合理利用天然氣的途徑

第26卷第9期煤氣與熱力2006年9月gas heatSep,2006丹分》》》》》2動(dòng)燃氣燃燒與應用咚感感冬感飛豈合理利用天然氣的途徑薛四敏,朱萬(wàn)美,李連星,孫軍2,齊月華(1.建設部沈陽(yáng)煤氣熱力研究設計院,遼寧沈陽(yáng)110026;2.寧夏天地奔牛實(shí)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(chē)燃料、城鎮燃氣。由于天然氣供不應求,應將有服的天然氣優(yōu)先用于城鎮燃氣。關(guān)鍵詞:天然氣利用;天然氣用戶(hù);城鎮燃氣中圖分類(lèi)號:TU996文獻標識碼: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裝。3臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電后,每年將耗用西氣東之日起,其沿線(xiàn)各城鎮就開(kāi)始積極建設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)據報道,1m3天然氣(低熱值為35.6MJ/m3)用氣、采暖用氣及汽車(chē)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(wú)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(chǎng)可建在坑口,煙氣經(jīng)要,本文就各類(lèi)用戶(hù)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),電可遠距離輸1天然氣發(fā)電送。另外,按最近國家對天然氣調價(jià)情況,用于發(fā)電據統計,2004年我國發(fā)電量為21870×10。kW的天然氣價(jià)如上調到1.40元/m3,則1kW·h電的h,其中火力發(fā)電量為18073×103kW·h。在燃料費為0.40元,要比燃煤(煤價(jià)按550元/計)火力發(fā)電量中,燃煤發(fā)電量為18064×10kW·h,高1倍,所以還應考慮發(fā)電燃料費成本。天然氣發(fā)電量為9×108kW·h2天然氣作為合成原料氣隨著(zhù)西氣東輸建成供氣,2005年5月19日備現我國開(kāi)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重型燃氣輪機發(fā)電機鎮燃氣外,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號機組點(diǎn)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(dòng)工建設,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(wú)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的溫度、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)行間歇催化轉化,并要求轉化氣中(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,將天然氣轉化為半水以,一些工業(yè)用戶(hù)積極爭取早日用上西氣東輸天然煤氣。天然氣蒸汽轉化合成氨生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖氣,并與城鎮燃氣公司或上游公司簽訂供氣合同。但從2005年西氣東輸供氣情況來(lái)看,由于上游供氣天然氣緊張,有些已改造好的燃氣設備再改為燃煤,或改建原料氣壓縮機}-脫硫為以發(fā)生爐煤氣作為過(guò)渡氣源,有些已經(jīng)列人計劃蒸汽匚段轉化}一熱的工業(yè)用戶(hù)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[空氣壓縮機一良轉化敗壓卷爐,且耗氣量在一些城鎮還占主導地位,如河南省長(cháng)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)品定供氣規模時(shí),應對當地可供氣源進(jìn)行深入調查。脫碳對于天然氣能否滿(mǎn)足需求量,還應從上游供氣量和合成氣壓縮機}[甲烷化下游可供氣量綜合考慮?，F我國天然氣供不應求,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難以滿(mǎn)足供氣要求,對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高,現已使用燃料油、液化石油氣或煤制氣的工業(yè)用戶(hù)應優(yōu)先冰機「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(jiàn)表16。圖1天然氣蕪汽轉化合成氨生產(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,基空氣預不同爐膛溫度下的本都建有采用此流程的合成氨廠(chǎng)(或尿素廠(chǎng)),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(chēng)60080010001200氣1200m3,但因天然氣的組成及純度不同,這個(gè)數℃℃|℃|℃00730.630.530.43值會(huì )有變化。但以煤為原料,煤在發(fā)生爐內在高天然氣3622M/m2500.830.730.630.53溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進(jìn)行氣化反應,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(chǎng)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(chē)燃料x(chóng)10t/a。天然氣的辛烷值(MON)高達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為130,接近甲烷的辛烷值(140),燃燒性能好,然氣,投資建設青海格爾木年產(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(chē)與燃油汽車(chē)相比,尾氣排放量中CO下m3,但在一次能源消費結構中的比例僅接近3%,而降約90%,碳氫化合物(HC)下降約50%,NO下降世界平均水平高達23%。由于城鎮居民過(guò)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(dòng)機燃料,對增加,而二氧化碳、二氧化硫又容易形成酸雨,所以,發(fā)動(dòng)機潤滑油的變質(zhì)劣化作用小,能延長(cháng)發(fā)動(dòng)機使目前在難以滿(mǎn)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,節約維修費用,已成為一種下,應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(chē)發(fā)動(dòng)機綠色代用燃料。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,紛紛建設壓縮天然氣(CNG)加效改善。氣站,給汽車(chē)加氣,由于氣源有保證,因此價(jià)格相對6合理利用天然氣穩定,運行成本低。以武漢市為例,用于天然氣汽車(chē)根據“十一五”規劃綱要,“堅持節約優(yōu)先、立足的CNG價(jià)格為2.95元/m23與93號汽油價(jià)格為國內煤為基礎、多元發(fā)展,優(yōu)化生產(chǎn)和消費結構,構4.90元/L,以單位熱量比較,汽車(chē)燃料費約減少筑穩定、經(jīng)濟、安全的能源供應體系?！碧烊粴庾鳛?8%,有非常大的經(jīng)濟優(yōu)勢,這使得燃氣汽車(chē)產(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,的商家消費者均有利可圖,極大地推動(dòng)了燃氣汽車(chē)當產(chǎn)生相同熱量時(shí),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(chē)相比,天然氣汽車(chē)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(chē),環(huán)保效益好。因此,在有條件的城鎮,應編煤炭作為城鎮居民生活用,還可節煤(17~35)×10制燃氣汽車(chē)及加氣站建設發(fā)展規劃,因地制宜地發(fā)t,并減少SO2和煙塵排放量3600t、300t,經(jīng)濟效益展天然氣汽車(chē),減少汽車(chē)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)濟社會(huì )發(fā)展和人民群眾的身體健康。金屬。天然氣作為城鎮燃氣與其他礦物燃料相比,5天然氣用于城鎮燃氣在氣體質(zhì)量、輸送使用、環(huán)境保護等方面有優(yōu)越之十五”規劃提出,以提高居民生活質(zhì)量、改善處,因此被人們稱(chēng)為“綠色燃料”。大氣環(huán)境、節約能源為目的,在國家政策的支持下,現我國天然氣供不應求,為減少城市污染、改善積極發(fā)展城市燃氣。城市燃氣要遵循多種能源、多大氣質(zhì)量、加強和諧社會(huì )建設,天然氣應優(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。如將浙江建設的半山天然氣發(fā)電廠(chǎng)、遼寧建設天然氣,合理利用液化石油氣,慎重發(fā)展煤制氣的遼河化肥廠(chǎng)和青海建設的格爾木甲醇廠(chǎng)耗用的天對于液化石油氣,由于國際油價(jià)的飆升,加上我然氣,供100×10人的城市,每戶(hù)(以3.5人計)日國現石油年凈進(jìn)口量達到1.515×10°t/a,如采用液耗天然氣0.6m23,商業(yè)用氣規模按居民用氣量的化石油氣作為城鎮燃氣,首先要對液化石油氣供應25%、其他用氣量按5%、氣化率按80%計,則可供的穩定性、價(jià)格的不定性及用戶(hù)對氣價(jià)的承受能力100×104人的城市的數據見(jiàn)表2。等做充分的市場(chǎng)調查,然后經(jīng)綜合評價(jià)確定,但在短從表2看出,三座工廠(chǎng)年耗用天然氣總量為期內無(wú)法使用天然氣的城鎮,可作為過(guò)渡氣源考慮。18.6×10m3/a,可供100×104人的城市27座?，F對于煤制氣,在無(wú)其他氣源條件下,可根據當地不宜以天然氣作為燃料或原料建設發(fā)電廠(chǎng)、合成氨可供煤源、煤質(zhì)及用戶(hù)需求進(jìn)行制氣工藝的比選。廠(chǎng)或合成甲醇廠(chǎng),應將可供天然氣優(yōu)先供給城鎮。煤制氣雖可作為城鎮燃氣,由于三廢處理難以達到我國油氣資源相對稀缺,天然氣電廠(chǎng)氣源難以環(huán)保要求,制氣成本高,經(jīng)濟效益差,現供氣規模在保障,到廠(chǎng)氣價(jià)過(guò)高,且面臨電價(jià)“競價(jià)上網(wǎng)”與氣逐步縮小,所以釆用煤制氣發(fā)展城鎮燃氣要慎重,但源長(cháng)期“照付不議”的現實(shí)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(huì )長(cháng)期存在。的主要資源國家應發(fā)展大容量、高效、低污染的煤我國城鎮燃氣的發(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)權的先進(jìn)石油氣和煤制氣為主,逐步向以天然氣為主過(guò)渡,以重型燃氣輪機,具備自主設計能力,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(shí)行煤電聯(lián)營(yíng)或煤電運一體化經(jīng)營(yíng)。所以,據報道,2005年我國天然氣產(chǎn)量約500×108我國電力供應仍應以煤電為主。29H第9期煤氣與熱力第26卷表2三座工廠(chǎng)年用天然氣可供100×104人的城市的數據Tab 2 Data for supplying cities of 100 x 10 population by annual consumption of natural gas in three factories工廠(chǎng)名稱(chēng)天然氣用途生產(chǎn)規模年用天然氣量年耗氣量可供城市數量/座備注半山發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電年發(fā)電47×10kW·ha8.0×1006×10123臺機組,組已發(fā)電遼河化肥廠(chǎng)合成氨年產(chǎn)合成氨30×104ta3.6×1030.66×1085已投格爾木甲醇廠(chǎng)「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,在高溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進(jìn)行氣化反不應求,應將有限的天然氣優(yōu)先用于城鎮燃氣,鼓勵應,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,建設大型煤電基地,待天然氣供應量而以天然氣為合成原料,需采用間歇催化轉化法,即有明顯好轉時(shí),適度發(fā)展天然氣發(fā)電,擴大可以有效在天然氣轉化過(guò)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)在蓄熱爐和轉化爐內進(jìn)行催化轉化反應,生產(chǎn)出合成氨的原料氣。參考文獻:對于天然氣汽車(chē)應提倡大力發(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(chē)的尾氣排放及揚塵已成為城鎮的主要污染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,在建設天然氣輸配工程時(shí),應考慮工業(yè)出版社,1978到天然氣汽車(chē)用氣量,尤其是城市的公交車(chē)和出租3]石油化學(xué)工業(yè)都化工設計院小氮肥廠(chǎng)工藝設計手冊汽車(chē)[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,應根據天然氣可供[4]錢(qián)伯章。大型甲醇生產(chǎn)項目在青海格爾木開(kāi)建[J氣量,按企業(yè)性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量要求有計劃地實(shí)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(huì )城市可優(yōu)先考[5]歐陽(yáng)風(fēng)石油產(chǎn)品應用技術(shù)手冊[M.北京:中國石油出版社,1998[6]鄧淵.煤氣規劃設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)7結論出版社,1992按我國天然氣勘探和開(kāi)采情況,預測到2010[7]彭紅濤.天然氣汽車(chē)發(fā)展中存在的問(wèn)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(shí)際需求量約[8]朱萬(wàn)美,王運閣.天然氣的開(kāi)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。國家為加快建設環(huán)境友好型社作者簡(jiǎn)介:薛四敏(1967-),男,遼寧沈陽(yáng)人會(huì ),保證國內市場(chǎng)需求,在十一五期間實(shí)行油氣并高級會(huì )計師,博士,主要研究方向為項目舉,穩定增加原油產(chǎn)量,提高天然氣產(chǎn)量。決定“堅投資管理與論證分析評價(jià)。持平等合作、互利共贏(yíng),擴大境外油氣資源合作開(kāi)電話(huà):13910850603發(fā),在沿海地區適度建設進(jìn)口液化天然氣項目?！蓖‥-mail:xsm999@163.com過(guò)10~20a的努力,使天然氣在我國能源消費結構收稿日期:2006-05-31;修回日期:2006-07-14進(jìn)一步少?lài)L得創(chuàng )時(shí)少&孫之眾提守分爆30·H