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)天然氣的應用特點燃燒熱效率高；有利于環(huán)境保護；有利于生產(chǎn)自動化；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源不同，介于32-35MJ/m3之間，屬于高熱值燃氣。易于與空氣混合，較之液體燃料或固體燃料，應用技術最為簡單，燃燒效率高。52.清潔性由于天然氣的主要成份是甲烷，較之其他烴類燃料其碳氫比最小，燃燒空氣需要量小，煙氣中CO2，NOX產(chǎn)生量少，幾乎沒有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。天然氣相對密度小于1，而液化石油氣相對密度大于1，因而一旦漏泄到空氣中，天然氣易于在空氣中稀釋消散，因而危險性較小。74.運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?？梢酝ㄟ^槽車（船）運輸肯儲存。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發(fā)，必須解決運輸和儲存問題。天然氣的主要組分是甲烷，其臨界溫度為-82.57℃，故在常溫下，無法僅靠加壓將其液化。通常的液化天然氣（LNG）多存儲在-161.15℃、壓力為0.1MPa左右的低溫儲罐內(nèi)，其密度為標準狀態(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存。天然氣的液化、儲存技術已逐步成為一項重大的先進技術。LNG技術除了用來解決天然氣儲存、運輸問題外，還廣泛地用于天然氣使用時的調(diào)峰裝置上。天然氣作為城市民用燃氣或發(fā)電廠的燃料，不可避免會有需要量的波動，這就要求供應上具有調(diào)峰作用。液化天然氣最有利于調(diào)峰儲存。8910115.儲存方式：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下儲氣能力可達180v/v。采用天然氣水合物（NGH）形式，其儲氣能力約為150—200v/v。NGH的理論體積儲存量可達174V/V。NGH技術還存在著一些重要缺陷：形成速度非常緩慢。

第二節(jié)燃氣工業(yè)發(fā)展簡史一、國外煤制氣——油制氣——天然氣；1812年英國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，煤氣開始在生活和工業(yè)上得到廣泛應用；20世紀，石油和天然氣的比重增大，油制氣成本低，燃氣工業(yè)迅速發(fā)展；20世紀60年代以后，天然氣比重越來越大；但同時石油、天然氣資源量也減少，促使煤制氣技術的進一步開發(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，天然氣在世界能源結構中的地位不斷上升。2010年全球一次能源消費總量為120億噸油當量，其中煤炭占29.6%，石油占33.6%，天然氣占23.8%。預計到2030年以前，天然氣仍將是世界各國能源發(fā)展的重點，消費量將以年均1.7%的速度增長。根據(jù)國際燃氣聯(lián)盟預測，未來在更注重環(huán)保的情景下，2030年天然氣在世界一次能源結構中所占比例將上升到28%。按照上述增長速度，天然氣最遲將在本世紀上半葉末超過石油，成為全球第一大能源。14二、我國燃氣發(fā)展簡史我國燃氣事業(yè)經(jīng)歷人工煤氣——液化石油氣——清潔能源天然氣這三個階段。1865年上海第一座煤制氣廠；1949年全國9個城市有煤氣廠；1950年冶金工業(yè)發(fā)展，推動焦爐煤氣的發(fā)展，1949年至1980年前后，全國建成了一批以利用焦爐氣和化肥廠釋放氣為主的城市燃氣利用工程；1965年油制氣和液化石油氣的應用；151978年后燃氣開始大發(fā)展：煤制氣、油制氣、液化石油氣、天然氣等

20世紀80年代至90年代初期，在南方沿海等經(jīng)濟發(fā)達且能源缺乏的地區(qū)，開始大規(guī)模利用液化石油氣；

20世紀90年代末至21世紀初，以陜氣進京為代表的天然氣供應標志著城市燃氣進入了一個新的時代，西氣東輸一、二、三線工程的竣工投產(chǎn)更是將之推向高潮，我國的城市燃氣跨入了高速發(fā)展階段。16第三節(jié)天然氣的發(fā)展前景1718

1920212223我國天然氣情況根據(jù)全國三次油氣資源評價，我國常規(guī)天然氣遠景資源量56萬億立方米，可采資源量22萬億立方米，主要分布在四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達木、松遼、東海、瓊東南、鶯歌海和渤海灣等九大盆地，合計資源量45萬億立方米，占全國81％。24

252627“十二五”期末，國內(nèi)常規(guī)天然氣產(chǎn)量將超過1400億立方米，非常規(guī)天然氣產(chǎn)量達到100億立方米左右。從2005年起，我國進口天然氣的份額逐年提高，主要通過進口液化天然氣和管輸天然氣來實現(xiàn)?！笆濉逼谀?，管道氣進口量將達到400-500億立方米，LNG進口量將達到320-~400億立方米。未來，我國LNG的進口量還將進一步加大，2020年、2030年進口量分別達到750億立方米、1800億立方米，供應份額分別達到25%、36%。282930第四節(jié)燃氣分類一、

我國燃氣分類：天然氣：氣田氣；油田伴生氣；凝析氣田氣；煤層氣；頁巖氣；可燃冰。人工氣：干餾煤氣（焦爐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