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汽车推广计划书

新疆燃气汽车推广应用

工程方案书

新疆广汇液化天然气开展有限责任公司

2021年5月

前言

自“九五〞以来，我国国民经济保持了持续稳定和快速开展，目前已成为世界经济开展速度最快的国家之一。

然而伴随着经济的飞速开展，巨大的资源消耗和环境污染也呈现在我们面前，其中石油消耗的增长和由此引发的环境问题尤为突出。

而在石油资源消耗和大气污染中，机动车辆占据了非常重要地位置。

汽车在带给人们交通方便的同时，也造成了严重的空气污染，据统计，汽车尾气排放的CO、NOX、HC等有害气体约占城市大气污染60%，给人们的身心健康造成了严重危害。

因此，世界许多国家积极开展燃气汽车来减轻汽、柴油车尾气对大气的污染，取得了较为理想的效果。

同时，燃气汽车以价格相对低廉的天然气，液化石油气为燃料，其燃料本钱一般可降低30～50%左右。

因此燃气汽车的开展既受政府重视，又受到运输企业和个体运输户的欢送。

现在，随着国际油价的上涨和我国燃油费改税进程的加快，国内成品油价一路攀升。

假设我国燃油实施费改税，国内油价还会上涨，因此，开展燃气汽车是汽车运输企业降低本钱的一项重要措施。

本方案书定位于LNG和L-CNG燃气汽车的改造、推广及建设LNG与L-CNG合建站。

根据新疆汽车运输市场汽车以汽油和柴油为主的燃料现状，通过技术改造，将新疆范围内以使用汽油或柴油的营运车辆改为以天然气为燃料的汽车。

通过LNG与L-CNG合建站的合理布局，为天然气汽车的推广使用创造条件。

充分利用政府政策和经济杠杆，促进社会资金和社会力量建设以充装LNG为主并兼顾L-CNG的汽车加气站，形成汽车使用天然气后能在有效行驶半径内方便、快捷的进行必要充装的加气网点；利用天然气的价格优势，促进和刺激各类汽车车主改用天然气作为燃料的积极性，从而迅速扩大市场中使用天然气作为燃料的汽车数量，以加大我公司新疆市场LNG的销售量，逐步实现以新疆市场为重点的LNG用户市场，来减少市场运输压力，缩短运输半径。

第一章概述

一、液化天然气〔LNG〕作为汽车燃料的优势

　1、平安性能好

LNG的燃点为650℃，比汽柴油的燃点高，点火能也高于汽柴油，所以比汽柴油更难点燃；LNG的爆炸极限为5％～15％，且汽化后密度很低，只有空气的一半左右，因而稍有泄漏立即挥发扩散，很难形成遇火燃烧爆炸的浓度。

无论是LNG还是其蒸气都不会在一个不封闭的环境下爆炸。

2、环保性能突出

LNG是一种清洁能源，根据取样分析比照，汽车燃用LNG比燃用汽、柴油的综合排放降低约85％左右，其中CO排放减少97％，HC减少70％～80％，NOx减少30％～40％，CO2减少90％，微粒排放减少40％，噪音减少40％，无铅、苯等致癌物质，根本不含硫化物。

以年推广柴油－LNG电控喷射双燃料汽车2000辆计算，每年可降低有害排放3200t以上，环保性能非常优越。

3、有显著的经济效益

天然气价格明显低于汽油、柴油，根据天然气燃烧特性和运行试验结果，1m3天然气的行驶里程等效于1L汽油或柴油。

4、能量密度大

同样容积的液化天然气车用储罐装载的天然气量是压缩天然气储气瓶的2．5倍，因此完全克服了压缩天然气汽车行驶里程短的弱点，加气一次行驶里程可达250km。

5、优化发动机性能

由于LNG组成稳定，杂质含量少，给发动机提供了稳定、可控制的空燃比，使发动机的工作性能得到优化，发动机燃烧平稳，节省燃料消耗。

同时，低杂质含量的燃料容易满足发动机废气排放的要求。

二、工程推广的意义

1、能源结构调整的需要

随着经济的开展，能源供给将在较长时间内成为经济开展的主要制约因素之一。

采用L-CNG燃气汽车，将有利于调整燃料结构，缓解油品供需矛盾。

我国原油生产增长缓慢，天然气开展速度较快，汽车工业的快速开展对油品的需求相应增加，而我国汽油供给目前已相当紧张，每年要从国外进口大量燃油，因此，如将新疆市场一局部燃油车辆改为天然气汽车，可以有效地调整新疆能源结构，缓解油品供需矛盾。

2、环境保护的需要

天然气汽车的推广和使用，可大幅度减少汽车废气的排放污染，有利于环境保护，大量试验说明，燃气汽车与汽油汽车相比，HC下降70%左右，CO下降90%左右，NOX下降30%左右，CO2下降20%左右，根本不含铅，硫化物以及苯类等有害物质，不存在形成光化学污染的危险，与柴油车相比，不会冒黑烟，可根本消除微小颗粒物的排放。

且天然气汽车的燃料系统是封闭的，可消除加气燃料时带来的蒸发污染。

因此，将从根本上改善大气污染状况。

3、政策利好

目前我国的天然气汽车产业面临三方面的大好开展机遇：

一是国家方案开始征收燃油税，汽油、柴油的零售价格与天然气的价格差将进一步扩大，使得汽车使用天然气作为燃料可以有更好的经济效益，可以调动经营者和使用者双方的积极性。

二是国家从汽车的生产环节入手，采取停止生产采用简单化油器型发动机的汽车等措施，解决汽车尾气问题，这样更能推动汽车生产商开发生产清洁的天然气汽车。

三是天然气汽车的环保性和经济性已得到了人们广泛的了解和认可，在技术、设备、专业队伍、标准、配套设施等方面打下了较好的根底，一些地方政府已经公布了支持天然气汽车开展的优惠政策，这些都为天然气汽车的大规模开展创造了条件。

第二章新疆公路运输市场情况

一、新疆根本情况

新疆位于欧亚大陆中部、祖国西部边陲，土地总面积166万平方公里，约占全国总面积的六分之一。

境内居住着维吾尔、汉、哈萨克、回等47个兄弟民族，主要民族13个，总人口1900余万人。

新疆地域辽阔，石油、天然气、煤炭、有色金属储量十分丰富，同时也是国家粮食、棉花的重要生产基地。

新疆周边与蒙古国、俄罗斯、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、巴基斯坦、印度等8个国家接壤，边境线长达5600公里，古丝绸之路和新亚欧大陆桥横贯东西。

由于其独特的地理环境和条件，交通运输中公路运输在自治区的经济建设和社会开展中发挥着十分重要的作用。

二、新疆公路运输情况

1、新疆公路情况

目前，新疆自治区通车里程达89531公里，全区高速公路到达541公里，一级公路883公里，公路形成了以“三纵二横〞为主骨架的公路网络。

公路交通的快速、健康和可持续开展，为自治区经济社会开展和农牧民小康建设提供了强有力的支撑。

到2021年公路总里程将到达11万公里，以“三纵二横二环八通道〞为主骨架，环绕准噶尔盆地、塔里木盆地，与各边境口岸重要经济区联通，穿越天山，连接南北疆，东联内地，西出周边国家，建成四通八达遍布天山南北的公路网。

2、新疆公路运输情况

在全区多种运输方式中，公路运输承当了自治区全社会客运量的96％和货运量的82％，发挥了运输主力军的作用。

目前，自治区已形成了以乌鲁木齐为中心，以国道主干线为主骨架，环绕准格尔盆地、塔里木盆地，穿越沙漠、横贯天山，连接南北疆，辐射各矿区、开发区、农场和口岸，东连内地，西通周边国家的道路运输体系。

截止2007年底，自治区已与哈萨克、吉尔吉斯、塔吉克、蒙古、巴基斯坦5个周边国家开展了直接的国际道路运输，累计开通国际道路货运线路51条，共有国际货运车辆2142辆，完成进出口货运量259万吨，是全国开通国际运输线路最多、营运里程最长的省区。

截止2007年底，自治区机动车保有量195万辆，其中民用汽车保有辆82万辆。

经营性客货运输车辆25.03万辆，其中经营性客车4.42万辆、经营性货车20.61万辆；全区共有道路运输经营业户78265户，其中客运经营业户6664户、货运经营业户65893户；客运站574个、货运站〔场〕506个。

2.1、货物运输情况

2007年1月至12月公路货物运输共完成2.68亿吨，道路货物运输周转量336.23亿吨公里。

2.2、客运情况

2007年1月至12月公，

2.3、2007年度分地州全区公路客货运输量〔营业性〕

客运量

旅客周转量

货运量

货物周转量

〔万人〕

〔万人公里〕

〔万吨〕

〔万吨公里〕

乌鲁木齐市

2421

563413

8701

1048943

昌吉州

4587

289370

3975

486015

石河子市

705

71438

1267

166876

克拉玛依

422

41667

1686

301037

伊犁州

3721

313939

1783

136252

阿勒泰地区

1385

104942

1021

130717

塔城地区

1401

82393

683

95333

巴州

1891

166831

2297

360059

喀什地区

2358

204977

841

249167

博州

716

43518

597

84702

哈密地区

343

30701

546

94586

吐鲁番地区

1054

61857

815

93124

阿克苏地区

2572

246686

1955

221532

克州

461

25501

305

55052

和田地区

2311

173117

368

138915

合计

26348

2420350

26840

3662310

3、自治区公路运输存在的主要问题

1、货运企业规模较小，运力结构不合理。

疆内货运企业平均拥有车辆2.54辆/户。

·公里。

3、合同市场不健全，代理行业缺乏有效监管。

缺乏运输合同和健全的赔付监管手段。

4、整体的货运信息化程度不高，没有一个提供信息的交流平台，货运交易还是以承托双方现场交易为主。

5、涉外运量结构上出口量大于进口量，涉外物流潜在优势明显，但受口岸通关手续复杂、运输本钱高等因素制约。

第三章、国家863中重型单一燃料课题

我公司承当的国家863方案“中重型LNG专用运输车开发〞课题是于2006年10月开始进行的课题申报的前期工作，在2006年11月由乌鲁木齐燃气管理办公室组织下到北京科技部进行了课题申报辩论，经过科技部专家的审核和辩论，科技部同意该课题由我公司作为课题依托单位，公司领导向东作为课题负责人。

该课题时间为两年〔2006年12月31日至2021年12月31日〕，国家科技部863方案拨款176万，我公司配套资金1800万。

目前国家科技部863方案拨款123万于2007年年初已拨付我公司。

课题参与单位四家：

新疆广汇液化天然气开展有限责任公司；潍柴动力；乌鲁木齐燃气管理办公室；深圳华江科技有限责任公司。

国家高技术研究开展方案〔863方案〕现代交通领域?

节能与新能源汽车?

重大工程中代用燃料汽车?

中重型LNG专用运输车开发?

课题，其研究内容：

开发或选用国内具有自主知识产权的电控单燃料天然气发动机，进行发动机、燃料供给系统与底盘优化匹配及标定；整车的平安性设计；催化转换器的选型与匹配；整车可靠性研究；

具体指标：

整车燃料消耗率到达国际先进水平；排放到达国Ⅳ标准；整车可靠性到达同类型燃油车水平。

课题进展中存在的问题：

车辆LNG供气系统存在供气缺乏，储罐压力下降太快，无法保证车辆发动机正常供气。

课题解决存在问题的技术路线：

使用车载LNG钢瓶带内置或外置低温液体泵，将钢瓶内LNG抽出后进入气化器气化后，通过减压衡压装置，进入ECU系统到发动机作为燃料燃烧。

目前课题进展：

1、发动机已确定为潍柴动力公司生产的WP12LNG380E4发动机，该发动机已经根据LNG的特性将进口压力调节到左右，该发动机正在订货生产。

2、车载用低温液体泵及LNG钢瓶拟选用加拿大西港公司天然气高压直喷技术发动机所使用的车载用低温液体泵及LNG钢瓶。

3、车辆选用北方奔驰2636s/6×4/3450+1450牵引车头进行发动机更换改装。

4、供气系统准备使用深圳华江公司开发的LNG供气系统。

第四章、中重型汽车改造技术

一．液化天然气汽车组成

    液化天然气汽车（LNGV）是将液化天然气储存在温度为112K、压力为0.1MPa左右的储存罐内，其密度为标准状态下的625倍，体积能量密度约为汽油的72%，已接近汽油。

液化天然气汽车主要由发动机和燃料系统组成。

    1．LNGV发动机〔液化天然气发动机〕

    国内外对LNGV发动机的研究起步较晚，由于LNG的优良特性使得LNGV的发动机具有许多优点，例如LNG燃料成分的单一性有利于发动机压缩比等设计参数确实定，防止乙炔、丙烷等成分的爆燃对发动机及其部件的不良影响；利用其低温特性降低混合气的温度，提高发动机的热效率，同时降低NOX的排放等。

我国目前潍柴已研发出液化天然气发动机。

    2．LNGV燃料系统

LNGV车用燃料系统主要由LNG储罐、连接管线、充气接口、汽化器、液位和压力指示表、气体供给装置等部件组成， 

2.1车用LNG储罐

    它是LNGV组成中最关键的设备之一。

一般LNG被储存在-160℃以下，储存压力0.13～0.16MPa，因此要求储存容器耐低温、耐压，目前多采用双层金属真空加多层缠绕绝热，要求LNG日蒸发率在2%以内（7～14天之内不产生蒸发损失）。

2.2车用LNG汽化器

它的主要作用就是利用发动机冷却水或空气做热源，将LNG汽化。

为了减轻车辆载重，一般由铝合金制造。

水浴式LNG汽化器是一种典型的小型管壳式结构，串联在发动机冷却液回路上，采用逆流换热的工作原理利用发动机冷却液对LNG或LNG和气相天然气的混合物进行汽化和加热。

发动机工作在不同工况下，单位时间内流经汽化器的燃料流量也将随之变化，这种流量的变化主要依赖于储罐和汽化器出口的压力差，随着发动机负荷的增加，压力差也将随之增加，从而导致天然气流量的增加，反之亦然。

2.3燃气供给装置

燃气供给装置是指汽化器之后的燃气供给和控制装置，包括减压调节器、功率调节阀和混合器等，减压调压阀是将汽化器产生的天然气压力调压到车用压力，混合器是一种利用文丘里原理，保证空气/燃料在静态与动态下均能按正确比例混合的机械装置。

    平安系统

该系统主要由主、副平安阀，过流阀、放空阀和单向阀等装置组成，分别控制燃气压力、流量和流向。

主平安阀、副平安阀用来保证系统压力不超过最大工作压力，以保证车辆的平安；过流阀作用是下游（主要指汽化器之后）供气管路一旦发生破裂或断开事故时，燃气流量超过设定值，过流阀迅速切断气路，防止燃气大量外泄；放空阀作用是在系统检修或车辆长期停驶时用来排尽罐内残存的燃料，放空管线一般设置在车辆外廓的最高点，且远离火源和蓄电池等部件；单向阀作用是防止燃料倒流。

二、液化天然气汽车推广目前存在的主要问题

1、发动机功率下降：

在燃油车量根底上改装的LNG/燃油两用燃料车辆，其中最为突出的是发动机功率下降问题。

发动机功率和压缩比有关，而压缩比和燃料辛烷值有关，虽然LNG具有较高的辛烷值，但是改造成两用燃料汽车后，既可以用LNG，也可以用燃油，由于兼顾使用两种燃料的需要，或者对发动机简单的改造，适合使用单一的的天然气能源，但发动机的压缩比并未发生变化。

因此天然气高抗爆性的特性并未得到充分发挥，导致发动机功率下降。

2、LNG自汽化问题：

尽管LNG车用储罐是绝热的，但是仍然由热量漏入，因此会有蒸发现象存在，一旦汽车遇到事故停止前进，就会造成容器内压升高，而低温容器一般不耐压或者耐压能力低，这样就有可能发生事故。

目前一般采取的措施是当压力升高至设定压力时，平安阀翻开自动放气，存在平安隐患。

3、LNGV改装价格问题：

目前一套LNGV改装件〔不包括发动机〕的价格根据其容积不同大体在3-5万元之间，因此降低LNGV改装件的价格将是LNGV实际应用推广中必须面对的问题。

三、供气系统技术方案

由于车用LNG低温储罐内的低温液体向外排出的时候，储罐内的压力会逐渐下降，同时加注到储罐内的低温液体的初始压力如果没有到达汽车工作压力的要求，需对车辆LNG储罐进行增压，为保证LNG能正常供给汽车使用，保持LNG储罐内的压力稳定，形成车辆供气系统必要的压差，必须对储罐进行增压。

特别是我公司LNG为零下162℃的低温液体，在储罐内是常压，无法形成压差向汽车发动机供给天然气燃料。

因此对储罐增压，形成压差，满足中重型汽车燃料的正常供气是整个试验开发的重要环节。

中重型车辆在使用LNGV发动机〔液化天然气发动机〕时，主要解决LNG储罐内的燃料能连续、稳定的向发动机提供满足工况需求量，保证车辆能正常行驶，试验采取以下方案：

1.1国家863中重型LNG运输车开发课题的技术

1.1.1技术简介

采用带有液压往复低温泵的专用LNG瓶，液体由泵加压输送至汽化器中汽化，经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。

1.1.2工艺流程框图

1.2、CNG气瓶增压方案：

1.2.1技术简介

采用CNG瓶内的高压天然气体经三级减压后打入LNG钢瓶的气相空间，从而形成内外压差输送液体。

再送至汽化器中汽化，经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。

1.2.2工艺流程框图

1.3、电伴热增压方案：

1.3.1技术简介

采用带有电伴热的专用LNG瓶，通过对液体加热产生压力输送液体。

在汽化器中汽化，经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。

1.3.2工艺流程框图

1.4、自增压器增压方案：

采用LNG瓶外的自增压系统将气体增压后返回瓶内气相，形成输送液体的压差，再由汽化器汽化，经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。

四

四、供气系统试验实施方案

1、供气技术方案的实施方案

1.1、订购两台潍柴动力WD618.Z380CNG发动机。

2021年5月20日前签订采购合同及技术协议，交货期为30天。

同时力争早日与天海西港公司签订专用LNG气瓶及专用泵的采购合同。

1.2、5月20日至6月20日之间在燃气公司运输分公司选定两辆车况较好的北方奔驰车，对其车况进行全面检修以恢复车况至正常水平。

同时按照上述方案准备系统改造所需的元器件及材料。

1.3、两台发动机到货后在潍柴动力新疆效劳站进行换装，潍柴动力派员指导，换装时间约需3天。

1.4、对一台车按照其余方案分别进行供气系统改装及试验，并按有关标准进行试验，全程记录试验数据。

改装用时约10天，试验时间约100天，试验里程30000公里。

1.5、专用LNG气瓶及专用泵到货后与潍柴动力、深圳华江技术人员配合，将另一台车按照863课题的技术方案进行供气系统改装，并按有关标准进行试验，全程记录试验数据。

1.6、在充分利用国家863中重型LNG运输车开发课题研究解决供气问题的同时，为加快推动中重型车辆油改气的市场化进程，降低车辆改装、改造费用，进行多种供气方案试验，根据试验结果，优选确定最终供气方案，然后再进行发动机的改造试验。

五、改造柴油发动机的技术方案

车用天然气发动机国内目前常见的柴油汽车改装技术方案主要有两大类，即将原柴油车改装成天然气单燃料车和改装成柴油/天然气双燃料车。

1、天然气单燃料车的改装

柴油发动机制造厂的改装技术

一般是以原有某型号柴油机为根底，由发动机生产厂对发动机主要做了三方面的改良设计：

〔1〕结构设计：

针对天然气发动机的燃烧特性，重新确定了压缩比，并对燃烧室、活塞、气缸盖、排气管、进气门及座圈、凸轮轴等少数零件进行了改良设计。

其余保持与原柴油机不变。

〔2〕燃料供给系统与点火系统：

以燃气供给系统取代原柴油机的燃油供给系统，采用进气总管与混合供气方式。

采用高电压、高能量直接点火方式。

每缸设置独立的点火线圈、火花塞与高压线。

〔3〕电子控制系统：

采用闭环控制技术，系统依据多个传感器所采集的发动机的运行参数，经控制单元集中处理后，通过执行器对燃料喷射装置、节气门、排放气阀、点火系统等进行精确控制。

这种专业改装技术不但保证了原柴油机的动力性能，其他指标均优于原柴油机。

但发动机价格较高，适合购置新车使用。

现玉柴开发的中型发动机通过重庆宇通公司应用于城市公交，潍柴开发的380马力重型发动机通过陕西重汽，样车已在海口市进行路试。

非发动机专业厂的改装技术

这种技术主要应用于在用柴油车的改装。

它不具备对原柴油发动机的机体和零部件进行大量的专业性改良加工的能力。

只能做些简单改造工作，如为了降低压缩比加厚汽缸垫；在原柴油机喷油嘴位置加装点火系统；在原有的空气进气系统加装天然气混和装置；在电控系统所作的改良工作量最大，目的是解决好天然气与空气的混合比，使发动机气缸的燃烧性能保持最正确。

这种改装技术，改造费用最低，但原柴油机的机体和燃烧系统毕竟没有完全改变，依然是符合柴油的燃烧特性，只是将原先柴油机的迪塞尔循环的热力学工作原理，改变为火花塞点火的汽油机工作原理。

其缺点是原发动机的动力性能难免受到影响。

但由于改造本钱低，适用于原有车辆的改装，如动力性能损失不大，较易于市场推广。

现贵阳公交公司已改装了3辆柴油车。

2.柴油/天然气双燃料车的改装技术

这种技术仍然立足于原柴油机的迪塞尔循环的热力学工作原理。

保存原柴油机的压燃点火方式不变，高压缩比不变，发动机机体和零部件根本不变。

但在气缸中被压缩的介质，由原来柴油机中的单纯空气变为天然气与空气的混合气体。

发动机工作时变原来的纯柴油燃烧为柴油与天然气的混和燃烧。

电控系统主要用于依据各种传感器检测的发动机运行信号，分别控制进入发动机的柴油、天然气与空气的流量，以实现柴油、天然气与空气的合理配比。

此方案由于使用双燃料，不受到LNG加气站的限制，同时原有车辆的改造费用低，便于市场推广。

但该技术的的可行性还需要进一步落实。

第五章、LNG和L-CNG合建站加气站站址

一．站址选择的原那么

本工程建设的LNG和L-CNG加气站合建站站址地点的选择主要依据以下原那么：

1．站址的选择和分布应符合城市规划和区域道路交通规划，符合平安防火、环境保护、方便使用的要求。

2．站址应靠近城市交通干道和国道、省道和区域道路并便于出入干道上。

3．站址地质情况良好，供水、供电方便。

4．与周围景观协调，与周围建筑物的平安间距符合国家有关标准的要求。

5．工程建设初期，尽量采用加气站与城市气化站合建，进行市场培育和开展，以增加加气站的经济效益。

二、加气站工艺流程

1．卸车流程

由加气站LNG储罐汽化器加压将LNG槽车内LNG转移至加气站LNG储罐。

液化天然气槽车——密闭接头——LNG储罐。

2．加气流程

由低温高压泵将LNG增压到25MPa，通过强制通风气化器气化为CNG,输送到CNG加气机向汽车加气。

2.1CNG加气工艺LNG储罐--低温高压泵--强制通风空温式气化器--控制台计量—加气机--CNG储气瓶

2.2LNG加气工艺LNG储罐--低温潜液泵--控制台计量—加气机--LNG储气瓶

三．主要设备

1．低温储罐：

储罐本体为卧式双圆筒真空粉末绝热低温容器结构。

内筒材料为Ocr18Ni9，外筒材料为16MnR，夹层内填充珠光砂，并抽真空，以保证良好的绝热性能。

2．低温高压泵：

CVIPD3000低温往复式高压泵为进口〔美国〕泵，泵所有运动部件由低温液体冷却和润滑。

3．LNG潜液泵：

选用美国进口的TC34，1×2×6-4VSL型全浸润型低温泵，其最大流量：

20400L/hr（液态）。

4.强制通风空温式气化器或空温式汽化器：

气化器采用框架式结构，以空气为热源，星型翅片管外强制通风给热，使LNG气化并复热。

气化器充分利用了外界空气的能量，由于采取了强制通风，换热面积和外形尺寸大大缩小，并且自重轻，换热效率高。

5．L-CNG气瓶组或储气井：

L-CNG气瓶组采用框架式结构，材质为碳钢，由40个80L站用气瓶组成或采用2个6-8立方米的储气井。

6．CNG售气机：

CNG售气机为双路CNG气源双