第26卷第9期煤氣與熱力2006年9月gas heatSep,2006丹分》》》》》2動燃?xì)馊紵c應(yīng)用咚感感冬感飛豈合理利用天然氣的途徑薛四敏,朱萬美,李連星,孫軍2,齊月華(1.建設(shè)部沈陽煤氣熱力研究設(shè)計院,遼寧沈陽110026;2.寧夏天地奔牛實業(yè)有限公司,寧夏石嘴山753001)摘要:分析了利用天然氣的途徑——發(fā)電、生產(chǎn)合成原料氣、工業(yè)用燃料、汽車燃料、城鎮(zhèn)燃?xì)?。由于天然氣供不?yīng)求,應(yīng)將有服的天然氣優(yōu)先用于城鎮(zhèn)燃?xì)狻ｊP(guān)鍵詞:天然氣利用;天然氣用戶;城鎮(zhèn)燃?xì)庵袌D分類號:TU996文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1000-4416(2006)09-0027-04Way of Reasonable Utilization of Natural GasXUE Si-min, ZHU Wan-mei', LI Lian-xing, SUN Jun, QI Yue-hua(1. Shenyang Gas Heat Research Design Institute of Construction Ministry, Shenyang 110026China; 2. Ningxia Tiandi Benniu Co, Ltd, Shizuishan 753001, China)Abstract: The ways of natural gas utilization-power generation, production of synthetic raw ma-terial gas, industrial fuel, vehicle fuel and city gas are analyzed. The limited natural gas should be usedpreferably as city gas because demand exceeds supplyKey words: natural gas utilization; natural gas user; city gas天然氣是優(yōu)質(zhì)潔凈能源,自西氣東輸工程建設(shè)裝。3臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電后,每年將耗用西氣東之日起,其沿線各城鎮(zhèn)就開始積極建設(shè)天然氣利用輸天然氣8×105m3工程,將天然氣用于居民生活用氣、商業(yè)用氣、工業(yè)據(jù)報道,1m3天然氣(低熱值為35.6MJ/m3)用氣、采暖用氣及汽車加氣等,有些還用于天然氣發(fā)的發(fā)電量為3.5kW·h;1kg煤(低熱值為27.18電和化工原料氣。我國天然氣產(chǎn)量雖居世界第18MJ/kg)的發(fā)電量為2.64kW·h。天然氣發(fā)電無污位,但人均產(chǎn)量很低,如何合理利用天然氣尤為重染、環(huán)境效益好,但燃煤發(fā)電廠可建在坑口,煙氣經(jīng)要,本文就各類用戶用氣的合理性進(jìn)行分析。凈化除塵后排放,灰渣用于建材生產(chǎn),電可遠(yuǎn)距離輸1天然氣發(fā)電送。另外,按最近國家對天然氣調(diào)價情況,用于發(fā)電據(jù)統(tǒng)計,2004年我國發(fā)電量為21870×10。kW的天然氣價如上調(diào)到1.40元/m3,則1kW·h電的h,其中火力發(fā)電量為18073×103kW·h。在燃料費(fèi)為0.40元,要比燃煤(煤價按550元/計)火力發(fā)電量中,燃煤發(fā)電量為18064×10kW·h,高1倍,所以還應(yīng)考慮發(fā)電燃料費(fèi)成本。天然氣發(fā)電量為9×108kW·h2天然氣作為合成原料氣隨著西氣東輸建成供氣,2005年5月19日備現(xiàn)我國開采的天然氣除少量用于工業(yè)燃料和城受關(guān)注的我國第一臺9FA重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)鎮(zhèn)燃?xì)馔?大量是用作化工原料,尤其是用于制取合組——浙江半山天然氣發(fā)電工程1號機(jī)組點火成成氨的原料氣。2004年我國合成氨產(chǎn)量為4222功,并網(wǎng)發(fā)電,另兩臺機(jī)組也計劃于2006年完成安10t,其中以煤為原料生產(chǎn)合成氨2618×104t,耗27第9期煤氣與熱力第26卷煤量為5404×10t:;以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨醇工程,此工程已于2005年6月動工建設(shè),年耗用1098×104t,耗天然氣131.8×108m3;另外,以油為天然氣量為7×103m3/a41。原料生產(chǎn)合成氨506×104t3天然氣作為工業(yè)用燃料天然氣主要組分是CH4,而合成氨原料氣的組天然氣是最好的無污染工業(yè)燃料,以燃燒后排分是CO、H2和N2,所以天然氣需在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓放的CO2作為比較,以煤炭為100,則石油為83,而力和有催化劑存在的條件下與蒸汽按一定的物料天然氣僅為5715比,進(jìn)行間歇催化轉(zhuǎn)化,并要求轉(zhuǎn)化氣中(CO+H2)天然氣作為工業(yè)用燃料,比煤要優(yōu)越得多,所與N2的體積比為31~32,將天然氣轉(zhuǎn)化為半水以,一些工業(yè)用戶積極爭取早日用上西氣東輸天然煤氣。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化合成氨生產(chǎn)工藝流程見圖氣,并與城鎮(zhèn)燃?xì)夤净蛏嫌喂竞炗喒夂贤?。但?005年西氣東輸供氣情況來看,由于上游供氣天然氣緊張,有些已改造好的燃?xì)庠O(shè)備再改為燃煤,或改建原料氣壓縮機(jī)}-脫硫為以發(fā)生爐煤氣作為過渡氣源,有些已經(jīng)列人計劃蒸汽匚段轉(zhuǎn)化}一熱的工業(yè)用戶也被暫緩供氣。天然氣作為工業(yè)用燃料主要用于鍋爐和工業(yè)窯空氣[空氣壓縮機(jī)一良轉(zhuǎn)化敗壓卷爐,且耗氣量在一些城鎮(zhèn)還占主導(dǎo)地位,如河南省長系葛市、禹州市和江蘇省宜興市工業(yè)用氣量分別約占高溫變換總氣量的70%95%和95%以上。低溫變換是否有必要將原燃煤全部改為天然氣,這在確CO2副產(chǎn)品定供氣規(guī)模時,應(yīng)對當(dāng)?shù)乜晒庠催M(jìn)行深入調(diào)查。脫碳對于天然氣能否滿足需求量,還應(yīng)從上游供氣量和合成氣壓縮機(jī)}[甲烷化下游可供氣量綜合考慮?，F(xiàn)我國天然氣供不應(yīng)求,對工業(yè)窯爐較集中、天然氣需求量又較大的一些城合成鎮(zhèn)難以滿足供氣要求,對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高,現(xiàn)已使用燃料油、液化石油氣或煤制氣的工業(yè)用戶應(yīng)優(yōu)先冰機(jī)「冷凍NH3產(chǎn)品計劃供給天然氣。一般窯爐使用天然氣、煤和燃料油的熱能利用率見表16。圖1天然氣蕪汽轉(zhuǎn)化合成氨生產(chǎn)工藝流程表1一般窯爐天然氣、煤和燃料油的熱能利用率ig. 1 Flow chart of productive process of transformationTab. 1 Thermal energy utilization rate of common kilnof natural gas steam into synthetic ammoniausing natural gas, coal and fuel oil在我國天然氣產(chǎn)地或離產(chǎn)地比較近的地方,基空氣預(yù)不同爐膛溫度下的本都建有采用此流程的合成氨廠(或尿素廠),每生燃料」低熱值|熱溫度熱能利用率產(chǎn)1t合成氨,約消耗低熱值為356M/m3的天然名稱60080010001200氣1200m3,但因天然氣的組成及純度不同,這個數(shù)℃℃|℃|℃00730.630.530.43值會有變化。但以煤為原料,煤在發(fā)生爐內(nèi)在高天然氣3622M/m2500.830.730.630.53溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進(jìn)行氣化反應(yīng),可直接00.730.630.530.42生產(chǎn)組分為CO、CO2、H2及N2的半水煤氣,作為生煤|27.21M/kg2500.820.720.620.52產(chǎn)合成氨的原料氣,每生產(chǎn)1t合成氨約消耗原料010.670.560.440.32燃料油40.19MJ/kg煤和燃料煤2.06t。年產(chǎn)30×104u/a合成氨廠年耗2500790.670.550.43用天然氣量為3.6×10°m3/a,或年耗用煤量為61.8天然氣用于汽車燃料x10t/a。天然氣的辛烷值(MON)高達(dá)1270~137.8,大青海中浩天然氣化工有限公司利用澀北氣田天多數(shù)為130,接近甲烷的辛烷值(140),燃燒性能好,然氣,投資建設(shè)青海格爾木年產(chǎn)60×104ta合成甲發(fā)熱量大,燃燒后的主要生成物為CO2和H2O28H第9期薛四敏,等:合理利用天然氣的途徑第26卷天然氣汽車與燃油汽車相比,尾氣排放量中CO下m3,但在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例僅接近3%,而降約90%,碳?xì)浠衔?HC)下降約50%,NO下降世界平均水平高達(dá)23%。由于城鎮(zhèn)居民過量燃燒約30%,S02下降約70%,CO2下降約23%,微粒下煤炭,從而造成大氣中二氧化碳、二氧化硫和煙塵量降約40%7。天然氣特別適于用作發(fā)動機(jī)燃料,對增加,而二氧化碳、二氧化硫又容易形成酸雨,所以,發(fā)動機(jī)潤滑油的變質(zhì)劣化作用小,能延長發(fā)動機(jī)使目前在難以滿足各行各業(yè)對天然氣的需求的情況用壽命并減小檢修頻率,節(jié)約維修費(fèi)用,已成為一種下,應(yīng)將有限的天然氣用好,要最大限度地減少煙塵優(yōu)良的汽車發(fā)動機(jī)綠色代用燃料。所以,利用西氣和有害氣體的排放,使大氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境得到有東輸天然氣的城鎮(zhèn),紛紛建設(shè)壓縮天然氣(CNG)加效改善。氣站,給汽車加氣,由于氣源有保證,因此價格相對6合理利用天然氣穩(wěn)定,運(yùn)行成本低。以武漢市為例,用于天然氣汽車根據(jù)“十一五”規(guī)劃綱要,“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足的CNG價格為2.95元/m23與93號汽油價格為國內(nèi)煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展,優(yōu)化生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu),構(gòu)4.90元/L,以單位熱量比較,汽車燃料費(fèi)約減少筑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全的能源供應(yīng)體系?！碧烊粴庾鳛?8%,有非常大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,這使得燃?xì)馄嚠a(chǎn)業(yè)鏈燃料與煤或燃料油相比,它是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈能源,的商家消費(fèi)者均有利可圖,極大地推動了燃?xì)馄嚠?dāng)產(chǎn)生相同熱量時,燃用天然氣排放的顆粒物的發(fā)展。另外,CNG不含鉛、硫化物及苯等有害物SO2、CO分別是燃煤的0.16%0.83%、0.76%,CO2質(zhì),與燃油汽車相比,天然氣汽車是一種理想的低污還不足燃煤的2/3。如以1×103m3的天然氣替代染汽車,環(huán)保效益好。因此,在有條件的城鎮(zhèn),應(yīng)編煤炭作為城鎮(zhèn)居民生活用,還可節(jié)煤(17~35)×10制燃?xì)馄嚰凹託庹窘ㄔO(shè)發(fā)展規(guī)劃,因地制宜地發(fā)t,并減少SO2和煙塵排放量3600t、300t,經(jīng)濟(jì)效益展天然氣汽車,減少汽車尾氣排放改善城市大氣環(huán)和環(huán)境效益都十分明顯8。此外,天然氣中不含重境,有利于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民群眾的身體健康。金屬。天然氣作為城鎮(zhèn)燃?xì)馀c其他礦物燃料相比,5天然氣用于城鎮(zhèn)燃?xì)庠跉怏w質(zhì)量、輸送使用、環(huán)境保護(hù)等方面有優(yōu)越之十五”規(guī)劃提出,以提高居民生活質(zhì)量、改善處,因此被人們稱為“綠色燃料”。大氣環(huán)境、節(jié)約能源為目的,在國家政策的支持下,現(xiàn)我國天然氣供不應(yīng)求,為減少城市污染、改善積極發(fā)展城市燃?xì)?。城市燃?xì)庖裱喾N能源、多大氣質(zhì)量、加強(qiáng)和諧社會建設(shè),天然氣應(yīng)優(yōu)先用于城種途徑、因地制宜、合理利用的發(fā)展方針,優(yōu)先發(fā)展鎮(zhèn)。如將浙江建設(shè)的半山天然氣發(fā)電廠、遼寧建設(shè)天然氣,合理利用液化石油氣,慎重發(fā)展煤制氣的遼河化肥廠和青海建設(shè)的格爾木甲醇廠耗用的天對于液化石油氣,由于國際油價的飆升,加上我然氣,供100×10人的城市,每戶(以3.5人計)日國現(xiàn)石油年凈進(jìn)口量達(dá)到1.515×10°t/a,如采用液耗天然氣0.6m23,商業(yè)用氣規(guī)模按居民用氣量的化石油氣作為城鎮(zhèn)燃?xì)?首先要對液化石油氣供應(yīng)25%、其他用氣量按5%、氣化率按80%計,則可供的穩(wěn)定性、價格的不定性及用戶對氣價的承受能力100×104人的城市的數(shù)據(jù)見表2。等做充分的市場調(diào)查,然后經(jīng)綜合評價確定,但在短從表2看出,三座工廠年耗用天然氣總量為期內(nèi)無法使用天然氣的城鎮(zhèn),可作為過渡氣源考慮。18.6×10m3/a,可供100×104人的城市27座?，F(xiàn)對于煤制氣,在無其他氣源條件下,可根據(jù)當(dāng)?shù)夭灰艘蕴烊粴庾鳛槿剂匣蛟辖ㄔO(shè)發(fā)電廠、合成氨可供煤源、煤質(zhì)及用戶需求進(jìn)行制氣工藝的比選。廠或合成甲醇廠,應(yīng)將可供天然氣優(yōu)先供給城鎮(zhèn)。煤制氣雖可作為城鎮(zhèn)燃?xì)?由于三廢處理難以達(dá)到我國油氣資源相對稀缺,天然氣電廠氣源難以環(huán)保要求,制氣成本高,經(jīng)濟(jì)效益差,現(xiàn)供氣規(guī)模在保障,到廠氣價過高,且面臨電價“競價上網(wǎng)”與氣逐步縮小,所以釆用煤制氣發(fā)展城鎮(zhèn)燃?xì)庖髦?但源長期“照付不議”的現(xiàn)實矛盾。煤炭是我囡能源我國主要能源是煤炭,煤制氣在我國仍會長期存在。的主要資源國家應(yīng)發(fā)展大容量、高效、低污染的煤我國城鎮(zhèn)燃?xì)獾陌l(fā)展趨勢是:由目前的以液化炭燃燒新技術(shù),要自行研發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)石油氣和煤制氣為主,逐步向以天然氣為主過渡,以重型燃?xì)廨啓C(jī),具備自主設(shè)計能力,鼓勵有優(yōu)勢的煤優(yōu)質(zhì)、潔凈的天然氣取代成本高、污染大的煤制氣炭企業(yè)實行煤電聯(lián)營或煤電運(yùn)一體化經(jīng)營。所以,據(jù)報道,2005年我國天然氣產(chǎn)量約500×108我國電力供應(yīng)仍應(yīng)以煤電為主。29H第9期煤氣與熱力第26卷表2三座工廠年用天然氣可供100×104人的城市的數(shù)據(jù)Tab 2 Data for supplying cities of 100 x 10 population by annual consumption of natural gas in three factories工廠名稱天然氣用途生產(chǎn)規(guī)模年用天然氣量年耗氣量可供城市數(shù)量/座備注半山發(fā)電廠發(fā)電年發(fā)電47×10kW·ha8.0×1006×10123臺機(jī)組,組已發(fā)電遼河化肥廠合成氨年產(chǎn)合成氨30×104ta3.6×1030.66×1085已投格爾木甲醇廠「合成甲醇」年產(chǎn)甲醇60×10ta_70×1090.66×10°在建對于合成原料氣,以煤為原料,在煤氣發(fā)生爐中的比例提高到7%~12%。近幾年由于天然氣供內(nèi),在高溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進(jìn)行氣化反不應(yīng)求,應(yīng)將有限的天然氣優(yōu)先用于城鎮(zhèn)燃?xì)?鼓勵應(yīng),可直接生產(chǎn)出符合合成氣組成要求的原料氣。發(fā)展坑口電站,建設(shè)大型煤電基地,待天然氣供應(yīng)量而以天然氣為合成原料,需采用間歇催化轉(zhuǎn)化法,即有明顯好轉(zhuǎn)時,適度發(fā)展天然氣發(fā)電,擴(kuò)大可以有效在天然氣轉(zhuǎn)化過程中,約有1/4的天然氣用于吹風(fēng),提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量的工業(yè)用氣等。以供天然氣與氣化劑(空氣和蒸汽)在蓄熱爐和轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng),生產(chǎn)出合成氨的原料氣。參考文獻(xiàn):對于天然氣汽車應(yīng)提倡大力發(fā)展。目前,城市[1]薛新民.我國電力供需形勢分析[J.中國能源燃油汽車的尾氣排放及揚(yáng)塵已成為城鎮(zhèn)的主要污染2005,(3):27-30源,影響到居民生活質(zhì)量,并威脅居民的身體健康和[2]大連工學(xué)院.合成氨生產(chǎn)工藝[M].北京:右油化學(xué)生存環(huán)境。所以,在建設(shè)天然氣輸配工程時,應(yīng)考慮工業(yè)出版社,1978到天然氣汽車用氣量,尤其是城市的公交車和出租3]石油化學(xué)工業(yè)都化工設(shè)計院小氮肥廠工藝設(shè)計手冊汽車[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1980對于天然氣作為工業(yè)燃料,應(yīng)根據(jù)天然氣可供[4]錢伯章。大型甲醇生產(chǎn)項目在青海格爾木開建[J氣量,按企業(yè)性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量要求有計劃地實施,而天然氣工業(yè),2005,(7):46-46對于環(huán)保要求高的大中城市或省會城市可優(yōu)先考[5]歐陽風(fēng)石油產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)手冊[M.北京:中國石油出版社,1998[6]鄧淵.煤氣規(guī)劃設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)7結(jié)論出版社,1992按我國天然氣勘探和開采情況,預(yù)測到2010[7]彭紅濤.天然氣汽車發(fā)展中存在的問題及對策研究年、2020年全國天然氣生產(chǎn)量分別為(660~770)[J].煤氣與熱力,2006,26(3):26-28.103m3和(1000~1100)×103m3,而實際需求量約[8]朱萬美,王運(yùn)閣.天然氣的開發(fā)與合理利用[J.煤氣是(960~1074)×10m和(1877~2088)×10與熱力,2001,21(1):61-63m3,需求量與生產(chǎn)量約相差300×108m3和(877988)×103m3181。國家為加快建設(shè)環(huán)境友好型社作者簡介:薛四敏(1967-),男,遼寧沈陽人會,保證國內(nèi)市場需求,在十一五期間實行油氣并高級會計師,博士,主要研究方向為項目舉,穩(wěn)定增加原油產(chǎn)量,提高天然氣產(chǎn)量。決定“堅投資管理與論證分析評價。持平等合作、互利共贏,擴(kuò)大境外油氣資源合作開電話:13910850603發(fā),在沿海地區(qū)適度建設(shè)進(jìn)口液化天然氣項目?！蓖‥-mail:xsm999@163.com過10~20a的努力,使天然氣在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)收稿日期:2006-05-31;修回日期:2006-07-14進(jìn)一步少嘗得創(chuàng)時少&孫之眾提守分爆30·H