車用LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置

吳潤漢

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

車用LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置

吳潤漢

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

基于安全性考慮，車用LNG供給系統設有超壓氣體泄壓裝置，在使用過程中一旦超壓，泄壓裝置即工作排氣。一般情況下，超壓氣體直排至大氣，若天然氣聚集濃度較高易帶來安全隱患，同時造成燃料浪費，影響車輛使用經濟性。車用LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置能夠自動收集儲液罐排出的超壓氣體，并提供給發動機使用，這樣不但可以改善天然氣高濃度造成的安全隱患，還能夠提高燃氣利用率及經濟性，帶來更大經濟效益。

天然氣；經濟性；超壓氣體；回收；排氣收集率

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-94-02

引言

隨著我國汽車產業的大力發展，汽車保有量在快速增加，而且已成為人們生產生活中不可或缺的重要工具，但也面臨著燃油短缺和環境污染等問題。汽車在行駛過程中消耗大量非可再生化石燃料，所排放的尾氣造成的環境污染日益嚴重，節約能源和環境保護的雙重壓力迫使清潔環保汽車的發展越來越受到重視。天然氣的主要成分是甲烷，具有燃燒后排放污染物少、著火點高、燃燒柔和、使用安全等優點；并且天然氣資源豐富，價格便宜，因此被認為是汽車的最佳代用燃料。LNG又因能量密度高，應用車輛續駛里程長，便于運輸儲存等優點應用規模愈來愈大，尤其適合于重型卡車等商用車輛應用。

因LNG低溫、低壓的存儲形式及液態轉化為氣態的使用形式，供給系統的結構較為復雜，其中的關鍵裝置LNG儲液罐無法做到絕對的零熱交換，往往造成因LNG在儲液罐內氣化升壓而排氣減壓的情況。若排出的天然氣氣體不能迅速擴散，達到一定的濃度易產生爆炸或燃燒的隱患，更重要的是造成非使用的損失、浪費，經濟性大打折扣。如果有一種裝置，能夠將此部分排壓天然氣收集起來并加以利用，即可改善LNG供給系統使用的安全性，又能提高經濟性，一舉兩得。本文就此排壓氣體收集利用裝置的原理及經濟性進行探討與分析。

1、裝置原理及經濟性分析

1.1 適用條件

車用自增壓LNG儲液罐主要由瓶體、放空閥、經濟閥、主安全閥、副安全閥、出液截止閥、過流保護閥、進液單向閥、增壓截止閥及相應管路等工作部件組成。根據經濟閥開啟壓力低于安全閥開啟壓力的設定及管路工作流程，LNG供給系統有優先使用氣相功能，即當LNG儲液罐內壓力高于經濟閥設定值時，經濟閥自動打開，瓶內氣相空間的天然氣

通過經濟閥進入供氣管路，經濟閥持續開啟，氣瓶的壓力會逐漸下降，直到低于經濟閥的設定壓力，經濟閥自動關閉。

這個功能可以保證儲液罐在持續供氣時，壓力能夠自動控制在較低的范圍內，防止超壓排氣造成浪費。但在LNG供給系統非工作狀態時，經濟閥也處于非工作狀態，LNG儲液罐內超壓氣體通過安全閥直接排至大氣帶來安全隱憂，造成浪費。車用LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置即工作于儲液罐非工作狀態，通過收集安全閥排出的超壓氣體加以利用。

1.2 原理及相關參數

如圖3所示，車用LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置由集氣器、三通、安全閥、單向閥及管路、接頭等部件構成。

集氣器進氣口通過連接管路與LNG供氣系統的安全閥出氣口連接，集氣器出氣口通過連接管路三通接頭分支與裝置安全閥進氣口連接，集氣器出氣口通過連接管路三通接頭另一分支與單向閥進氣口連接，單向閥出氣口通過連接管路三通接頭與原車用LNG供氣系統中緩沖罐進氣口連接。

此裝置通過自動收集LNG儲液罐排出的超壓天然氣氣體，在集氣器中形成工作壓力后將氣體補充至原車用LNG供氣系統中緩沖罐中供發動機燃燒做功使用，同時考慮到裝置的安全性及氣流方向性，管路系統中設計有安全閥及單向閥。

1.3 經濟性分析

以陜西重型汽車有限公司某重型天然氣牽引車應用的LNG供給系統及排壓氣體收集利用裝置為例進行經濟性分析：

表1 LNG供給系統相關參數

表2 LNG供給系統排壓氣體收集利用裝置相關參數

表3 LNG相關參數

1.3.1 排氣收集率

單位時間內裝置收集的氣體量與LNG供給系統總的排氣量的比率即為排氣收集率。根據表1、2、3中相關系統參數，可得：

上式中，LNG儲液罐按最高沖裝量405L計算，故排氣收集率最少為33.3%。

1.3.2 收益分析

根據回收裝置每日回收氣量與天然氣價格，可計算每年

2、結束語

該車用LNG供給系統超壓排氣收集利用裝置結構簡單，各部件間可通過柔性管路連接，方便車輛布置。LNG供給系統排出的超壓天然氣氣體通過該裝置實現自動收集，在集氣器中形成工作壓力，適時的提供給發動機使用，將原直排大氣的天然氣加以利用，降低燃氣濃度大造成的安全隱患，提高燃料使用效率及經濟性，帶來更大經濟效益。

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[4]葉瑩等.LNG燃料汽車貯罐自增壓及供氣特性[J].低溫工程，2009(4).

LNG supply system pressure gas collecting and Utilizing Device for Vehicle

Wu Runhan
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200）

As the safety car LNG supply system is provided with overpressure gas pressure relief device, in the use process when overpressure, pressure relief device works exhaust. In general, the overpressure gas direct discharge to the atmosphere, if the accumulation of natural gas with high concentration of danger, also cause fuel waste, affect the vehicle use economy. LNG supply system pressure gas collection and utilization device can automatically collect the overpressure gas reservoir discharged from a car, and to provide the engine, security risks that can not only improve the natural gas with high concentration is caused, also can improve the gas utilization and economy, bring greater economic benefits.

Natural gas; the economy valve; overpressure gas; recovery; exhaust collection rate

U463.6

A

1671-7988(2014)10-94-02

吳潤漢，就職于陜西重型汽車有限公司。