天然气CNG的属性

2.2、天然气的特性
2.2.1、比重
常温、常压下的甲烷、天然气比重以及与空气比重的比值
单位 比重 与空气比重的比值
甲烷 kg/m3 0.71 55%
天然气 kg/m3 0.78 60%
天然气比重小于空气，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。
2.2.2、热值
热值是指单位重量或体积的燃料*燃烧后产生的热量，分为高热值和低热值。
天然气主要成分的热值：
成分 高热值104（kJ/kg） 低热值104（kJ/kg）
甲烷 5.55 5.01
汽油的低热值为4.44×104kJ/kg。天然气的单位重量热值高于汽油。按体积计量计算，1立方米天然气的热值高于1升汽油的热值。
2.2.3、沸点
在常温、常压下，天然气为气体状态；
甲烷的沸点-162℃，在此温度以上，天然气呈气态。由于非常低的沸点，天然气非常难于液化，一般采用气体状态储存和输送天然气。
2.2.4、颜色、味道和毒性
甲烷（天然气）是一种无色、无味的物质，且没有毒性；
天然气在空气中的浓度较高时，对人体有一定的麻醉作用。
为便于识别其在空气中的存在，在生产过程中添加了少量的臭味剂（硫醇、硫醚等物质）。
2.2.5、点火极限
气态的天然气与空气形成混合气，混合气浓度在一定范围内时能够被点燃、燃烧，超过这个范围将不能被点燃，这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。
天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。
2.2.6、理论空燃比
单位重量（或体积）燃料*燃烧需要的空气重量（或体积）即为该燃料的理论空燃比。
汽油、甲烷的（重量）理论空燃比分别为14.7：1、16.7：1。
相同质量的燃料*燃烧，天然气需要更多的空气。
按照体积计算，天然气的理论空燃比约为10：1。
2.2.7、辛烷值
辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力，辛烷值越高，表示抗爆性越好，发动机可以采用更高的压缩比。
目前使用的汽油辛烷值一般为90、93。
天然气的辛烷值一般在120～130之间，其抗爆性要好于汽油。
2.2.8、自燃温度
在没有外界火源的条件下，由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度变化而引起天然气自行着火燃烧，天然气自行着火燃烧的zui低温度即为自燃温度；
天然气的自燃温度为732℃；汽油的自燃温度为232～482℃；较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。
2.2.9、起燃方式：
天然气自燃温度高，难于压燃，适宜外火源点燃，同时高的辛烷值，适合在较高的压缩比下点燃工作。
天然气在汽车上使用一般采取两种方式工作：
在天然气单燃料或两用燃料车上，采用电火花点燃的工作方式；
在柴油／天然气双燃料车上，在天然气工作时，一般喷射少量的柴油，利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。
3、车用天然气的质量要求
项目 质量指标
高位发热值（MJ/m3） ＞31.4
硫化氢（H2S）含量（mg/m3） ＜ 15
总硫（以硫计）含量（mg/m3） ＜ 200
＊尘埃含量（mg/m3） ＜15
＊尘埃微粒直径（μm） ＜10
二氧化碳（CO2）含量V/V ＜ 3.0
＊氧气（O2）% ＜ 0.5
＊含水量（mg/m3） 一般地区＜16，冬季温度在-20℃～-40℃时应＜10。
水露点℃ 在汽车驾驶的特定区域内，在zui高压力下，水露点不应高于-13℃,当zui低温度低于-8℃，水露点应比zui低气温低5℃。
“＊”：目前未列入国家标准
4、压缩天然气汽车的特点
压缩天然气汽车储存的天然气量相对较少，且储存容器的重量造成整车重量增加很多。但在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能使用CNG，又能使用汽油的两用燃料车目前广泛使用，这种方式改装方便、成本低，但整车性能下降较多。
4.1、排放性能：
天然气作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO 、HC等有害物质更少；其他一些没有受排放法规控制的有害成分（如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少；
在所有碳氢燃料中，天然气的碳氢比小，碳与氢的比例为4：1，CO2排放量比汽油少25%左右，有利于保护的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性，将天然气确定为真正的清洁燃料而加以推广使用。
4.2、经济性：
维护费用：天然气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命；
燃料费用：按1立方米天然气相当1.1升汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用。
4.3、动力性：
目前的CNG车基本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车，发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动，因而造成使用CNG时发动机的动力性能没有得到充分发挥；
天然气的理论空燃比为10：1，在进入发动机时，天然气将占有约10%的体积空间，导致吸入发动机的空气量减少约10% ，进气效率下降，从而引起动力性的下降；
天然气性质稳定，燃烧速度慢，点燃需要更多的能量；
与使用汽油相比，使用CNG时的动力性约下降15%左右。
4.4、安全性：
系统的每一个部件的设计、生产、检验充分考虑了安全性：
储气瓶必须是的专业厂家生产；
储气瓶的承压能力是CNG工作压力的数倍；
每一个储气瓶出厂之前必须进行安全检验；
储气瓶发上设有安全阀、手动截止阀，保证安全使用和便于维护；减压器上设有安全阀，保证在系统出现故障时的安全性；
天然气性质稳定，密度小，自燃温度温度高，安全性好于汽油燃料。
国内外的使用经验表明，因CNG系统发生的安全事故要远低于汽油车、柴油车。
4.5、续驶里程：
压缩方式储存天然气，储存燃料的能量密度低，相同体积的储存容器，续驶里程仅相当于汽油的1/4，且储存容器的重量大， 导致整车自重增加。对于小型车，在设计时考虑到自重增加的限制，以及车上有限的空间，不允许安装过多的天然气储气瓶，所以使用天然气的续驶里程较少。
5、压缩天然气在车辆上的储存
常温、常压下的天然气密度非常低，为有效的储存天然气，一般采用压缩方式储存天然气，以提高天然气的储存量。汽车上使用的CNG的zui高压力为20MPa（相当于将天然气压缩200倍）。