排放废气达5万多吨,污染物净排放量亦达到4000多吨。若加上社会客运车辆,废气就达10多万吨,污染物净排放量也就近万吨了。由此可见,城市污染的最大源头来自于车辆尾气,污染的治理已成为省市政府刻不容缓的工作之一,也是省市政府建立生态经济城市,还市民一片蓝天的庄严承若。为此,2004年底,我司就被列为贵阳市政府治理大气污染的主要单位。
二、 天然气替代燃油是提高企业效益和降低尾气污染的有效措施
面对日益增长的营运成本和日益恶化的大气质量以及政府提出的要求,我司通过对汽、柴油各种替代能源的分析,一致认为:天然气不仅价格低廉,而且污染物排放量较汽、柴油减少许多,不失为我司最理想的汽、柴油替代燃料。虽然贵州没有天然气资源,但是,我们紧靠的却是全国的天然气大省和市(四川省和重庆市),如何引进一家与该省和市在燃气领域有合作的单位,以解决我司车辆的油改气这一问题,从2001年起就成为总公司领导的重要决策之一而被提上议事日程。
为此,我司于2004年10月组建了车辆油改气工作领导小组,作为总公司一把手的李总经理亲自过问、关心和支持这项工作。按照工作小组制定的工作计划,我们自2004年11月-2005年3月对全国几个天然气生产、使用大省及相关城市进行了广泛调研与洽谈,最后与重庆凯添能源公司洽谈成功,并于2005年3月25日草签了协议。自此拉开了我司车辆油改气工作的序幕,并着手开展了建站申请、设备采购、安装调试、产品运输、安全管理、车辆改造、人员培训等方面的工作。
三、 L-CNG汽车的开发
1)、天然气在车辆上的应用已有很长时间,但大多可取的经验只是管道燃气(即CNG压缩天然气为主)。而我司用的是液化天然气,且要将它汽化成压缩天然气(CNG)来使用,可借鉴的先例极少。CNG加气站设备进口件居多,且价格高昂,而且运行效果不是很理想,经过比较,最后我们选择了完全国产化的CNG加气站产品。因为是第一次接触燃气工作,而向我们提供的设备也是厂家生产的第一套设备,对完全国产化的产品能否正常运行,它的可靠性是对我们前期工作的一个考验。此项工作正如我们预料的一样,一开始就碰到了很大的难题,即在我们调试阶段就发现罐体在装满液的情况下,压缩机不能正常运行而出现空泵现象——不能完成L-CNG的转化。究竟是什么原因我们不得而知,最后经过我司组织广大工程技术、安装调试人员认真分析,认为原设计安装罐体位置高度不够,需要调整高度(这个问题现在看视简单的一个设计改变,但就当时来说,简直就是一个大胆的跨越)。这一方案在得到公司特别是李总经理的支持后,我们随即进行了罐体的增高改造。这一工程由于涉及到罐体连接管路的拆除与安装,更为烦心的是需要带火作业(管路的改造焊接,原接地线的重新焊接等),一旦这个方案失败,后果不堪设想。不仅要造成重大的经济损失,而且更为严重的是危及安全,从而导致整个油改气工作化为泡影,前期所作的一切努力也将付诸东流。但是工夫不负有心人,上苍总是把圣果优先赐给了他最老实的臣民,我们成功了!
2005年11月18日,我们终于在8个多月共238天的时间内,完成了从合同的签订——站点选址设计——设备选型采购——设备安装调试——车辆技术改造——液化天然气的运输——场站加气及车辆使用的安全管理——各类人员的岗前培训——车辆充装营运的全过程。首批在149辆大型公共汽车和15辆出租车上用上了天然气,开了贵阳乃至贵州省车用天然气使用的先河,至今使用情况基本正常。在此期间,省政府肖副省长、省政府唐秘书长、省环保局李局长、市政府袁市长、罗副市长等各级领导还亲自到现场指导工作并给予肯定和好评,同意将此项目列入贵阳循环经济试点城市工作的重点项目之一,拨给1000万元资金补贴改造费用。
2)、L-CNG汽车存在的问题
(1)、不经济、难管理
在压缩天然气的使用过程中,也凸显一些矛盾,主要反映在加气时间长、运行里程短、负载增加(6只压缩天然气钢瓶重量)导致气耗偏高、还有CNG气瓶充气压力高(200kg/cm2)、连接头容易松旷漏气(贵州道路条件不好所致)等问题。由此带来的是排队加气而影响运营班次和运营中的安全性。随着车改数量的增加,矛盾将会更加突出,怎么办?出路只有一个即多建站、勤检查。虽然安全的问题我们可以通过定期检查加以解决,但建站却很难。原因是:贵阳市区是一个只有100平方公里而人口却有160万的城市,市民住房建设用地都很困难,要建加气站,贵阳确实难以找到一块符合建站要求的土地,要建只能建在郊区,但公交车往返几十公里到郊区加气显然是不可能的,一则难以管理,二则也不经济。如果推广到出租车大量使用(出租车更需要在城区建站),在贵阳市来讲,这种矛盾将会更加突出。面对这些问题,我司领导层表示高度重视,李总经理为此召集多次会议进行研究,也为此找到相关部门和领导。但是,主观的努力还得服从于客观的现实,用地问题还是解决不了。
(2)LNG汽车是出路
经过技术分析,反复论证,我们认为可以缓解这一矛盾的只有一条路,即不用L-CNG(压缩天然气),而直接采用LNG(液化天然气)。但在当时,我国在用液化天然气的车辆还不到50辆,而且这50辆全部都是新购车辆,要想在旧车上进行改造还无师可拜。都买新发动机或新车,不管从现实来讲还是从经济角度分析,我们都无法达到。因为我们公司从1998年开始至今,政府就取消了对企业的补贴,购机、买车资金完全须由企业承担。为此,总公司领导鼓励广大工程技术人员不怕失败,大胆试验,将在用车改装成为LNG汽车。
四、 LNG汽车的开发
1)、改车技术方案
在总公司同意后,广大工程技术人员从2005年12月开始,即对我司在用的常州长江牌CJ6100G车辆进行改装。该车采用EQ6100——1型发动机,外形尺寸为10500×2490×3150,生产时间为2001年12月,使用起始日期为2002年元月,整备质量8.2吨,最大总质量为13.5吨,最高车速为75km/h。改装中我们采用335升LNG贮液瓶、重庆鼎辉公司的减压器。具体改装是将贮液瓶装在车辆后排五人座下,左侧开挖充液门。且保证整个瓶体与车辆后围、裙边有200mm以上的距离,这样既保证了车辆万一碰撞时的安全性,也避免了罐体占用车内空间的现象,使乘客乘车没有心理压力和保持原有的载客量,又保证了充液时的方便(充液员站立充装,空间大,操作容易)。
12月30日首台车改装成功,我们经充液检查后开始上路试运行,从试运行看,车辆动力明显不足,主要反映在加速性上,甚至出现了暂停供气(致使车辆不得不停下)的情况,针对这一问题,我们先后采取了汽化器供热管反堵(即增加汽化罐加热温度),将三级减压改为二级减压的办法,经过改进和反复试验后,我们终于解决了这些问题。自元月5日投入运营后再未发生过运行不正常的现象。我们将该车在最大陡坡(约7度)上驻车起步,在市内最大和最长的坡路上且载客人数为最多120人时测试,其行使性能基本得到保证,充装一次液的总运行公里数达500公里以上。从而解决了在CNG车辆上存在的各项矛盾,实现了CNG不能实现的效果。
2)、加气站的技术方案
为缩短加液时间,我们现在把自流式加液改用增压充液方式,经试验,每充满一次液由15分钟减少到7-8分钟,而且充液机系统是我们自行设计、委托加工的。与现有加液站加气机相比,节约了大量的资金和时间。初步达到了每机双班加注100辆/每日,每站充装500辆/每日的设计要求(原L-CNG加气受压缩机汽化量的限制,无法达到设计要求)。为确保2007年我司车辆和部分社会客运车辆的加气,我们还计划建设3%26shy;-4个液化天然气加气站。
五、 LNG汽车的运行
自2006年元月10日起,首台试验车开始正式上线载客运营,到目前我们已有10多辆LNG(液化天然气)公交车通过简易方法充液在线路上载客运营。现已改装完毕的LNG(液化天然气)车辆已达290辆。而自行设计的液体增压加气站正在建设之中,预计7月中旬建成后即可进站加液,届时我司将有近300辆LNG(液化天然气)燃料汽车营运在各条线路上。
六、 LNG汽车发展规划
1)、LNG气源及汽车规划
众所周知,要实现LNG大面积的推广、应用,气源是至关重要的。目前我们即将建成5万方/日液化天然气工厂,到2007年我们可建成20万/日液化天然气工厂。根据气源情况,我们今年底要实现600辆大型公共车的改造。出租轿车的改造工作我们也是紧锣密鼓地进行。元月10日完成公交客车的改造并获得成功后,接着我们改装了一辆LNG轿车,自4月28日改装完工充液试运行以来,已行使近5000公里,一次充液测试运行公里数达485公里,而且油气互动,包括车辆运行中的油气变换也十分便捷,驾驶感觉、行使性能和气耗基本与油相差无几。我们将在试运行至2万公里确认技术完全可行后,力争在年内改造出租轿车200辆。
2)、单燃料LNG发动机的开发
为实现我司各类车辆的油改气工作,我司又着力解决柴油机改装成单燃料LNG发动机的工作,经过近三个月的改装、改造、改进、完善后,已成功地改装了二台YC6105型柴油发动机为LNG单燃料发动机(一台新机、一台在用机),在完成各项道路技术性能试验后,于6月28日上线载客运行。如果各项技术性能指标满足设计要求,我司将把300辆柴油在用车改为单燃料LNG汽车。我们的目标是2007年底实现我司营运车辆全部使用LNG燃料。为我司在城市公共交通治理污染、降低营运成本工作方面探索出一条新路。
3)、LNG车辆经济分析
由于LNG液化过程中已较完整地实现了脱水、脱硫及重烃等杂质,燃烧效果远比CNG好。从我司使用效果分析,每Nm3天然气耗气量比油耗还低,比管道压缩天然气要省,我们曾用二辆车到成都加注CNG。经测试油、气耗比例为1;1.07。应该说:我们改装成LNG汽车后,不仅天然气本身比燃油价格低,而且从油、气耗量比来讲,还会增加一定效益。因此,今明两年,我司车辆改装完毕投入使用后,在给我司节约近3000万燃料费的同时,还会减少污染物排放HC:201.7万kg/年,CO:53.78万kg/年,Nox:45.16万kg/年,颗粒悬浮物:0.68万kg/年。
4)、LNG新燃料的探索
虽然天然气也会随着燃油价格的上涨而互动,但根据国际贯例,天然气与燃油不管怎样,总保持着30%-40%的差价,所以,燃用天然气始终比燃油经济。另外,我们正着力在非常规天然气(煤层气)上下功夫,努力将煤层气转化为液化气来供车使用。因为贵州是煤资源大省,又是高瓦斯煤区(每吨煤含量高达8-20Nm3煤层气),虽然这件事不是指日可待,但是都有曙光在现,这也就是我司坚定不移的推行LNG汽车改造的信心和决心。
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