能源工程3講（2）：常規(guī)能源高效利用-天然氣

第3講常規(guī)能源高效利用

1（2）天然氣第一節(jié)天然氣的應(yīng)用特點(diǎn)燃燒熱效率高；有利于環(huán)境保護(hù)；有利于生產(chǎn)自動(dòng)化；煤炭的綜合利用。23天然氣是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料和基本的化工原料。天然氣在自然界賦存在地殼的巖石圈中、煤層中或以水合物形式存在于海洋深處，是資源量比石油還豐富的化石能源。41.熱值天然氣熱值隨來(lái)源不同，介于32-35MJ/m3之間，屬于高熱值燃?xì)?。易于與空氣混合，較之液體燃料或固體燃料，應(yīng)用技術(shù)最為簡(jiǎn)單，燃燒效率高。52.清潔性由于天然氣的主要成份是甲烷，較之其他烴類(lèi)燃料其碳?xì)浔茸钚?，燃燒空氣需要量小，煙氣中CO2，NOX產(chǎn)生量少，幾乎沒(méi)有SO2排放。63.安全性較之人工煤氣或油制氣，天然氣中不存在CO有毒成分。天然氣的爆炸極限（5%~15%v/v）；比人工煤氣的爆炸極限（6.5%~36.5%v/v）更窄因而安全性更好。天然氣相對(duì)密度小于1，而液化石油氣相對(duì)密度大于1，因而一旦漏泄到空氣中，天然氣易于在空氣中稀釋消散，因而危險(xiǎn)性較小。74.運(yùn)輸方式一般采用管道輸送。將天然氣在常壓下冷卻到-161.°C，使之液化，體積減少600倍。可以通過(guò)槽車(chē)（船）運(yùn)輸肯儲(chǔ)存。天然氣液化由于天然氣的產(chǎn)地往往不在工業(yè)或人口集中地區(qū)，特別是海上天然氣的開(kāi)發(fā)，必須解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題。天然氣的主要組分是甲烷，其臨界溫度為-82.57℃，故在常溫下，無(wú)法僅靠加壓將其液化。通常的液化天然氣（LNG）多存儲(chǔ)在-161.15℃、壓力為0.1MPa左右的低溫儲(chǔ)罐內(nèi)，其密度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的600多倍，體積能量密度為汽油的72%，十分有利于輸送和儲(chǔ)存。天然氣的液化、儲(chǔ)存技術(shù)已逐步成為一項(xiàng)重大的先進(jìn)技術(shù)。LNG技術(shù)除了用來(lái)解決天然氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸問(wèn)題外，還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)峰裝置上。天然氣作為城市民用燃?xì)饣虬l(fā)電廠的燃料，不可避免會(huì)有需要量的波動(dòng)，這就要求供應(yīng)上具有調(diào)峰作用。液化天然氣最有利于調(diào)峰儲(chǔ)存。8910115.儲(chǔ)存方式：12利用吸附原理，在固體多孔介質(zhì)的表面中吸附天然氣（ANG），通常維持在常溫、中低壓（3.5～4MPa）。3.5MPa下儲(chǔ)氣能力可達(dá)180v/v。采用天然氣水合物（NGH）形式，其儲(chǔ)氣能力約為150—200v/v。NGH的理論體積儲(chǔ)存量可達(dá)174V/V。NGH技術(shù)還存在著一些重要缺陷：形成速度非常緩慢。

第二節(jié)燃?xì)夤I(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史一、國(guó)外煤制氣——油制氣——天然氣；1812年英國(guó)建成了第一座煤制氣廠，主要作為照明；1855年本生發(fā)明了引射式燃燒器，煤氣開(kāi)始在生活和工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用；20世紀(jì)，石油和天然氣的比重增大，油制氣成本低，燃?xì)夤I(yè)迅速發(fā)展；20世紀(jì)60年代以后，天然氣比重越來(lái)越大；但同時(shí)石油、天然氣資源量也減少，促使煤制氣技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

13天然氣是一種清潔高效能源。隨著世界天然氣需求持續(xù)增長(zhǎng)，天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中的地位不斷上升。2010年全球一次能源消費(fèi)總量為120億噸油當(dāng)量，其中煤炭占29.6%，石油占33.6%，天然氣占23.8%。預(yù)計(jì)到2030年以前，天然氣仍將是世界各國(guó)能源發(fā)展的重點(diǎn)，消費(fèi)量將以年均1.7%的速度增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)際燃?xì)饴?lián)盟預(yù)測(cè)，未來(lái)在更注重環(huán)保的情景下，2030年天然氣在世界一次能源結(jié)構(gòu)中所占比例將上升到28%。按照上述增長(zhǎng)速度，天然氣最遲將在本世紀(jì)上半葉末超過(guò)石油，成為全球第一大能源。14二、我國(guó)燃?xì)獍l(fā)展簡(jiǎn)史我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)經(jīng)歷人工煤氣——液化石油氣——清潔能源天然氣這三個(gè)階段。1865年上海第一座煤制氣廠；1949年全國(guó)9個(gè)城市有煤氣廠；1950年冶金工業(yè)發(fā)展，推動(dòng)焦?fàn)t煤氣的發(fā)展，1949年至1980年前后，全國(guó)建成了一批以利用焦?fàn)t氣和化肥廠釋放氣為主的城市燃?xì)饫霉こ蹋?965年油制氣和液化石油氣的應(yīng)用；151978年后燃?xì)忾_(kāi)始大發(fā)展：煤制氣、油制氣、液化石油氣、天然氣等

20世紀(jì)80年代至90年代初期，在南方沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且能源缺乏的地區(qū)，開(kāi)始大規(guī)模利用液化石油氣；

20世紀(jì)90年代末至21世紀(jì)初，以陜氣進(jìn)京為代表的天然氣供應(yīng)標(biāo)志著城市燃?xì)膺M(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，西氣東輸一、二、三線工程的竣工投產(chǎn)更是將之推向高潮，我國(guó)的城市燃?xì)饪缛肓烁咚侔l(fā)展階段。16第三節(jié)天然氣的發(fā)展前景1718

1920212223我國(guó)天然氣情況根據(jù)全國(guó)三次油氣資源評(píng)價(jià)，我國(guó)常規(guī)天然氣遠(yuǎn)景資源量56萬(wàn)億立方米，可采資源量22萬(wàn)億立方米，主要分布在四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達(dá)木、松遼、東海、瓊東南、鶯歌海和渤海灣等九大盆地，合計(jì)資源量45萬(wàn)億立方米，占全國(guó)81％。24

252627“十二五”期末，國(guó)內(nèi)常規(guī)天然氣產(chǎn)量將超過(guò)1400億立方米，非常規(guī)天然氣產(chǎn)量達(dá)到100億立方米左右。從2005年起，我國(guó)進(jìn)口天然氣的份額逐年提高，主要通過(guò)進(jìn)口液化天然氣和管輸天然氣來(lái)實(shí)現(xiàn)?！笆濉逼谀艿罋膺M(jìn)口量將達(dá)到400-500億立方米，LNG進(jìn)口量將達(dá)到320-~400億立方米。未來(lái)，我國(guó)LNG的進(jìn)口量還將進(jìn)一步加大，2020年、2030年進(jìn)口量分別達(dá)到750億立方米、1800億立方米，供應(yīng)份額分別達(dá)到25%、36%。282930第四節(jié)燃?xì)夥诸?lèi)一、

我國(guó)燃?xì)夥诸?lèi)：天然氣：氣田氣；油田伴生氣；凝析氣田氣；煤層氣；頁(yè)巖氣；可燃冰。人工氣：干餾煤氣（焦?fàn)t煤氣和直立炭化爐煤氣；氣化煤氣。油制氣：熱裂解氣；催化裂解氣；部分氧化油制氣。液化石油氣：生物氣：沼氣。31