珠江三角洲地區推廣LPG汽車的效益分析

摘 要

摘要：針對珠江三角洲地區，通過比較LPG汽車燃料與普通汽車燃料的性質、不同燃料汽車尾氣污染物含量和燃料費用，論證了LPG作為清潔汽車燃料具有優越的環保效益和經濟效益。建議鼓
摘要：針對珠江三角洲地區，通過比較LPG汽車燃料與普通汽車燃料的性質、不同燃料汽車尾氣污染物含量和燃料費用，論證了LPG作為清潔汽車燃料具有優越的環保效益和經濟效益。建議鼓勵推行LPG汽車。
關鍵詞：燃氣汽車；液化石油氣汽車；汽車燃料；環保效益；經濟效益
Abstract：The environmental and economic benefits of using LPG as clean vehicle fuel in Zhujiang River Delta region are demonstrated by comparing the fuel property between LPG vehicle and general vehicle as well as the pollutant content in emissions from vehicles using different fuels and fuel cost.It is suggested that use of LPG vehicles should be encouraged.
Key words：gas vehiele；LPG vehicle；vehicle fuel；environmental benefit；economic benefit
    汽車工業的高速發展給人類帶來了經濟的繁榮和生活的便利，同時也給城市帶來了大氣污染和緊張的能源需求。隨著石油資源的日漸減少以及巨大的環境威脅，能源與環境問題已成為21世紀全球面臨的重大挑戰，對我國來說尤為嚴峻。其中，交通能源消耗是造成局部環境污染和全球變暖的主要因素之一。為此，全球大多數國家或地區已達成共識：交通能源轉型勢在必行。燃氣汽車具有低速性能好，適宜在車輛擁擠、人口稠密的大城市使用[1]。
1 珠江三角洲經濟與交通和環境的關系
   珠江三角洲地區由廣州、深圳、佛山、珠海、東莞、中山等城市組成，其經濟發達，人口密集，外向型經濟總體水平較高，在廣東省乃至全國處于重要的地位。近年來珠江三角洲地區不斷優化產業結構，擁有各種類型、各種層次產品的強大生產能力，加工產品種類達到數萬種，形成同行業上下游產品之間、不同行業之間完善的產業體系。珠江三角洲地區經濟的快速增長增大了客貨流量，同時也使得該地區的流動人口增多，這都促使機動車輛激增，而傳統的機動車輛排放的尾氣會對大氣造成相當大的污染。由此可見，其特殊的地理經濟與交通和環境的關系，促使該地區必須在車用燃料方面作出合理科學的選擇。
    目前作為車用清潔替代燃料中技術最成熟、最容易推廣使用的是液化石油氣(LPG)燃料汽車，它不僅具有低消費、低噪聲、動力性能較好的特點，更重要的是大大降低了城市環境污染，具有較高的環境效益。根據廣州市公交車和出租車采用LPG燃料汽車所取得的成效可以推斷，珠江三角洲地區全面推廣LPG汽車將有利于該地區健康穩定發展[2～3]。
2 推廣LPG汽車的環保效益分析
2.1 LPG與汽油的燃燒特性比較
    LPG汽車燃料的主要成分是丙烷和丁烷，為了比較LPG與汽油的燃燒特性，對LPG汽車燃料與汽油的性質進行比較，見表1。
表1 LPG汽車燃料與90號汽油的性質比較
項目
LPG汽車燃料
90號汽油
丙烷
丁烷
H、C原子數比
2.67
2.50
2.00～2.30
常壓下沸點/℃
-42.1
-0.5
30.O～90.O
低熱值/(MJ·kg-1)
45.77
46.39
43.90
辛烷值
111.5
95.0
92.0
常壓下著火溫度/℃
466
430
390～420
火焰傳播速度/(cm·s-1)
38
37
39～47
理論空燃比(質量比)
15.6
15.4
14.7
火焰溫度/℃
1970
1975
2197
    根據表1的數據經研究可知，LPG作為汽車燃料有如下優點：
    ① 汽油會稀釋發動機運動部件的潤滑油，使其潤滑情況變差，加快零部件的磨損[4]。而LPG汽車燃料是以氣態方式進入氣缸，與空氣混合良好，燃燒充分，不易污染潤滑油。LPG汽車發動機運轉平穩，從而延長其使用壽命。
    ② LPG汽車燃料的平均著火溫度比汽油高約10%，平均火焰傳播速度比汽油小約10%，這說明LPG汽車燃料起火爆炸的誘導期較長，火焰蔓延速度較慢，使用時更安全[5]。
    ③ LPG汽車燃料主要組分為丙烷和丁烷，熱值比汽油高約4%～5%，而且其霧化性好、混合均勻、空燃比較高。一定量空氣匹配的LPG比汽油少約6%，燃燒更充分，效率更高。
    ④ LPG的辛烷值比汽油高約8%～19%，抗爆震性能較好，通過提高壓縮比可以提高汽車的動力性和經濟性。而且LPG汽車發動機運轉平穩、低速性能比燃油汽車好，尤其適用于車輛擁擠、人口密集的大城市使用[6]。
2.2 LPG汽車與汽油汽車尾氣比較[7]
    汽車尾氣主要由C0、HE、N0x等構成，是造成大氣污染的主要因素之一。減少汽車尾氣污染物質的排放量，是提高空氣質量的有效措施之一。LPG的主要組分為丙烷和丁烷，其他污染源雜質少，因而使用LPG作為汽車動力燃料，排放的尾氣中不含鉛和苯，硫含量極微。而汽油主要組分為C4至C12的烴類，另外含有微量的硫、鉛等元素，其燃燒尾氣中含有較多的危害物質。不同轉速下汽車發動機廢氣排放測試數據見表2。
表2 不同轉速下汽車發動機廢氣排放測試數據
轉速/(r·min-1)
汽油發動機
LPG發動機
C0摩爾分數/%
HC摩爾分數/10-6
C0摩爾分數/%
HC摩爾分數/10-6
1000
7.3
250
0.05
80
1500
6.O
350
0.07
50
2000
4.3
260
0.12
20
2500
3.5
130
0.30
60
3000
3.0
120
0.45
50
3500
2.5
100
0.40
65
    分析表2數據可知，發動機從燃用汽油改為LPG燃料后，C0排放量平均下降92.6%，HC排放量平均下降65.5%。使用LPG汽車燃料，可以使汽車尾氣排放物中HC、CO污染物質明顯減少，大大減輕了對環境的污染程度，這充分顯示了LPG作為汽車燃料優越的環保效益。
2.3 LPG公交車環保效益實例分析
    珠江三角洲某市自1999年成為全國12個清潔汽車試點示范城市之一以來，積極推行LPG汽車，截至2008年底，該市已有7000多輛公交車、1.6×104輛出租車使用LPG清潔能源，分別占公交車、出租車總數的80%和100%，徹底根治了困擾廣大市民的公交車冒黑煙現象。該市LPG公交車尾氣檢測結果見表3。
表3 某市LPG公交車尾氣檢測結果
項目
C0體積分數/%
HC體積分數/10-6
N0x體積分數/10-6
高怠速檢測值
≤0.01
68.5
132.5
高怠速北京標準
0.7
200.0
沒有要求
低怠速檢測值
≤0.01
111.2
76.1
低怠速北京標準
1.5
250.0
沒有要求
    根據表3的檢測結果可知，該市LPG公交車污染物的排放狀況總體上優于北京標準DB 11-044《汽油車雙怠速污染排放標準》：C0的排放含量極微；HC在高怠速時僅約為北京標準的1/3，低怠速時也僅約為北京標準的40%。另外，在緩解該市燃油供應緊張方面，LPG公交車、出租車可替代燃油共47.1×104t/a，占該市年燃油消耗量250×104t/a的18.84%，對燃油的使用減少了約20%。由此可見，使用LPG汽車燃料的環保效能在實際應用中得到了有效的檢驗。
3 推廣LPG汽車的經濟效益分析
   從理論上分析，由表1數據可知，LPG汽車燃料的熱值和空燃比比汽油高，燃用LPG汽車燃料比燃用汽油節省。從目前的零售油價、氣價的差價和車輛的燃料消耗情況，結合車輛的行駛里程，比較分析得出表4、5的結果(以廣州市2011年初的市場零售價格為參考)。
表4 公交車：LPG、汽油作為燃料比較
假設車總數/輛
2000
燃料種類
柴油
LPG
每輛車日行駛里程/km
200
200
燃料價格/(元·L-1)
7.17
4.50
每100km的燃料消耗量/L
41.0
62.0
日燃料費用/(元·輛-1)
587.94
558.00
日節約燃料費用/(元·輛-1)
—
29.94
日總節約費用/元
—
59 880
表5 小轎車：LPG、汽油作為燃料比較
假設車總數/輛
2000
燃料種類
93號汽油
LPG
每輛車日行駛里程/km
200
200
燃料價格/(元·L-1)
7.33
4.50
每100km的燃料消耗量/L
11.0
12.5
日燃料費用/(元·輛-1)
161.26
112.50
日節約燃料費用/(元·輛-1)
—
48.76
日總節約費用/元
—
97 520
   根據表4和表5數據分析可知，在假設的車輛數量和日行駛里程的情況下，使用LPG代替汽油，公交車節約費用達59880元，出租車節約費用達97520元。購置一輛LPG公交車約多40000元，而每輛LPG公交車日節約費用為29.94元，需3～4年收回成本；對于出租車目前主要是通過加裝一套LPG供給系統改裝成LPG汽車，費用約6000元，而每輛車日節約費用為48.76元，即4個月就能收回成本。所以從長遠來看，使用LPG作為汽車燃料具有明顯的經濟效益。
4 結論和建議
   我國LPG汽車技術成熟，在面臨能源短缺和高油價的情況下，推行LPG汽車不但能夠緩解能源壓力，更重要的是有利于保護環境。根據以上數據的綜合分析可知，對珠江三角洲地區，采用LPG燃料不僅具有優越的環保效益，還具有一定的經濟優勢，對該區域的健康發展將起到良好的推動作用。因此，在珠江三角洲地區經濟一體化的同時，建議該地區在交通運輸上逐步實現統一的LPG燃料供應機制。針對我國LPG汽車普及率較低的情況，政府應盡快推出相應的優惠政策(包括LPG的價格、稅收、補貼等方面)，鼓勵人們使用綠色燃料，加快LPG燃料的全面推廣和應用，改善人類賴以生存的空氣質量。
參考文獻：
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[7] BRUINSMA H A.Experience in promoting LPG vehicles in Europe[J].Presentation for International Symposium on Fuel Gas Vehicles，2000(3)：29-30.
 
 
(本文作者：徐啟俊 方江敏 曹光貴 華南理工大學機械與汽車工程學院廣東廣州 510640)