珠江三角洲地區(qū)推廣LPG汽車的效益分析

摘 要

摘要：針對珠江三角洲地區(qū)，通過比較LPG汽車燃料與普通汽車燃料的性質(zhì)、不同燃料汽車尾氣污染物含量和燃料費(fèi)用，論證了LPG作為清潔汽車燃料具有優(yōu)越的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。建議鼓
摘要：針對珠江三角洲地區(qū)，通過比較LPG汽車燃料與普通汽車燃料的性質(zhì)、不同燃料汽車尾氣污染物含量和燃料費(fèi)用，論證了LPG作為清潔汽車燃料具有優(yōu)越的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。建議鼓勵(lì)推行LPG汽車。
關(guān)鍵詞：燃?xì)馄?；液化石油氣汽車；汽車燃料；環(huán)保效益；經(jīng)濟(jì)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(yè)的高速發(fā)展給人類帶來了經(jīng)濟(jì)的繁榮和生活的便利，同時(shí)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(huán)境威脅，能源與環(huán)境問題已成為21世紀(jì)全球面臨的重大挑戰(zhàn)，對我國來說尤為嚴(yán)峻。其中，交通能源消耗是造成局部環(huán)境污染和全球變暖的主要因素之一。為此，全球大多數(shù)國家或地區(qū)已達(dá)成共識(shí)：交通能源轉(zhuǎn)型勢在必行。燃?xì)馄嚲哂械退傩阅芎?，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(jīng)濟(jì)與交通和環(huán)境的關(guān)系
   珠江三角洲地區(qū)由廣州、深圳、佛山、珠海、東莞、中山等城市組成，其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，外向型經(jīng)濟(jì)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(qū)不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，擁有各種類型、各種層次產(chǎn)品的強(qiáng)大生產(chǎn)能力，加工產(chǎn)品種類達(dá)到數(shù)萬種，形成同行業(yè)上下游產(chǎn)品之間、不同行業(yè)之間完善的產(chǎn)業(yè)體系。珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速增長增大了客貨流量，同時(shí)也使得該地區(qū)的流動(dòng)人口增多，這都促使機(jī)動(dòng)車輛激增，而傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛排放的尾氣會(huì)對大氣造成相當(dāng)大的污染。由此可見，其特殊的地理經(jīng)濟(jì)與交通和環(huán)境的關(guān)系，促使該地區(qū)必須在車用燃料方面作出合理科學(xué)的選擇。
    目前作為車用清潔替代燃料中技術(shù)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(fèi)、低噪聲、動(dòng)力性能較好的特點(diǎn)，更重要的是大大降低了城市環(huán)境污染，具有較高的環(huán)境效益。根據(jù)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(qū)全面推廣LPG汽車將有利于該地區(qū)健康穩(wěn)定發(fā)展[2～3]。
2 推廣LPG汽車的環(huán)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(zhì)進(jìn)行比較，見表1。
表1 LPG汽車燃料與90號汽油的性質(zhì)比較
項(xiàng)目
LPG汽車燃料
90號汽油
丙烷
丁烷
H、C原子數(shù)比
2.67
2.50
2.00～2.30
常壓下沸點(diǎn)/℃
-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?zhèn)鞑ニ俣?(cm·s-1)
38
37
39～47
理論空燃比(質(zhì)量比)
15.6
15.4
14.7
火焰溫度/℃
1970
1975
2197
    根據(jù)表1的數(shù)據(jù)經(jīng)研究可知，LPG作為汽車燃料有如下優(yōu)點(diǎn)：
    ① 汽油會(huì)稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)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(tài)方式進(jìn)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(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，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?zhèn)鞑ニ俣缺绕托〖s10%，這說明LPG汽車燃料起火爆炸的誘導(dǎo)期較長，火焰蔓延速度較慢，使用時(shí)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。而且LPG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、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(gòu)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(zhì)的排放量，是提高空氣質(zhì)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(zhì)少，因而使用LPG作為汽車動(dòng)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(zhì)。不同轉(zhuǎn)速下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放測試數(shù)據(jù)見表2。
表2 不同轉(zhuǎn)速下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放測試數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)速/(r·min-1)
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
LPG發(fā)動(dòng)機(jī)
C0摩爾分?jǐn)?shù)/%
HC摩爾分?jǐn)?shù)/10-6
C0摩爾分?jǐn)?shù)/%
HC摩爾分?jǐn)?shù)/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(shù)據(jù)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhì)明顯減少，大大減輕了對環(huán)境的污染程度，這充分顯示了LPG作為汽車燃料優(yōu)越的環(huán)保效益。
2.3 LPG公交車環(huán)保效益實(shí)例分析
    珠江三角洲某市自1999年成為全國12個(gè)清潔汽車試點(diǎn)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(shù)的80%和100%，徹底根治了困擾廣大市民的公交車冒黑煙現(xiàn)象。該市LPG公交車尾氣檢測結(jié)果見表3。
表3 某市LPG公交車尾氣檢測結(jié)果
項(xiàng)目
C0體積分?jǐn)?shù)/%
HC體積分?jǐn)?shù)/10-6
N0x體積分?jǐn)?shù)/10-6
高怠速檢測值
≤0.01
68.5
132.5
高怠速北京標(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)
1.5
250.0
沒有要求
    根據(jù)表3的檢測結(jié)果可知，該市LPG公交車污染物的排放狀況總體上優(yōu)于北京標(biāo)準(zhǔn)DB 11-044《汽油車雙怠速污染排放標(biāo)準(zhǔn)》：C0的排放含量極微；HC在高怠速時(shí)僅約為北京標(biāo)準(zhǔn)的1/3，低怠速時(shí)也僅約為北京標(biāo)準(zhǔn)的40%。另外，在緩解該市燃油供應(yīng)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(huán)保效能在實(shí)際應(yīng)用中得到了有效的檢驗(yàn)。
3 推廣LPG汽車的經(jīng)濟(jì)效益分析
   從理論上分析，由表1數(shù)據(jù)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(jié)省。從目前的零售油價(jià)、氣價(jià)的差價(jià)和車輛的燃料消耗情況，結(jié)合車輛的行駛里程，比較分析得出表4、5的結(jié)果(以廣州市2011年初的市場零售價(jià)格為參考)。
表4 公交車：LPG、汽油作為燃料比較
假設(shè)車總數(shù)/輛
2000
燃料種類
柴油
LPG
每輛車日行駛里程/km
200
200
燃料價(jià)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(fèi)用/(元·輛-1)
587.94
558.00
日節(jié)約燃料費(fèi)用/(元·輛-1)
—
29.94
日總節(jié)約費(fèi)用/元
—
59 880
表5 小轎車：LPG、汽油作為燃料比較
假設(shè)車總數(shù)/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(jià)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(fèi)用/(元·輛-1)
161.26
112.50
日節(jié)約燃料費(fèi)用/(元·輛-1)
—
48.76
日總節(jié)約費(fèi)用/元
—
97 520
   根據(jù)表4和表5數(shù)據(jù)分析可知，在假設(shè)的車輛數(shù)量和日行駛里程的情況下，使用LPG代替汽油，公交車節(jié)約費(fèi)用達(dá)59880元，出租車節(jié)約費(fèi)用達(dá)97520元。購置一輛LPG公交車約多40000元，而每輛LPG公交車日節(jié)約費(fèi)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(tǒng)改裝成LPG汽車，費(fèi)用約6000元，而每輛車日節(jié)約費(fèi)用為48.76元，即4個(gè)月就能收回成本。所以從長遠(yuǎn)來看，使用LPG作為汽車燃料具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
4 結(jié)論和建議
   我國LPG汽車技術(shù)成熟，在面臨能源短缺和高油價(jià)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(hù)環(huán)境。根據(jù)以上數(shù)據(jù)的綜合分析可知，對珠江三角洲地區(qū)，采用LPG燃料不僅具有優(yōu)越的環(huán)保效益，還具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，對該區(qū)域的健康發(fā)展將起到良好的推動(dòng)作用。因此，在珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化的同時(shí)，建議該地區(qū)在交通運(yùn)輸上逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的LPG燃料供應(yīng)機(jī)制。針對我國LPG汽車普及率較低的情況，政府應(yīng)盡快推出相應(yīng)的優(yōu)惠政策(包括LPG的價(jià)格、稅收、補(bǔ)貼等方面)，鼓勵(lì)人們使用綠色燃料，加快LPG燃料的全面推廣和應(yīng)用，改善人類賴以生存的空氣質(zhì)量。
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(本文作者：徐啟俊 方江敏 曹光貴 華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院廣東廣州 510640)