浅析天然气的高效利用

编号：SMXP-7.5.1-P60-R002 日期：2012 年 1 月 5 日职业技术学院毕业设计（论文）题目： 浅析天然气的高效利用 指导老师： 系部： 生化工程系 专业： 09 应用化工技术 姓名: 陈文 学号： 0906080102 保存期限：三年 保存部门：化工教研室三门峡职业技术学院毕业论文摘 要天然气利用工程的实施既是影响国家西部大开发的重要举措，也是合理利用优质、清洁能源，实现能源结构调整，改善环境质量的良机，更是有利于管道燃气尽快实现供气气源质量全面面向优质气源改善，企业经营早实现规模效益且走向良性循环和重要的契机.对本项目进行系统研究后，运用危险辨识、预先危险性分析法、ICI 蒙德法和格雷厄姆法对其进行全面的分析评价，得知本项目主要存在天然气灾难性的火灾爆炸危险。在管网输配系统、门站生产系统、储配站生产系统、调压站生产系统等生产过程中存在着天然气及其他有机物泄露燃烧、中毒危险，并且作业条件的危险性分别属于高度危险、及其危险、高度危险和显著危险。在作业过程中存在着机械伤害、噪声等环境条件的影响，存在着施工过程中引燃、引爆及静电火花引燃的危险性。尽管如此，该评价报告针对项目存在的潜在危险提出了全面的重要安全技术对策措施以及管理措施，将危险性降低。关键词：天然气、静电火花三门峡职业技术学院毕业论文目 录前言4一、大力发展天然气产业是调整我国能源结构的需要7二、我国天然气的发展策略8三、引进国外天然气的经济意义和社会意义9四、天然气高效利用的途经分析10五、天然气在区域能源站的高效利用15六 、 建 设 区 域 能 源 站 需 要 政 府 政 策 的 大 力 支 持 17七、参考文献17八、致谢18三门峡职业技术学院毕业论文前 言人们常称 21 世纪是天然气世纪，中国天然气黄金时代就要到来。“天然气经济效应”将推动我国的能源革命、环保革命、产业革命向着一个崭新的发展。我国政府推出一系列支持和鼓励发展国内天然气、引进天然气和引进液化天然气的政策，为加促我国能源革命向天然气转换，提供了有力的保证。最近中国政府出台了天然气产业上中下游全环节对外开放的政策，鼓励外商参与从天然气的勘探开发、基础设施、天然气发电、大中城市燃气的建设与经营的整个天然气产业链。天然气的广泛应用、合理利用和天然气的长期、稳定供应，为大力发展我国燃气空调，开展区域制冷和化工精炼过程提供了可靠的基础条件。能源产业的一场革命，大电网与微小型发电机并存，被全球专家认为投资省、能耗低、可靠性高的能源系统，是 21 世纪的发展方向。新型能源迅速发展，高效、安全、无污染是我们在能源革命当中的重点，抓住重点将我国建设成个能源强国。三门峡职业技术学院毕业论文一、大力发展天然气产业是调整我国能源结构的需要1、落后的一次能源消费结构（1）中国一次能源消费结构：煤炭 62.1%、石油 27.7%、水电 7%、天然气 2.7%、核能 0.5%。（2）世界一次能源消费结构：石油 40.03%、煤炭 24.98%、天然气24.72%、核能 7.64%、水电 2.63%。2、我国能源资源短缺的压力从 1993 年起，中国已成为石油净进口国，2002 年进口石油 7000 万吨以上。2003 年进口石油 9000 万吨以上，2004 年超过 1 亿吨，2005 年中国石油消费量达到 2.6 亿吨/年左右。到 2015 年中国将成为世界上最大的石油消费国。2 001 年中国天燃气消费量 250 亿立方米，2005 年消费量 300 亿立方米，在一次能源消费结构中还不到 3%。到 2020 年，中国天然气产量将由目前的 340 亿立方米增加到本 1200 亿立方米，而需求量要增加到 2000 亿立方米，缺口 800 亿立方米需由进口来弥补。据有关资料分析，2006 年将进口 LNG320 万吨，2010 年达 1900 万吨，2015 年达3300 万吨。目前，我国人均占有能源储量还不到世界人均占有量的一半。在能源资源中，煤炭占 60%以上，人均煤炭资源占有量大约是世界人均的一半，而石油天然气的人均占有量不到世界平均水平的十分之一。第二次世界大战之后，一切国际重大战争或冲突的根源就是为了抢夺有“黑金”之称的石油。 2003 年伊拉克战争，不仅是对国际能源地缘政治格局的一次重新洗牌，也使得世界石油市场格局产生了巨大的影响。三门峡职业技术学院毕业论文能源资源短缺，对我国经济的发展带来了巨大的压力。3、我国环境严重污染的压力长期以来，我国能源资源以煤为主，城市煤气、工业窑炉、发电都以燃煤为主。燃烧产物中的硫化物、二氧化碳、氮氧化物，以及大量烟尘污染，使城市空气质量严重恶化。1998 年联合国公布了世界空气污染最严重的十大城市,排名为：太原、米兰、北京、乌鲁木齐、墨西哥、兰州、重庆、济南、石家庄、德黑兰。只有中国、南非、波兰、和北朝鲜，煤炭使用率超过 60%。据权威部门检测显示：烟尘排放量的 70%，二气化硫的 90%来自烧煤的结果。按我国目前烧煤炭比重高达 70%的能源结构测算，每年排放二氧化硫 2000 多万吨，工业烟尘 1000 多万吨，酸雨控制面积达 40%，环境污染非常严重。面对环境严重污染的现象，扩大国内天然气生产、加促引进国外天然气和液化天然气改变我国能源结构已成为迫不可待和需要认真研究的重要课题。4、建设环保城市和生态城市的迫切要求第二次世界大战之后，科学技术的突飞猛进、经济高速增长、城市规模迅速膨胀、农村城市化进程不断加快，以大气污染和水资源环境恶化为特征的“城市病”不断在漫延，不断在报复人类，引起了各国政府的高度重视，大力支持环保城市的建设和生态城市的建设，用最清洁的能源不断取代污染性的能源是当代城市建设者们的一项重要任务。5、天然气是当今世界的理想能源天然气是当今世界的理想能源，天然气的合理利用和优化利用，特别是广泛应用在燃气空调、燃气联合循环发电和区域制冷对优化我国能源结构、优化生态城市建设、优化理想人居空间，创造人和自然的和谐环境都具有非常重要的意义。第一、高效。绝大部分燃煤机组发电效率为 30%左右，最高的亚临界点发电效率也不超过 38%；天然气联合循环发电效率高达 60%；如果采用功热联产技术应用天然气，能源利用效率可达 80%以上。三门峡职业技术学院毕业论文第二、洁净。天然气的主要成份为甲烷，1 分子 CH4 燃烧产物为 2 分子 H2O和 1 分子 CO2，每立方米天然气燃烧产物含 2 公斤水。 CO2 的总排放量远远小于燃煤，也小于燃烧液化石油气。液化天然气（LNG），是天然气从气井开采出来之后，经净化，除去杂质在低温下液化的产物，其燃烧产物非常干净，基本不含硫化物和氮氧化物。第三、方便。液化天然气（LNG）在接收基地气化以后，通过高压管线输送到门站，降低压力后送至城市居民用户和工商用户，与管道天然气一样再不要后处理，既方便又省事。总的经济效益和社会效益远远大于用煤和其他燃料。这是天然气在全球能耗比例中增长最快的主要原因。二、我国天然气的发展策略国家发改委最近提出我国天然气发展策略是：立足国内、利用海外、西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应，走国内生产与国外进口相结合的 LNG 发展道路。预计至 2020 年投资 2200 亿人民币用于天然气基础设施建设。就是建设5 万公里天然气管线，引进千万吨级液化天然气接收站，形成百万吨级的液化天然气运输能力。将在长三角、环渤海地区、泛珠三角地区建设 10 个左右的 LNG接收站，到 2020 年形成进口 5000 万吨规模 LNG 接收设施。使天然气在一次能源消费中达到 12%。针对资源短缺将成为中国经济发展的重要瓶颈的问题，国家能源局将采取五大措施加以解决：一是组织探明我国资源储量，增加石油产量；二是通过替代燃料和提高燃油经济型标准来减少工业和民用机动车的耗油量；三是大力开发天然气资源，力争在 5 年内产量翻两翻；四是鼓励企业走出去，利用境外资源。三门峡职业技术学院毕业论文五是规范市场建设，面对电力短缺，采取错峰用电，跨区域用电，用价格杠杆调节市场。实行多元化、多国化资源开发战略，增强中国有效使用世界资源和保护国内资源的能力。三、引进国外天然气的经济意义和社会意义：第一、今后几年我国电力将严重短缺随着我国经济建设的持续快速发展以及人民生活生平的不断提高，对电力用量急剧增长的需求，就是采取西电东送和加速建设火力发电厂，也很难使缺电的局面得到缓解。据国家电网公司透露，今冬公司经营区域内电力缺口为 2983 万 KW，其中华北缺 747 万 KW，华东缺 2078 万 KW，华中缺 158 万 KW，浙江省就缺 880 万KW。因此，引进天然气，对增加电网调峰手段，改善环境污染都具有非常重要的意义。第二、引进天然气为开发功热联产技术提供保证引进天然气为我国热电联产技术的发展，广泛建立区域能源站，充分提高能量利用效率提供了非常有利的条件。对我国的供电安全也有重大作用。9.11 事件和非典事件以后，发达国家都在加速建立区域制冷系统的步伐，避免由于意外事故造成大面积中断供电事故，保障供电安全。第三、大量引进天然气有利于石化原料的结构调整大量引进天然气占领民用燃气市场以后，可以把目前每年消耗的 1500 万吨的民用液化石油气顶替出来，回到石油化工原料市场上去，进一步优化我国石油产品的分布结构、优化乙烯和各种石化产品的原料结构，降低能耗，提高总体经济效益。三门峡职业技术学院毕业论文第四、参与迅速发展的世界 LNG 贸易美国联邦储备局局长阿兰.格林斯潘在参加今年四月战略和国际研究中心举行的能源会议时表示：1、为防止未来急剧上升的燃气价格给美国经济造成损失，美国需要扩展天然气领域在全球范围内的贸易；2、近年来，石油和燃气六年交货价格的急剧上涨必然会对美国经济产生影响；3、去年进口的液化天然气只占美国市场总量的 2%，部分原因是环境和安全隐忧限制了美国具备处理液化天然气能力的港口数量或 LNG 运输；4、未来天然气的高价格已经让我们将天然气进口当作更有吸引力的选择；5、目前世界能源进口中，石油比例为 57%，天然气仅为 23%，这显示了天然气贸易的巨大潜力；6、为了缓解目前的价格压力，格林斯潘呼吁通过液化天然气终端设施的扩展和海岸 LNG 接收和重气化新技术的发展努力扩大全球供应；7、随着 LNG 液化和运输技术的发展和安全隐忧的减少，美国进口能力正在逐渐加强。四、天然气高效利用的途经分析1、用作民用燃料和锅炉燃料天然气用来烧水做饭，虽说是一种非常理想的清洁燃料，但就其热量利用效率来说是极其不合算的。利用天然气产生的高温烟气来加热热水，达到 80 至100，从热力学第二定律计算可知其利用效率极低。作为民用燃料又不得不使用。随着电磁灶的出现和普及，天然气炉灶会被遂步顶替。作为工业燃料直接烧锅炉，将大量热能浪费在烟气中，更是极不经济的做法。三门峡职业技术学院毕业论文2、用作直燃空调燃料利用天然气燃烧的高温烟气作为溴化锂制冷机组的热源，使制冷机产生冷量，随着国防环境意识的增强和溴化锂制冷技术的不断成熟，燃气中央空调在世界各地得到了越来越广泛的应用。在日本，燃气空调每年增长 60 多万冷吨，并以13.6%的速度增长，比电空调以 8.7%的速度增长快得多。目前在日本，5000 平方米以上的现代建筑，有 70%以上使用吸收式制冷机。科学工作者正在研究5KW、2.7KW 甚至更小的别墅和家庭用的小型吸收式燃气空调。但就天然气在直燃式燃气空调的利用来论，其热力学效率还是比较低的。3、用作联合循环发电燃料燃气轮机是一种布来顿循环的新型发动机，目前喷气式飞机的发动机都是燃气轮机,属轻型燃气轮机。而发电厂用的是重型燃气轮机，规模可达几十万 KW。燃气轮机发电技术发展非常快，20 年前的发电效率只有 20%左右，现在的大型燃气轮机一次发电效率已经超过 40%。联合循环发电就是燃气轮机和蒸汽轮机联合发电，天然气先在燃气轮机里发电，排出的 400 至 600的高温烟气通入余热锅炉，产生 400的高温和 4MPa 的高压蒸汽，进入蒸汽轮机发电，两者发电