天然气在工业方面的应用及优势.docx
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天然气在工业方面的应用及优势
天然气在工业领域的应用及优势
浙江美德隆能源有限公司
2011年6月24日
、尸■、■
前言
天然气工业应用领域
6
1、
天然气发电
6
2、
天然气化工
6
3、
天然气汽车
6
4、
天然气制合成油天然气发电
6
5、
天然气空调
7
6、
天然气在常见的几大行业中的应用与优势
7
7、
其他
8
1、促进天然气合成油的发展因素15
2、天然气合成油在中国的发展前景17
天然气空调18
1、应用18
2、优势19
3、天然气空调的前景20
天然气在常见的几大行业中的应用与优势20
1、天然气与热处理炉20
2、天然气与锻造加热炉20
3、天然气与陶瓷窑炉21
4、天然气与铜吕熔化炉23
5、天然气热风机行业23
天然气是本世纪优质、高效、清洁的新能源，以其节能、环保、经济、方便的优势备受世界各国的关注。
我国已列为二十一世纪经济和环保重点推广的新能源，同样受到各行业的高度重视。
加快天然气的开发利用，对改善能源结构保护生态环境、提高人民生活质量、节约能源具有十分重要的战略意义。
天然气是轻烃类气体，主要成分以甲烷为主，甲烷含量80-90%，
其次含有少量的乙烷、丙烷、丁烷及戊烷和微量的二氧化碳、氮、硫等。
天然气（甲烷）火焰温度1900-2100C，丙烷气2100-2600C,乙炔气3000-3300C，在多种气体中，天然气温度较低，重量也较轻，气体相对密度0.55-0.65（空气1）爆炸范围5-15%燃点为650C.
天然气在产地经过深加工，在常压下冷冻到-162C,使其变为液体称液化天然气（LNG。
它是天然气通过净化后（脱除重质烃、硫化物、二氧化碳、酸性和水等杂质），采用外加冷源的工艺，是甲烷变成液体而形成的。
液化天然气（LNG的体质为其气态体积的1/620,由于液化后体积缩小620倍，因此便于经济可靠的运输。
天然气除液化天然气（LNG夕卜，另一种是压缩天然气（CNG,压缩天然气（CNG是利用气体的可压缩性将天然气以高压压缩后，储存在专用的容器（钢瓶）内经汽车运送。
压缩天然气（CNG是天然气经过计量，调压后进入净化，预处理达到标准要求，再经压缩机加压至10-20Mpa（按量设定），通过高压管向钢瓶充气，当达到设定压力时压缩机停止充气而形成压缩天然气（CNG。
它的体积是天然气的1/300，即压缩后体积缩小300倍左右，在同容积LNG的储罐装液化天然气是CNG勺2.5倍。
压缩天然气（CNG为缺能地区提供了一种新的供气方式，也为天然气市场开发出一个新的领域。
它具有工艺简单、投资省、成本低、工期短、见效快的优点。
LNG和CNG在加工时经净化，预处理后脱除了气体的杂质，因此作为各种燃料气时所排放的烟气中SO2和NOX含量很少，被称为清洁能源。
净化后的甲烷含量提高到95%以上，由于气化后气体密度很低（比空气轻），气体稍有泄露即挥发扩散，使用更安全。
由于它的全能优势故具有一定的推广价值和市场竞争力。
它除了民用燃气外，还广泛用于工业燃气（汽车燃气、炉窑燃气和金属切割气），可大大减少大气污染、节约能源、有利于经济与环境的协调发展。
天然气是本世纪优质、清洁的新能源。
为了响应我国对节能减排的号召，为了在新的能源更进一步的开发利用，达到更高的利用价值，使节能降耗效益更加显著，根据天然气以甲烷为主要成分，采用增效甲烷的最高新技术来实现（也称轻烃工业燃气）。
天然气经加工净化已形成LNG和CNG再进行甲烷的增效技术，该技术产品是由催化、增效、助燃、洁净等助剂组合而成，然后加入气体中，进入气体能均匀扩散，形成特定的氢氧原子团，氢氧原子在燃烧过程中发生分裂变化和爆炸，炸碎燃气碳链，对燃气具有催化重整作用，产生二次燃烧，由此可改善燃气的燃烧性能，使燃气得以充分雾化完全燃烧，从而提高热效率，增加火焰温度，增效后的甲烷热效率提高到100%以上。
火焰温度由原来的1900-2100C提高到3100C以上（氧燃烧）。
又由于洁净的效应，更可靠的清除气体中的杂质和有害气体，在管道有效地消除污染物和气化残留物，对管道具有清洁作用，对金属没有任何腐蚀性。
再由于增效剂中能抑制天然气混合物形成的作用，有效地防止天然气在使用中对管道、过滤网及喷火咀等的堵塞现象。
总之，经增效的天然气，从根本上改变燃气的性质，使燃气充分雾化再次完全燃烧，增加热能量，从而提高热效率和火焰温度，达到更有效的降耗节能的目的。
它与纯天然气比较在不同的情况下可节省燃气10-25%。
特别作为金属切割气可取代乙炔气和丙烷气，比乙炔气节能60-70%，且在各种条件下使用均优于乙炔气和丙烷气（参考有关产品介绍资料）。
在窑炉使用可取代其他燃料，减少烟气排放，降低空气污染，增加热能提高温度，节能降耗，在不同情况下比纯天然气节省10-30%，该增效技术在液化石油气的民用燃料使用可节省20-30%，提高火力，缩短燃烧时间。
天然气是当今最新的清洁能源，又是全球的共享资源，天然气运用增效剂的高新技术，对我国国民经济的可持续发展具有重大的意义，符合我国优化的能源结构，保护环境和国民经济发展战略。
增效技术正是在这一要求应运而生，使其天然气更加具有经济、安全、环保、高效等优势。
为了满足国民经济的需要和环境保护的要求，最大程度地有效利用这一资源和技术，应积极开发和发展市场，为天然气的应用和发展打下坚实的基础，创造良好的社会效益和经济效益，为全社会多做贡献。
天然气工业应用领域
1、天然气发电，具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短。
天然气发电具有清洁环保低污染、可热电连产、能源利用率高等特点，在产地附近有较高的推广价值，远距离输配后发电成本比煤炭高出1倍，缺乏经济性。
国家为西气东输工程投资了10个天然气发电项目（如望亭电厂、张家港电厂），更是占了整个计划用气量的近40％。
但价格因素制约了发电计划的推广。
2、天然气化工工业，天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。
天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。
3、天然气汽车，以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。
4、天然气制合成油（GTL）：
石油基产品因其高效、安全、方便，仍将是今后20年甚至更长时期内的主要运输燃料。
主要原油产区的动荡局势、原油探明储量的增加幅度远低于消费量的增加幅度、原油价格的大幅度波动以及天然气探明储量的高速增长为天然气制合成油提供了足够的理由。
预期到2015年这些燃料替代品将比目前现有量增加2.5倍。
其他替代品包括压缩CNGLPGLNG燃料电池等，也将有一定的发展。
天然气制合成油（GTL）技术是两段工艺过程：
第一段由天然气生产合成气；第二段由合成气在费-托（F-T）催化剂上转化至液体烃。
5、燃气空调：
以燃气为能源的空调设备简称燃气空调。
广义上的燃气空调有燃气直燃型吸收式机组、燃气锅炉结合蒸气／热水型吸收式机组、燃气发动机热泵、燃气冷热电联供系统等几种方式，其中燃气直燃机采用可燃气体直接燃烧同时提供制冷、采暖和生活热水。
燃气直燃机能源转换途径少、技术成熟且行业发展迅速、应用普及，常规意义的燃气空调专指燃气直燃机。
各种可燃气体中天然气储量最为丰富且清洁高效，固此燃气直燃机普遍燃用天然气。
采用燃气空调替换电空调，既可填补夏季天然气利用低谷，又可有效避免夏季用电高峰，从而起到环保、节能、优化能源结构的三重效果。
为此发达国家、尤其是电力紧缺国家普遍青睐燃气空调——目前燃气空调占据日本中央空调市场的85％左右；韩国在日本经验基础上推动了燃气空调的生产与应用，如今其燃气空调在国内市场的占有率比日本还高；美国由于早期电力基础设施雄厚，燃气空调的发展在相当长的时间内受到了制约，1998年以前，燃气空调市场份额不足1％。
但燃气空调发展缓慢的恶果逐渐显现，1999年7月，连续高温导致空调用电剧增，纽约地区14个电网中有6个陷于瘫痪，数十座城市拉闸限电。
从此以后，美国政府开始推广燃气空调，仅一年时间，美国中央空调销售市场中燃气空调的份额就提高到7％。
我国上海、天津、重庆、深圳等城市都已开始积极推广燃气空调。
6、LNG纯度高、热值高，在陶瓷、玻壳、工艺玻璃、金属切割等领域应用能够有效提高产品质量或工作效率。
从市场发展的角度出发，LNG的目标用户主要是价格承受能力高的高端用户，其中最有发
展潜力的是作为汽车燃料和替代LPG其销售价格一般可以达到46.0元／m3
7、其他应用，织业、纤维、织物烧毛，以及金属工件表面毛刺用强力天然气的去除。
天然气发电
一、我国的电力市场分析
电力工业发展基本支撑了我国国民经济GDP在“八五”期间年均12％的发展速度，使全国电力供需紧张状况得到了一定缓解和改善，即从80年代的全国范围内全年性缺电变成全年缺电与高峰缺电共存的局面。
就一些地区而言，主要有以下特点：
（1）华东电网和山东电网经济发展快，用电需求大，电力供需关系长期偏紧。
如华东电网近几年新增发电装机高于其他地区，但由于经济发展更快，使电力长期供不应求。
目前平均缺电力200万千瓦，缺电量60亿千瓦时。
全网峰谷差已高达770万千瓦，占30％以上，电网调峰能力不足，高峰压限用电负荷，低谷则频繁调停机组。
山东省用电增长也较快，但电网供电能力仍然不足，1994年缺电力200万千瓦，缺电量80亿千瓦时左右。
（2）华北电网电力供需状况稍有缓和。
京津唐地区严重缺电局面今年以来略有缓解。
但该地区高峰时段电力供需矛盾依然突出，目前峰谷差占最高负荷的32％，高峰缺电力170万千瓦。
由于燃料价差消化困难，部分燃油机组被迫停运或备用；内蒙只能送电90万千瓦，没有达到原定要求。
入冬采暖以来，供需形势趋紧。
河北北网和南网缺电较严重，特别是农灌季节，若雨水不好，拉闸限电严重。
山西1996年用电增长快，但近年投产容量相对较少，电力供应逐渐紧张。
（3）广东由于发电装机增长很快，1996年以来经济增长趋于平缓，用电需求减弱，电力供需形势出现了暂时缓解。
（4）福建电网水电比重大，季节性缺电严重；水情好时暂时的平衡状况也十分脆弱，因为系统备用容量偏少，电网也较薄弱。
（5）东北电网近年来由于国有企业转轨换型过程中遇到较大困难，目前电力供需矛盾明显缓和，但冬季采暖期电网也较紧张，且用电需求的潜力不容忽视。
二、天然气电站在电网中的优势
一是有利于优化和调整电源结构。
目前我国用于发电的一次能源主要依赖煤炭。
水力发电占有一定比例，核能发电尚处于起步阶段。
而风能、太阳能等新能源的应用还无大规模实施的条件。
适量引进天然气发电，有利于优化和调整电源结构，逐步实现发电能源多元化。
二是有利于缓解环境保护的压力。
天然气用于发电后，二氧化碳排放量约为燃煤电厂的42%，氮氧化物排放量则不到燃煤电厂的20%，可明显减轻日益严重的环保压力。
三是可提高发电的能源利用效率。
火电调峰不可避免地造成能源利用效率的降低，同时增加电网运行成本；水电调峰要在丰水期弃
水，水力发电资源得不到充分利用；而燃气电站以其运行灵活，可用率高，机组启动快等特点，成为提高电网运行质量的有力手段之一。
四是可减轻电网输电和电网
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