• 淺談天然氣的高效利用
    責任編輯:范慶虎    瀏覽:2979次    時間: 2008-01-29 23:24:43    | 來源:采集所得   

    摘要:前言 人們常稱21世紀是天然氣世紀,中國天然氣黃金時代就要到來。“天然氣經濟效應”將推動我國的能源革命、環保革命、產業革命向著一個嶄新的發展。 我國政府推出一系列支持和鼓勵發展國內天然氣、引進天然氣和引進液化天然氣的政策,為加促我國能源革命向天然氣轉..

    關鍵詞:天然氣 高效 利用
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    前言

         

    人們常稱21世紀是天然氣世紀,中國天然氣黃金時代就要到來。

    “天然氣經濟效應”將推動我國的能源革命、環保革命、產業革命向著一個嶄新的

    發展。  

    我國政府推出一系列支持和鼓勵發展國內天然氣、引進天然氣和引進液化天然氣的政策,為加促我國能源革命向天然氣轉換,提供了有力的保證。

    最近中國政府出臺了天然氣產業上中下游全環節對外開放的政策,鼓勵外商參與從天然氣的勘探開發、基礎設施、天然氣發電、大中城市燃氣的建設與經營的整個天然氣產業鏈。

    天然氣的廣泛應用、合理利用和天然氣的長期、穩定供應,為大力發展我國燃氣空調,開展區域制冷和化工精煉過程提供了可靠的基礎條件。

     

    我國能源資源短缺的壓力

     

    1993年起,中國已成為石油凈進口國,2002年進口石油7000萬噸以上。2003年進口石油9000萬噸以上,2004年會超過1億噸。據美國《油氣雜志》估計,2005年中國石油消費量將達到2.6億噸/年左右。其中缺口1億噸/年以上,到2015年中國將成為世界上最大的石油消費國。

    2020年,中國天然氣產量將由目前的340億立方米增加到本1200億立方米,而需求量要增加到2000億立方米,缺口800億立方米需由進口來彌補。據有關資料分析,2005年將進口LNG320萬噸,2010年達1900萬噸,2015年達3300萬噸。

    目前,我國人均占有能源儲量還不到世界人均占有量的一半。在能源資源中,煤炭占60%以上,人均煤炭資源占有量大約是世界人均的一半,而石油天然氣的人均占有量不到世界平均水平的十分之一。

    第二次世界大戰之后,一切國際重大戰爭或沖突的根源就是為了搶奪有“黑金”之稱的石油。去年依拉克戰爭,不僅是對國際能源地緣政治格局的一次重新洗牌,也使得世界石油市場格局產生了巨大的影響。

    能源資源短缺,對我國經濟的發展帶來了巨大的壓力。

     

    我國環境嚴重污染的壓力

     

    長期以來,我國能源資源以煤為主,城市煤氣、工業窯爐、發電都以燃煤為主。燃燒產物中的硫化物、二氧化碳、氮氧化物,以及大量煙塵污染,使城市空氣質量嚴重惡化。

        1998年聯合國公布了世界空氣污染最嚴重的十大城市,排名為:太原、米蘭、北京、烏魯木齊、墨西哥、蘭州、重慶、濟南、石家莊、德黑蘭。只有中國、南非、波蘭、和北朝鮮,煤炭使用率超過70%

    據權威部門檢測顯示:煙塵排放量的70%,二氣化硫的90%來自燒煤的結果。按我國目前燒煤炭比重高達70%的能源結構測算,每年排放二氧化硫2000多萬噸,工業煙塵1000多萬噸,酸雨控制面積達40%,環境污染非常嚴重。

    面對環境嚴重污染的現象,擴大國內天然氣生產、加促引進國外天然氣和液化天然氣改變我國能源結構已成為迫不可待和需要認真研究的重要課題。

     

     

    天然氣是當今世界的理想能源

     

    天然氣是當今世界的理想能源,天然氣的合理利用和優化利用,特別是廣泛應用在燃氣空調、燃氣聯合循環發電和區域制冷對優化我國能源結構、優化生態城市建設、優化理想人居空間,創造人和自然的和諧環境都具有非常重要的意義。

     

    第一、高效。絕大部分燃煤機組發電效率為30%左右,最高的亞臨界點發電效率也不超過38%;天然氣聯合循環發電效率高達60%;如果采用功熱聯產技術應用天然氣,能源利用效率可達80%以上。

    第二、潔凈。天然氣的主要成份為甲烷,1分子CH4燃燒產物為2分子H2O1分子CO2,每立方米天然氣燃燒產物含2公斤水。CO2的總排放量遠遠小于燃煤,也小于燃燒液化石油氣。

    液化天然氣(LNG),是天然氣從氣井開采出來之后,經凈化,除去雜質在低溫下液化的產物,其燃燒產物非常干凈,基本不含硫化物和氮氧化物。

    第三、方便。液化天然氣(LNG)在接收基地氣化以后,通過高壓管線輸送到門站,降低壓力后送至城市居民用戶和工商用戶,與管道天然氣一樣再不要后處理,既方便又省事。總的經濟效益和社會效益遠遠大于用煤和其他燃料。這是天然氣在全球能耗比例中增長最快的主要原因。

     

    我國天然氣的發展策略

          國家發改委最近提出我國天然氣發展策略是:立足國內、利用海外、西氣東輸、北氣南下、海氣登陸、就近供應。預計至2020年投資2200億人民幣用于天然氣基礎設施建設。就是建設5萬公里天然氣管線,引進千萬噸級液化天然氣接收站,形成百萬噸級的液化天然氣運輸能力。將在長三角、環渤海地區、泛珠三角地區建設10個左右的LNG接收站,到2020年形成進口5000萬噸規模LNG接收設施。使天然氣在一次能源消費中達到12%。

    針對資源短缺將成為中國經濟發展的重要瓶頸的問題,國家能源局將采取五大措施加以解決:

    一是組織探明我國資源儲量,增加石油產量;

    二是通過替代燃料和提高燃油經濟型標準來減少工業和民用機動車的耗油量;

    三是大力開發天然氣資源,力爭在5年內產量翻兩翻;

    四是鼓勵企業走出去,利用境外資源;

    五是規范市場建設,面對電力短缺,采取錯峰用電,跨區域用電,用價格杠桿調節市場。實行多元化、多國化資源開發戰略,增強中國有效使用世界資源和保護國內資源的能力。

     

    今后幾年我國電力將嚴重短缺

    隨著我國經濟建設的持續快速發展以及人民生活生平的不斷提高,對電力用量急劇增長的需求,就是采取西電東送和加速建設火力發電廠,也很難使缺電的局面得到緩解。

    據國家電網公司透露,今冬公司經營區域內電力缺口為2983KW,其中華北缺747KW,華東缺2078KW,華中缺158KW,浙江省就缺880KW

    因此,引進天然氣,對增加電網調峰手段,改善環境污染都具有非常重要的意義。

     

    引進天然氣為開發功熱聯產技術提供保證

    引進天然氣為我國熱電聯產技術的發展,廣泛建立區域能源站,充分提高能量利用效率提供了非常有利的條件。對我國的供電安全也有重大作用。9.11事件和非典事件以后,發達國家都在加速建立區域制冷系統的步伐,避免由于意外事故造成大面積中斷供電事故,保障供電安全。

     

    大量引進天然氣有利于石化原料的結構調整

    大量引進天然氣占領民用燃氣市場以后,可以把目前每年消耗的1500萬噸的民用液化石油氣頂替出來,回到石油化工原料市場上去,進一步優化我國石油產品的分布結構、優化乙烯和各種石化產品的原料結構,降低能耗,提高總體經濟效益。

     

     

    用作民用燃料和鍋爐燃料

    天然氣用來燒水做飯,雖說是一種非常理想的清潔燃料,但就其熱量利用效率來說是極其不合算的。利用天然氣產生的高溫煙氣來加熱熱水,達到80100℃,從熱力學第二定律計算可知其利用效率極低。作為民用燃料又不得不使用。隨著電磁灶的出現和普及,天然氣爐灶會被遂步頂替。作為工業燃料直接燒鍋爐,將大量熱能浪費在煙氣中,更是極不經濟的做法。

     

    用作直燃空調燃料

    利用天然氣燃燒的高溫煙氣作為溴化鋰制冷機組的熱源,使制冷機產生冷量,隨著國防環境意識的增強和溴化鋰制冷技術的不斷成熟,燃氣中央空調在世界各地得到了越來越廣泛的應用。在日本,燃氣空調每年增長60多萬冷噸,并以13.6%的速度增長,比電空調以8.7%的速度增長快得多。目前在日本,5000平方米以上的現代建筑,有70%以上使用吸收式制冷機。科學工作者正在研究5KW2.7KW甚至更小的別墅和家庭用的小型吸收式燃氣空調。但就天然氣在直燃式燃氣空調的利用來論,其熱力學效率還是比較低的。

     

    用作聯合循環發電燃料

    燃氣輪機是一種布來頓循環的新型發動機,目前噴氣式飛機的發動機都是燃氣輪機,屬輕型燃氣輪機。而發電廠用的是重型燃氣輪機,規模可達幾十萬KW。燃氣輪機發電技術發展非常快,20年前的發電效率只有20%左右,現在的大型燃氣輪機一次發電效率已經超過40%

    聯合循環發電就是燃氣輪機和蒸汽輪機聯合發電,天然氣先在燃氣輪機里發電,排出的400600℃的高溫煙氣通入余熱鍋爐,產生400℃的高溫和4MPa的高壓蒸汽,進入蒸汽輪機發電,兩者發電效率總和可達60%以上。

     

    用作區域能源站燃料

    天然氣通過燃氣輪機發電以后,高溫煙氣或用作制冷,或進入熱鍋爐產生蒸汽,這些蒸汽或用來發電,或用作其他工藝熱源利用,比單用來燒鍋爐的效率要高得多。因為天然氣在燃氣輪機發電利用了30~40%的效率之后,余熱產生的蒸汽再發電或供熱或制冷,這就是所謂的電熱冷聯產效應,熱效率可達到80%以上。

    因為燃燒的煙氣不含二氧化硫,產生的水蒸汽冷凝潛熱,還可以得到利用,使燃氣輪機的最終排氣溫度可低至38℃,幾乎90%的熱量都被利用了。這是一種最高效的熱量利用途徑,國外用得很多,發展也很迅速。

       采用熱電冷三聯供系統,一次能源利用率可高達1.49的比值,比熱電冷分供要高一倍,標準氣耗則降低一半。預計到2020年,樓宇能源的最主要的形式將會有一半被熱電冷三聯供的形式代替,這是21世紀能源的發展方向。

     

    電熱冷三聯產節能原理

    天然氣作為能源利用的最高效率是電熱冷三聯產。從熱力學第一定律來說,它的節能原理就是能把能量吃光榨盡。

    天然氣在燃氣輪機里就有30-40%的能量轉化為電能,一次轉化的效率就高于一般火電廠的鍋爐蒸汽輪機機組的效率。再加上排出高溫煙氣產生的高溫高壓蒸汽進入蒸汽輪機發電,使能量利用率達到60%以上。剩余的能量還可以用來制冷,產生熱水,用于各種不同能級的用戶,系統能量梯級充分利用,使能量利用率達到80%以上的最高境界。這便是天然氣電熱冷三聯產的供能價格比燒煤還有競爭力的根本原因。

       能源產業的一場革命,大電網與微小型發電機并存,被全球專家認為投資省、能耗低、可靠性高的能源系統,是21世紀的發展方向。

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