[发明专利]一种用于液态天然气公交车的冷能利用装置

说明书

技术领域

本发明属于冷能利用技术领域，具体涉及一种用于液态天然气公交车的冷能利用装置。

背景技术

　   公交车作为常用的交通工具，其主要的驱动能源为汽油。但随着能源危机和环境污染的日趋严重,近些年来,主要汽车生产国都在纷纷调整汽车发展战略,大力发展节能汽车与新能源汽车, 增程式电动汽车建立在现有的电动车技术基础上,在总体结构上增加一个增程器,将增程器与电动车电控系统有机组合，以每天运行10个小时来计算，平均需求功率为20～30kW，按每天160km里程计算,该车在夜间外接充电的情况下,每天只需耗油35L,相对于传统车百公里油耗38L(每天耗油608L),其节油率可达40%以上。混合动力公交车作为采用新型的动力系统，其系统的主要功能是通过监测汽车动力状态、控制动力的流动、优化动力利用率，从而提高汽车的动力性、经济性和安全性。对串联式混合动力公交车的控制策略改进后，油耗可降低27%。

天然气在我国的储量较为丰富，采用天然气作为公交车的燃料不仅起到节能减排的作用，同时能够提高能源利用效率。国内天然气汽车主要包括压缩天然气(CNG)汽车、液化天然气(LNG)汽车两类，液化天然气较压缩天然气有更高的能源密度，随着LNG接收站不断增加，LNG公交车规模也将不断扩大。以北京公交集团公司客一分公司的14 m LNG铰接公交车为例,该车用美国康明斯公司B5.9-195G天然气单燃料发动机,安装低温燃料储罐一只,储罐容积335 L,空重200 kg,一次充装LNG燃料135 kg(190 m³ NG),行驶里程可以达450 km,而车辆的调度里程每天最大300 km,每天充装一次燃料就能保证公交车一天的用量。

液态天然气公交车在国内尚处于起步阶段，主要受到LNG供应和公交车动力系统的限制。LNG从储罐中出来直接进入汽化器气化，并没有对这一部分冷能有效利用，同时也加大了对汽化器的要求；车用储罐真空度无法长期保证,一旦真空度降低导致储罐安全附件损坏加快,阀件仓接头密封变差,车辆燃料单耗会大幅度增大,经济性和安全性都得不到保证。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，同时在提供燃气的同时充分利用液化天然气的冷能，本发明提供了一种用于液态天然气公交车的冷能利用装置，该装置可根据LNG储罐中液态天然气的压力和温度，以及调压阀的作用来设计换热器的换热面积、所需铜管长度和冷气供应量。

本发明采用的技术方案如下所述：一种用于液态天然气公交车的冷能利用装置，包括LNG储罐、管片式换热器、循环水箱；所述管片式换热器设有冷气风道，储存于LNG储罐中的液化天然气，通过调压阀进入到管片式换热器，与冷气风道中的空气换热后从管片式换热器出来后分为两路，一路经调压阀流回LNG储罐；另一路进入循环水箱，与水换热后气化，输送至发动机。将低温冷空气经风道输送至原有的空调系统风道连接处，为公车提供冷气。

所述冷气风道的出口设有温度检测器，管片式换热器装有吸入式风扇，风扇与温度检测器相连，将冷气风道中的冷空气输送至空调系统风道连接处，为公交车供冷。风扇的外端装有过滤滤网，过滤空气中的粉尘，防止粉尘堵塞风道或将粉尘带入公交车内。

所述循环水箱设有温度检测器。

所述管片式换热器包括折叠排列的换热铜管，为了确保LNG公交车在运行过程中的行车安全，铜管外安装一个铜套管，套、管环形间隙充入保护气，所述保护气体为氩气、氮气和二氧化碳中的一种或一种以上的混合气体。铜套管安装换热翅片，铜管与铜管套间还设置天然气探针，用于检查燃气泄漏情况。

所述铜管总长为23±0.5m，铜管外径为9.5±0.5mm，铜管套直径为15±0.5mm。

本发明相对现有技术，具有如下有点和有益效果：

（1）将新能源作为公交车的能源，有效降低了废气的排放量，同时对LNG的冷能得到充分的利用。

（2）选用铜管管片式换热器，技术成熟，设备均可国产化，自控程度高，具有良好的工业推广应用前景。

（3）本装置的循环水箱与原有的车载循环水加热燃料系统串联连接，将本装置排出的天然气再次经车载循环水加热燃料系统加热，以保证气化后满足的天然气进入发动机的温度。

（4）本装置的换热器设有旁路，在冬季不需要空调时，LNG经原有的车载循环水加热燃料系统正常加热。

附图说明

图1为管片式换热器的结构简图：（a）为换热器整体，（b）为单根换热铜管。

图2为用于液态天然气公交车的冷能利用装置结构图。