陳 曦，黃 哲

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川成都610066)

0 概 述

面對全球性的能源危機(jī)、環(huán)境污染及氣候改變，世界各國都將節(jié)能環(huán)保與新能源汽車發(fā)展作為戰(zhàn)略選擇。我國也提出了“立足國內(nèi)、開拓國際、油氣并舉、厲行節(jié)約、建立儲備” 的油氣發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界能源結(jié)構(gòu)中天然氣比例為24.1%，而我國僅為3.4%。因此我國在十二五規(guī)劃中，要求天然氣比重在能源結(jié)構(gòu)中達(dá)到 8.3%。所以，要油氣并舉、逐漸加大天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比重、加快天然氣的開發(fā)利用勢在必行。另外，控制環(huán)境污染、降低廢氣排放也是開發(fā)利用天然氣的重要原因。近年來，城市的汽車不斷增多，汽車尾氣排放量也越來越大，城市空氣中PM2.5有60%來自于汽車尾氣。所以減少尾氣排放，開發(fā)清潔能源也迫在眉睫。

長河壩水電站礫石土心墻壩壩料運(yùn)輸總量大，強(qiáng)度高，場內(nèi)交通隧道多，工程建設(shè)中的環(huán)保問題受到行業(yè)和地方相關(guān)部門高度關(guān)注。長河壩大壩施工需要投入數(shù)百輛施工設(shè)備，廢氣排量大，而且整個(gè)運(yùn)輸線路有80%以上是隧洞運(yùn)輸。隧道內(nèi)運(yùn)輸因車輛尾氣排放，會導(dǎo)致洞內(nèi)煙塵濃、能見度低、安全隱患增加，極易導(dǎo)致交通事故。如果采用LNG燃料，其燃燒后產(chǎn)物大部分為水和二氧化碳，這樣就可以大大降低隧道內(nèi)煙霧濃度。因此，擬在長河壩項(xiàng)目采用LNG自卸汽車完成壩料運(yùn)輸任務(wù)，從而有效改善隧道的交通條件、降低汽車尾氣對環(huán)境的污染。

1 車輛的選型與配套設(shè)施的建設(shè)

1.1 車輛的選型

LNG汽車選用福田戴姆勒公司的BJ3253DFMKB-S6型歐曼重卡，該車是福田戴姆勒汽車、中集圣達(dá)因、富瑞特裝等企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、聯(lián)合創(chuàng)新、專為天然氣運(yùn)輸用戶量身打造的重卡產(chǎn)品。作為對比試驗(yàn)的燃油汽車選用重慶紅巖公司的CQ3254TMG384型紅巖金剛重卡，該車由上汽依維柯商用車投資有限公司與重慶機(jī)電控股(集團(tuán))公司共同投資成立的重型汽車生產(chǎn)企業(yè)。兩車基本參數(shù)如下：

(1)歐曼LNG重卡(BJ3253DFMKB-S6)，6×4自卸車，轉(zhuǎn)速車輛自身質(zhì)量為19.05 t，長×寬×高為8.45 m×2.5 m×3.15 m，軸距3.825 m+1.35 m，最高車速90 km/h，扭矩1 500 N·m，最大功率轉(zhuǎn)速2 200 r/m，最大扭矩1 600 r/m；

(2)紅巖金剛?cè)加椭乜?CQ3254TMG384)：6×4自卸車，轉(zhuǎn)速車輛自身質(zhì)量為19.01 t，長×寬×高為8.45 m×2.5 m×3.169 m，軸距3.6 m+1.35 m，最高車速90 km/h，扭矩1300 N·m，最大功率轉(zhuǎn)速2 200 r/m，最大扭矩1 600 r/m。

1.2 配套設(shè)施建設(shè)

作為LNG汽車配套的加氣站由攀枝花華油天然氣有限公司負(fù)責(zé)投資建設(shè)，總建設(shè)費(fèi)用約550萬元。為確保安全，本加氣站嚴(yán)格依照GB50156—2002《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(2006年版)進(jìn)行建設(shè)，加氣站的工程規(guī)劃已經(jīng)上級部門審批通過，工作人員持證上崗，并依相關(guān)要求配備防火防爆器械，定期進(jìn)行安全檢查。

加氣站選型為撬裝式LNG加氣站，其成套設(shè)備由LNG儲存加氣撬和站控系統(tǒng)兩大部分組成。該選型便于在簡易混凝土基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備的現(xiàn)場管道連接和固定，加氣站結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 加氣站結(jié)構(gòu)示意

加氣站主要設(shè)備配置包括LNG儲存泵閥撬、卸車軟管、LNG加氣機(jī)、站控系統(tǒng)、儀表風(fēng)系統(tǒng)5部分。其中，LNG儲存泵閥撬為該套加氣站設(shè)備的主要組件，其主要構(gòu)件及其參數(shù)如下：

(1)臥式LNG儲罐幾何容積60 m3、設(shè)計(jì)壓力1.3 MPa、內(nèi)罐設(shè)計(jì)溫度-196 ℃、罐體材質(zhì)S30408/Q345R。

(2)儲罐/卸車增壓器、調(diào)飽和加熱器、低壓EAG加熱器設(shè)計(jì)壓力2.5 MPa、氣化能力300 N·m3/h。

(3)低溫潛液泵最大流量340 L/min(液態(tài))，功率11 kW。

(4)低溫泵池0.08 m3，設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa。

(5)低溫管路及低溫閥門設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa、高真空多層絕熱、DN10～DN50。

(6)儀表及傳感器包含壓力變送器、溫度變送器、電磁閥、可燃?xì)怏w探測器等。

2 運(yùn)行階段跟蹤研究

2.1 研究主要內(nèi)容

在設(shè)備引進(jìn)前期，通過對一系列進(jìn)場試驗(yàn)成果分析， LNG汽車在動力性能、駕駛性能方面與普通燃油汽車處于同一水平，完全能夠滿足工程建設(shè)施工要求；且其在平緩路段運(yùn)輸單價(jià)消耗優(yōu)于普通燃油汽車；通過對LNG自卸汽車與普通燃油汽車尾氣中有害氣體排放含量分析可知，其NOx及CO的排放少，環(huán)保優(yōu)勢明顯，若能在長隧道運(yùn)輸中，通過減少有害氣體排放，將大幅度提高隧道空氣質(zhì)量，減少相關(guān)輔助設(shè)備和人力投入消耗。

在運(yùn)行階段，主要對進(jìn)場試驗(yàn)研究內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步校核，以確保研究成果的可靠性。主要對LNG環(huán)保自卸汽車進(jìn)場研究試驗(yàn)中環(huán)保性結(jié)果是否與長期生產(chǎn)運(yùn)行一致進(jìn)行評估，同時(shí)，通過長時(shí)間運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，對其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行核算。

2.2 環(huán)保性調(diào)研

后續(xù)跟蹤階段又進(jìn)行多次尾氣檢測。隨車輛使用時(shí)間延長，尾氣排放各項(xiàng)數(shù)據(jù)均值有小幅增長，且車輛維護(hù)前后尾氣排放有明顯差異，在依照要求進(jìn)行車輛保養(yǎng)的條件下，LNG汽車尾氣排放情況優(yōu)于普通燃油重卡，與進(jìn)場試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

此外，按照《四川省長河壩水電站施工期環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測方案》要求，甘孜州環(huán)境監(jiān)測站對該地區(qū)的地表水、大氣、噪聲現(xiàn)場采樣并及時(shí)送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。從中獲取其大氣質(zhì)量檢測結(jié)果進(jìn)行LNG環(huán)保自卸汽車引進(jìn)前后對比分析。受條件所限，大氣質(zhì)量監(jiān)測主要監(jiān)測因子為TSP。試驗(yàn)依照GB/T15432—1995《環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》規(guī)范進(jìn)行，每次連續(xù)監(jiān)測5天，同濾膜采樣，單次采樣12 h，TSP試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 TSP試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果記錄

考慮季度施工強(qiáng)度影響，對LNG環(huán)保自卸汽車引進(jìn)前后各四個(gè)季度進(jìn)行對比分析，可以得出，對于TSP值，LNG車輛引進(jìn)后有小幅度改善。

2.3 經(jīng)濟(jì)性核算

運(yùn)行階段經(jīng)濟(jì)性核算主要通過統(tǒng)計(jì)一個(gè)較長時(shí)段內(nèi)多輛LNG汽車與燃油汽車的運(yùn)輸量、運(yùn)輸里程、油(氣)消耗情況，對LNG環(huán)保自卸汽車的實(shí)際運(yùn)行單耗進(jìn)行計(jì)算，從而獲得其直接經(jīng)濟(jì)效益情況。

選定試驗(yàn)時(shí)段為2014年7月。LNG汽車在本工程中主要用于石料場石料運(yùn)輸，該月份為堆石填筑高峰時(shí)段。試驗(yàn)路段為江咀料場運(yùn)輸上壩道路，路線長12.5 km，主體運(yùn)輸?shù)缆窞榛炷翝仓访?，路況良好。試驗(yàn)選取LNG汽車與燃油汽車分別統(tǒng)計(jì)并對比分析，具體情況見表2。

表2 LNG汽車與燃油汽車經(jīng)濟(jì)系數(shù)對比

通過抽選特征月份，對LNG汽車及燃油汽車經(jīng)濟(jì)性能對比分析，可以得出，LNG汽車直接經(jīng)濟(jì)效益比燃油汽車節(jié)約直接成本0.011 1元/(t·km)。經(jīng)濟(jì)性各方面情況與進(jìn)場試驗(yàn)基本一致。

2.4 運(yùn)行階段研究成果總結(jié)

通過生產(chǎn)階段試驗(yàn)分析可知，LNG環(huán)保運(yùn)輸車輛在爬坡能力、最高時(shí)速、其制動性、操控穩(wěn)定性和平順性等多方面與燃油汽車并無明顯差別，與進(jìn)場試驗(yàn)情況相符，LNG運(yùn)輸車輛在本工程較為平緩的下游江咀堆石料運(yùn)輸線路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益明顯，每噸每公里比燃油汽車節(jié)約直接成本0.011 1元。

3 其他優(yōu)勢分析

3.1 安全性能

在安全性方面，LNG環(huán)保自卸汽車在工程施工過程中的推廣應(yīng)用也有著以下明顯優(yōu)勢：

(1)LNG為-162 ℃深冷液體，工作壓力0.8 MPa，攜帶安全。在控制技術(shù)上和設(shè)備要求上與CNG相比要求低。

(2)LNG比重小，在揮發(fā)時(shí)與空氣對比輕，一旦泄露不易聚集，能很快在高空飄散。

(3)LNG爆炸極限窄，一般難以在高空中達(dá)到爆炸條件，與現(xiàn)在推廣應(yīng)用的CNG相比工作壓力等級低。

總體來說，LNG作為車用燃料，較普通燃油汽車更加安全。

3.2 運(yùn)儲性能

LNG密度為0.47×103 kg/m3，體積比同質(zhì)量的天然氣小625倍，所以可用汽車輪船很方便地將LNG運(yùn)到?jīng)]有天然氣的地方使用。LNG儲存效率高，占地少，投資省。

4 結(jié) 語

LNG環(huán)保自卸汽車在長河壩工程中的推廣應(yīng)用研究，在公司科技進(jìn)步獎評比中獲公司科技進(jìn)步二等獎，本次系列研究實(shí)驗(yàn)成果表明了 LNG環(huán)保運(yùn)輸車輛在動力性、駕駛性方面與燃油汽車并無明顯差別，完全能夠滿足本工程土石壩高強(qiáng)度、連續(xù)運(yùn)輸施工要求。同時(shí)，LNG環(huán)保自卸汽車在環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)性能方面的表現(xiàn)更為優(yōu)越，平緩路段運(yùn)輸較普通燃油車成本優(yōu)勢明顯，可降低成本約0.053元/(t·km)，在長隧道運(yùn)輸中，通過減少有害氣體排放，將大幅度提高隧道空氣質(zhì)量，減少相關(guān)輔助設(shè)備和人力投入消耗。此外，LNG自卸汽車具有安全性能高及運(yùn)儲效率高、投資省的特點(diǎn)。綜合考慮，LNG環(huán)保自卸汽車具有駕駛性能可靠、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益明顯，安全性能高特點(diǎn)，值得在大型水利工程土石方運(yùn)輸中推廣應(yīng)用。

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