天然氣的優點包括資源豐富、排放污染低、價格低廉等,日益受到重視,被認為是一種非常具有發展前景的燃料,大部分人都將天然氣作為繼煤、石油之后的世界上第三大能源,發揮著越來越重要的角色。
天然氣的優點包括資源豐富、排放污染低、價格低廉等,日益受到重視,被認為是一種非常具有發展前景的燃料,大部分人都將天然氣作為繼煤、石油之后的世界上第三大能源,發揮著越來越重要的角色。其主要成分為甲烷,是一種氣態燃料,能夠與空氣充分混合,因此其燃燒后基本沒有微粒排放,燃燒后的CO生成量也很少;與其他化石類燃料相比較而言,在開采、生產、儲藏、運輸、使用等全生命周期內產生的污染物排放量最少,因此天然氣又被人們稱之為“清潔燃料”。
據中研產業研究院報告《2021-2026年中國天然氣發動機產業運行態勢及發展趨勢預測研究報告》分析
近年來,世界上眾多國家,例如美國、德國、日本、韓國、泰國等都相繼制定了天然氣動力應用的發展規劃。我國相繼實行了“清潔汽車”、“十城千輛”等政策,大力推廣新能源汽車,使得天然氣發動機在城市公交、出租車上得到的廣泛的應用我國對天然氣發動機的研發工作起步較晚,從上世紀八十年代開始,但發展迅速,尤其是全國開展“清潔汽車”行動后。天然氣發動機未來仍將保持高速發展的態勢。
雖然我國天然氣發動機的發展較快,但在總體技術上與國外先進水平仍有不小的差距,這阻礙了我國天然氣發動機的自主研發和更廣泛的推廣。
天然氣發動機主要有兩種工作方式,第一種是點燃式,顧名思義,就是由火花塞點火引燃燃燒室內的混合氣。第二種則是壓燃式,通常是由缸內直噴的柴油進行引燃。天然氣主要成分是甲烷、乙烴、三碳丙烷以及氮氣和二氧化碳,不同狀態氣體組分的含量會有所不同。
從公開的數據來看,即將實施的國六標準,主要對PEMS的PN、遠程排放管理車載終端數據發送要求、高海拔排放要求和PEMS測試范圍進行了重新定義。
點燃式發動機按照混合氣濃度可以分為當量燃燒和稀薄燃燒兩種方式,采用當量燃燒的天然氣發動機是目前應用的主要形式,這是因為采用當量燃燒可以使用三元催化器(TWC)來降低排氣污染物。
在當量比為1:1時,TWC對含氮氧化物(NOx)和碳氫化合物(THC)有著接近100%的轉化效率,但是隨著空氣濃度的增加,轉化效率大幅降低。天然氣發動機的顆粒物本身排放量就較低,采用當量燃燒,結合三元催化器比較容易達到國六排放標準。
為了提高發動機的熱效率,發動機也經常使用稀薄燃燒的方式,也就是空氣質量在燃燒室內占比較重。目前,為了滿足國六要求,通常會采取燃燒室以及進氣道結構優化、預燃室設計、分層燃燒技術、廢氣再循環等技術,對天然氣發動機進行優化。
如果使用的是壓燃式發動機,為了滿足國六排放法規,采用機內凈化+后處理的技術方案,機內凈化主要是采用EGR技術來降低NOx的排放。目前常用的后處理器組合包括DOC+DPF+SCR,與柴油機的后處理器組合差別不大。
隨著產業政策的逐步出臺、天然氣基礎設施建設的完善,天然氣的供給能力逐步增強,天然氣供求關系趨于平穩,天然氣商用車的產銷量快速回升。可以預見未來天然氣發動機前景廣闊。
想要了解更多天然氣發動機行業的發展前景,請查閱《2021-2026年中國天然氣發動機產業運行態勢及發展趨勢預測研究報告》。
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