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然气掺氢发动机关键技术

1 成果简介本成果的技术原理是：天然气与氢气按一定比例混合后，形成天然气与氢气的混合燃料（ Hydrogen enriched Compressed Natural Gas，简称 HCNG）。根据 HCNG 燃料的特点，内燃机选择“ HCNG 燃料进气道电控喷射+稀薄燃烧+氧化催化器”的技术方案，采用一系列专利技术对 HCNG 内燃机燃烧排放进行控制和优化，可实现 HCNG 内燃机的高效率和低排放。上图天然气掺氢（ HCNG）发动机通过多年研究和关键技术攻关，我们成功研发了超低排放、高效率的 HCNG 发动机。经国家汽车质量监督检验中心（襄樊）检测：掺氢 20%的 HCNG 发动机排放达到欧 V、并满足 EEV（环境友好型汽车）排放标准， HCNG 发动机当量燃料消耗率比原天然气发动机（排放达国 III）低 7%，而动力性保持不变。以吴承康院士为组长的专家组对该成果鉴定为“国际先进水平”，国家能源局在全国优先推广该成果。该成果获 2011 年北京市科学技术一等奖。2 应用说明研发的 4 辆 12 米低地板 HCNG 城市客车在北京奥运会期间成功示范运行，运行情况良好，可靠性达到产品要求。目前，客车已在北京及贵州六盘水累计运行里程超过 20 万公里。 2014 年 3 月，扬州高邮市启动全球最大规模 HCNG 公交车示范项目。预计到 2014 年底，高邮市将有 50 辆 HCNG 公交车投入商业运行， 1 座 HCNG 加气站、 1 座 HCNG 燃料制备工厂建设并运行。3 效益分析HCNG 燃料公交车百公里气耗约为 45 标准立方米（价格为 4.4 元/标准立方米）， 12 米低地板柴油公交车百公里油耗约为 40 升（柴油价格为 7.6 元/升）。按公交车每天运行 220公里、每年运行 330 天计算，则每辆车每年可节省燃料费用 7.24 万元。每辆车每年可减少二氧化碳排放 400 吨、减少氮氧化物排放 3 吨。我国 1000 多家焦化厂每年焦炉气产量相当于 9000 万吨石油（按燃料低热值计算）。HCNG 汽车燃料可以焦炉气为原料，即大幅提升了焦炉气的附加值，又降低了汽车排放。若我国 1%焦炉气作为车用 HCNG 的原料，车用 HCNG 燃料的年销售额达 70 亿元，利税愈20 亿元。4 合作方式转让或者联合推广。5 项目所属行业领域先进制造。

清华大学 2021-04-13