第26卷第9期煤氣與熱力2006年9月gas heatSep,2006丹分》》》》》2動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,朱萬美,李連星,孫軍2,齊月華(1.建設部沈陽煤氣熱力研究設計院,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(zhèn)燃氣。關鍵詞:天然氣利用;天然氣用戶;城鎮(zhèn)燃氣中圖分類號: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,其沿線各城鎮(zhèn)就開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(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)燃料和城受關注的我國第一臺9FA重型燃氣輪機發(fā)電機鎮(zhèn)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?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)工藝流程見圖氣,并與城鎮(zhèn)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(zhèn)還占主導地位,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,應對當?shù)乜晒庠催M行深入調查。脫碳對于天然氣能否滿足需求量,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(xiàn)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(zhèn)難以滿足供氣要求,對產(chǎn)品質量要求較高,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(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)生爐內在高天然氣3622M/m2500.830.730.630.53溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進行氣化反應,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(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)動機潤滑油的變質劣化作用小,能延長發(fā)動機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)良的汽車發(fā)動機綠色代用燃料。所以,利用西氣和有害氣體的排放,使大氣質量和生態(tài)環(huán)境得到有東輸天然氣的城鎮(zhèn),紛紛建設壓縮天然氣(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,汽車燃料費約減少筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、安全的能源供應體系。”天然氣作為48%,有非常大的經(jīng)濟優(yōu)勢,這使得燃氣汽車產(chǎn)業(yè)鏈燃料與煤或燃料油相比,它是一種優(yōu)質、潔凈能源,的商家消費者均有利可圖,極大地推動了燃氣汽車當產(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,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),應編煤炭作為城鎮(zhèn)居民生活用,還可節(jié)煤(17~35)×10制燃氣汽車及加氣站建設發(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)燃氣與其他礦物燃料相比,5天然氣用于城鎮(zhèn)燃氣在氣體質量、輸送使用、環(huán)境保護等方面有優(yōu)越之十五”規(guī)劃提出,以提高居民生活質量、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、多大氣質量、加強和諧社會建設,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(zhèn)。如將浙江建設的半山天然氣發(fā)電廠、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和青海建設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(guī)模按居民用氣量的化石油氣作為城鎮(zhèn)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(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。現(xiàn)對于煤制氣,在無其他氣源條件下,可根據(jù)當?shù)夭灰艘蕴烊粴庾鳛槿剂匣蛟辖ㄔO發(fā)電廠、合成氨可供煤源、煤質及用戶需求進行制氣工藝的比選。廠或合成甲醇廠,應將可供天然氣優(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,天然氣電廠氣源難以環(huán)保要求,制氣成本高,經(jīng)濟效益差,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)燃氣要慎重,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。的主要資源國家應發(fā)展大容量、高效、低污染的煤我國城鎮(zhèn)燃氣的發(fā)展趨勢是:由目前的以液化炭燃燒新技術,要自行研發(fā)有自主知識產(chǎn)權的先進石油氣和煤制氣為主,逐步向以天然氣為主過渡,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、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,在高溫下與氣化劑(空氣和蒸汽)進行氣化反不應求,應將有限的天然氣優(yōu)先用于城鎮(zhèn)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,適度發(fā)展天然氣發(fā)電,擴大可以有效在天然氣轉化過程中,約有1/4的天然氣用于吹風,提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質量的工業(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.中國能源燃油汽車的尾氣排放及揚塵已成為城鎮(zhèn)的主要污染2005,(3):27-30源,影響到居民生活質量,并威脅居民的身體健康和[2]大連工學院.合成氨生產(chǎn)工藝[M].北京:右油化學生存環(huán)境。所以,在建設天然氣輸配工程時,應考慮工業(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]石油化學工業(yè)都化工設計院小氮肥廠工藝設計手冊汽車[M].北京:化學工業(yè)出版社,1980對于天然氣作為工業(yè)燃料,應根據(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、產(chǎn)品質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]歐陽風石油產(chǎn)品應用技術手冊[M.北京:中國石油出版社,1998[6]鄧淵.煤氣規(guī)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采情況,預測到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)適度建設進口液化天然氣項目。”通E-mail:xsm999@163.com過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進一步少嘗得創(chuàng)時少&孫之眾提守分爆30·H