液化石油气的应用

　　引言

　　液化石油气（lp气）是当今世界上最常用的替代燃料之一。事实上在许多地方，它根本不用作替代燃料：在印度某些地区和美国一些农村地区，它是取暖和烧饭的主要燃料。当您在野营地或者后院使用气烤架或者野营炉烧煮食物时，就使用着某种形式的液化石油气。对于厌倦了昂贵的暖气帐单和猛涨的油价的人们而言，以多功能和高功效著称的液化石油气如今是颇具吸引力的能源。在本文中，我们将介绍液化石油气的来源、用途，以及如何改装汽车，以使用这种轻便、便宜的燃料。

　　什么是液化石油气？ 

　　有两种液化石油气只需中等压力便可以液态存储：丙烷和丁烷。另外还可使用异丁烷，它有着和丁烷一样简单的化学式，但化学结构不同。通常，根据燃料的不同用途，丁烷和异丁烷可按不同比例与丙烷混和使用。丙烷的沸点是-42摄氏度，因此是特别有用的轻便燃料。这就意味着即使温度很低，丙烷从高压容器释放后，也能立刻汽化。因此它是清洁燃料，不需要许多设备使其汽化并与空气混合。一个简单喷嘴就足够了。丁烷的沸点约为-0.6摄氏度，温度很低时不会汽化。因此丁烷的用途有限，需与丙烷混和使用，而非单独使用。每磅（1磅=0.45公斤）丙烷可以产生21,548btu（英制热量单位，1btu=1055焦耳）的能量，而每磅丁烷可产生21,221btu。下面是液化石油气与其他燃料产生的能量对比：丙烷：21,500btu/磅丁烷：21,200btu/磅汽油：17,500btu/磅煤：10,000btu/磅木材：7,000btu/磅下一节我们将介绍液化石油气的来源。

　　什么是乙烷和甲烷呢？

　　液化石油气”有时指在正常气温和压力环境下以气态存在的任何易燃气体，也就是指沸点与地球大气的平均温度比较接近的气体。按照这种定义，乙烷和甲烷也可称为液化石油气。然而，根据《液化石油气使用方法和设备百科全书》所述，“鉴于液化[乙烷和甲烷]所需的压力以及令其保持该压力所需的金属量，以商业用量对乙烷和甲烷进行处理是不切实际的。”液化石油气的来源液化石油气与石油和天然气一样，是化石燃料。可以从石油和天然气提炼而得，就像从原油提炼汽油一样。尽管大多数能源企业都不专门生产液化石油气，但由于它是其他燃料提炼过程中的副产品，所以都有一定产量。菲利浦石油公司供图炼油厂在生产其他较为常用的燃料过程中生产液化石油气能源企业从地下汲取的天然气中，90%是甲烷。其余是各种液化石油气，企业将它们与甲烷分开，再把甲烷输入管道供家庭使用。从天然气提炼的液化石油气产量多少不等，但一般在1%到3%。液化石油气还可从原油中分离。精炼过程会有大约3%的液化石油气产量，但如果对炼油厂进行设备重组以便集中提炼液化石油气，这一数字可以高达40%。要了解提炼过程，请参阅如何进行石油精炼。接下来，我们将介绍液化石油气众多用途中的一部分。

　　发现液化石油气起初，天然气行业不能妥善处理气体中包含的这一“额外”混合物。丙烷和丁烷不稳定，易蒸发，在储存和运输天然气过程中会产生较高的蒸气压。第一个解决办法是“暴晒”天然气，让液化石油气蒸发到大气中。美国地质调查局的发明家兼科学家沃尔特斯林博士在1910年开始用这些冷凝状态的废物进行实验。到1911年，他制造出了丙烷和丁烷样品，并预想了这些燃料的储存和输送系统。1913年，他获得了以他的方法生产液化石油气的专利[参考]。

　　多功能燃料液化石油气存储方便安全，是非常轻便的燃料。它有许多不同的用途，有些您自己很可能也用过。小的、一次性丁烷打火机使用的是日常生活中最常见的液化石油气。其中包含丁烷和异丁烷　的混合物。 amazon.com供图丙烷打火机和丙烷炉子如果您有便携式气烤架，或者驾驶拖车或大篷车野营，也可使用液化石油气。气烤架上面的可再装气罐使用丙烷，大篷车上的丙烷气罐可以为火炉提供能量、加热热水箱，甚至为冰箱和冰柜提供能量。大多数体育用品商店出售的小罐野营燃料也使用丙烷。罐子上的喷嘴在整个野营行业都是统一标准，所以这些罐子可以与野营炉、灯笼、小型热水器和各种其他设备连接。在任何需要燃料、但安装天然气管道又不切实际（或者根本不可能）的情况下，丙烷都非常有用。在船上、孤立的小屋和狩猎屋或商业能源企业不提供服务的农村地区，您都可以找到液化石油气。在印度等国，一些大城市没有可靠的天然气或其他燃料服务，液化石油气就占了能源市场的主要份额。日常取暖和烧饭需求都由丙烷来满足，而非石油或煤。然而，液化石油气不仅适合家庭和休闲使用。许多行业也用液化石油气作为加工金属、玻璃或者陶瓷的热源。许多工业叉式升降机用液化石油气提供动力，因为它可以提供足够的动力来提升重物，同时在有限的仓库空间内产生较少的废气和污染物质。液化石油气发展最快的用途之一是用于汽车。为直接使用液化石油气生产的汽车或改造成使用液化石油气的汽车越来越普遍了，我们将在下一节中解释原因。
　
　　汽车用液化石油气

　　液化石油气加气站根据世界液化石油气协会（wlpga）统计，目前有38个国家或地区的超过900万辆汽车使用液化石油气作为燃料。这并非新观念：丙烷动力汽车已经存在了数十年。其优势是减少排放，wlpga引用的数据是“与汽油相比，液化石油气可少排放50%一氧化碳、40%碳氢化合物、35%氮氧化物（nox），形成臭氧的可能性小50%”。加上政府激励和税收优惠，供汽车使用的液化石油气（称为汽车用液化石油气）会比汽油便宜得多。即使没有激励措施，它通常也比较便宜。汽车用液化石油气是高辛烷值燃料，性能与汽油和柴油相当，许多使用过的人称其燃烧更为平稳，且对发动机元件磨损较小。使用丙烷为交通提供动力的最简便方法是：购买为使用汽车用液化石油气而设计并制造的车辆。许多汽车制造商（包括福特、通用汽车和戴姆勒-克莱斯勒等美国主要汽车公司）都为某些车型提供了丙烷动力车。您一般不会在展厅看到这些车，而x要特别订购。某些情况下，非液化石油气车型，液化石油气系统可作为选件由厂方安装。以液化石油气车型推出的汽车包括福特皇冠维多利亚、道奇公羊、福特f-150卡车、雪佛兰游骑兵和丰田凯美瑞。

　　很少（尽管比欧洲常见）有汽车仅配备液化石油气燃料系统。此系统的引擎经过特殊调节，使用丙烷可以达到最大效率，从长期来看，可以减少引擎磨损，达到更远的里程。然而，许多消费者担心难以找到丙烷加气站。基于这一原因，大多数液化石油气动力汽车采用双重燃料系统，一个汽油系统，一个丙烷系统。两种燃料系统设置可以根据情况自动切换。这样，车主便可以在有丙烷时使用干净、便宜的丙烷，必要时他们也可以在当地加油站快速加油。找到丙烷加气站有多难？实际上，并不是非常困难。与一些其他替代燃料（如氢）不同，服务于丙烷动力汽车的大型稳定基础设施已经存在。您可以通过替代燃料数据中心找到最近的液化石油气加气站。例如，作者在纽约布法罗的住处周围40.2公里范围内就有五个液化石油气加气点。改装的prius：液化石油气与电力混合动力车在下一节中，我们将介绍把汽油动力车改装成液化石油气动力车的基本环节。

　　丙烷动力车的改装
 
　　将汽车改装成丙烷动力车的过程要求很高，需要很好地掌握全面的汽车系统知识才能完成。*有几家公司提供工具包，其中含有改装所需的全部零件。没有所需技能的人，应该设法寻找有液化石油气改装经验的当地技工，来完成此项工作。尽管丙烷作为汽车燃料是非常安全的，但若系统安装不正确，也会导致安全问题。双重燃料改装系统示例第一步是选择气罐。大多数改装是双重燃料改装，也就是说，不是取代原有的燃料系统，只是新加一个系统。

　　所以，丙烷气罐将占据汽车一定的存储空间，通常是行李箱空间。环形气罐（左）和鱼雷形气罐气罐有“鱼雷”形或“环”形。鱼雷形气罐通常容量较大，但要占据汽车较多空间。环形气罐可以正好放入汽车的备用轮胎。尽管体积较小，但您必须牺牲备用轮胎。在较大的汽车里，您可以安装多个气罐，扩大容量。气罐安装之后，必须在车身钻出装气点，通常在装油点附近或者行李箱后部。连接气罐所需管道最短的地方就是理想位置。燃料管道本身是铜管，布设时有一定的柔韧性。气罐必须与装气点相连，管道也必须沿着汽车下面一直连接到引擎。电磁阀（上的液化石油气阀门）必须安装在燃料管道上，位于气罐和引擎之间。汽车由汽油提供动力和引擎关闭时，该阀门将截断液化石油气流。阀门中还配有过滤器，可以去除燃料中可能存在的任何杂质。

　　另一主要元件是调节器，也叫汽化器。该装置执行汽油发动机中汽化器的功能之一，它利用汽车冷却液的热量，将丙烷汽化成气体状态。调节器还负责另一项安全检查。它包含一个电子线路，在发动机停止或者抛锚时截断气流。调节器通常比普通汽化器小，因此在发动机室找到其安放空间应该不成问题。汽化器的其他功能由安装在进气歧管中的混合器来执行。混合器从汽车传感器或电子控制元件（ecu）获得信息，然后控制流入汽缸的气量。

　　仪表板燃料切换/量表
 
　　该系统必须与汽车电气系统相连，以便进行有效的燃料测量，以及在丙烷和汽油之间进行正确的自动切换（还有装在仪表板上的手动开关）。另外，它也必须与汽车ecu相连，让发动机控制器可以根据不同的燃料设置进行调节。带有电子喷射系统的汽车可能需要电子仿真器。当汽车由液化石油气提供动力时，燃油喷射器不会向车中的其他传感器发送任何信息，这样，“检查发动机”灯就会点亮，给出错误诊断信息。仿真器仿造正确信号，以使ecu能正常运作。这只是双重燃料改装中必要环节的基本概览，改装工具包会配有更详细的说明。下面我们将介绍液化石油气的安全性。

　　本文不应用作液化石油气改装的实际操作指南。这里只是改装过程的概述，而不是一套操作说明。除非您对汽车燃料系统和电气系统有很丰富的经验，否则我们强烈建议您请专业人员进行改装。所有改装都应经过富有液化石油气系统检测经验的专业人员检测和认可之后，方可使用。液化石油气的安全与存储与其他燃料相比，液化石油气其实非常安全。丙烷的引燃温度很高，约450到510摄氏度，而汽油约为257摄氏度。可见丙烷更不容易自燃。另外，由于需要高压使丙烷处于液态，因此存储丙烷的气罐比汽油箱结实。万一发生碰撞，丙烷气罐不易破裂，所以运输中的丙烷气罐比普通汽油箱更安全。

　　特殊安全阀门和分离点也提高了它的安全系数。要安全存储液化石油气，必须遵循一些原则。切记丙烷气罐永远不可能真正清空，这一点非常重要。气罐装满时，大部分丙烷处于足够大的压力之下，呈液态。但在安全压力下，并非所有丙烷都发生液化，仍有小部分是气体状态，充满气罐的剩余空间。随着用掉的丙烷越来越多，压力会减小，液态丙烷减少，越来越多的气态丙烷将充满剩余空间。气罐应该只装大约80%的容量。温度变化会导致罐内压力变化。如果在凉爽的多云天气将气罐100%装满，而第二天则让汽车暴露在太阳底下，那么温度升高将导致罐内压力增大，由于没有那20%的剩余空间，就可能会出问题。

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