GB 18047-2017《车用压缩天然气》6项核心测试项目技术详解

标准概述

GB 18047-2017《车用压缩天然气》 是中国强制性国家标准，替代GB 18047-2000版本，由国家市场监督管理总局联合生态环境部发布。该标准规范了车用压缩天然气（CNG）的质量要求、检测方法及安全限值，适用于加气站销售及车载储气罐充装的天然气燃料。

· 核心目标：

o 车辆安全：严控硫化物腐蚀发动机部件

o 环保达标：满足国六排放标准（总硫≤20mg/m³）

o 能效保障：确保发动机燃烧稳定性（高位发热量≥31.4MJ/m³）

· 技术升级（相比2000版）：

6项核心测试项目技术详解

1. 高位发热量（Gross Calorific Value, GCV）

· 测试目的：
保障车辆动力性能，防止因热值不足导致发动机功率下降。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 11062-2020

o 操作流程：

1. 组分分析：GC-TCD/FID测定CH₄（≥88%）、C₂H₆等（GB/T 13610）

2. 计算模型：
GCV=∑(yi×Hi)(Hi取自ISO 6976数据库)

3. 限值：≥31.4 MJ/m³（标准状态，干基）

2. 总硫（以硫计）

· 测试目的：
防止硫化物腐蚀三元催化器及氧传感器，确保排放达标。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 11060.4-2017（氧化微库仑法）

o 操作流程：

1. 样品以40mL/min流速通过1050℃石英管，硫转化为SO₂

2. SO₂在电解池中与反应，测量补充的电荷量

3. 总硫计算公式：
S总=96485×VQ×Ms(Q:电荷量,Ms:硫摩尔质量)

4. 限值：≤20 mg/m³

3. 硫化氢（H₂S）

· 测试目的：
避免剧毒H₂S导致人员中毒及金属部件氢脆失效。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 11060.1-2021（醋酸铅速率法）

o 操作流程：

1. 气体流经醋酸铅纸带（流速0.5L/min）

2. 光电传感器监测纸带变黑速率（0~30秒内Δ反射率）

3. 标准曲线：0.1~30mg/m³ H₂S标气校准

4. 限值：≤6 mg/m³

4. 二氧化碳（CO₂）

· 测试目的：
防止CO₂降低能量密度（每1% CO₂降低热值0.8%），并减少碳酸腐蚀风险。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 13610-2020

o 操作流程：

1. 色谱配置：

§ 色谱柱：Porapak QS（3m×2mm）

§ 载气：He（20mL/min）

§ 柱温：50℃恒温

2. 外标法定量（CO₂标气浓度：1%~5%）

3. 限值：≤3.0%

5. 氧气（O₂）

· 测试目的：
监测空气混入风险（O₂＞1%可能形成爆炸性混合物）。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 13610-2020（气相色谱法）

o 操作流程：

1. 色谱配置：

§ 色谱柱：5Å分子筛（2m×3mm）

§ 柱温：60℃

§ 检测器：TCD（桥流120mA）

2. 标准气校准（O₂/N₂混合气）

3. 限值：≤0.5%

6. 水露点（Water Dew Point）

· 测试目的：
防止液态水析出导致冰堵、腐蚀及甲烷水合物生成。

· 实验室方法：

o 参照标准：GB/T 17283-2021（镜面冷凝法）

o 操作流程：

1. 样品在20MPa压力下进入露点仪

2. 冷却镜面直至出现水雾，记录平衡温度

3. 压力修正公式：
T露点=T实测+K×(P−0.1)
（K=0.08℃/MPa，P：操作压力，MPa）

4. 限值：≤-13℃（操作压力下）

检测标准总结

GB 18047-2017 构建了三维质量防护体系：

技术控制核心

工程师操作关键

1. 总硫检测干扰排除：

· 高CO₂样品需加装碱石灰吸收塔（防CO₂干扰库仑滴定）

2. 水露点压力补偿：

· 必须按实测压力修正露点值（误差±0.5℃）

3. 应急防护：

· H₂S检测间配置强制排风系统（换气次数≥15次/小时）

标准技术突破：

· 全球最严硫限值：20mg/m³（较欧盟EN 16726低60%）

· 水露点压力标准化：明确操作压力20MPa的检测条件

执行难点与建议：

1. 现场快检需求：

· 加气站推荐使用激光吸收光谱仪（TDLAS）实时监测H₂S/O₂

2. 痕量硫形态分析：

· 建议追加GC-SCD检测甲硫醇等有机硫（方法：ASTM D5504）

3. 标准升级意义：

· 推动脱硫工艺升级（吸附剂硫容从8%提至15%）

· 车用CNG事故率下降53%（据2023年应急管理部统计）