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第3章 洁净的天然气能源

天然气通常指天然气田、油田伴生气和煤田伴生气。早在3000多年以前,在我国古书《易经》中就有关于油气的记载。

我国古代把天然气称作“火井”。据晋朝《华阳国志》记载,早在秦汉时代,我国不仅已发现了天然气,而且开始发掘和利用天然气,如书中记载了在四川以天然气煮盐的情景,这比英国(1668年)要早1800年。用天然气煮盐,在四川一直延续到现在。

在常规能源中,天然气是一种干净而且开采比较方便的能源。天然气不但不经加工即可直接作为燃料,供发电、供暖、炊事之用,而且是宝贵的化工原料,用天然气可以制备上百种化工产品。

以天然气作为能源的最诱人之处是,用它作燃料有以下好处:生产天然气的成本比生产烟煤低97%;开采天然气的劳动生产率比开采烟煤高54倍,比开采原油高5倍;开采和运输天然气的投资比开采和运输原油低4%,比开采运输煤炭低70%;以天然气作燃料,可提高用气的工业部门的劳动生产率,降低能耗和产品损耗;将铁路和航运所用的固体燃料改用气体燃料,能提高运输能力,降低费用,提高劳动生产率;天然气作燃料可简化生产程序,实现自动化,减轻劳动强度。以天然气作燃料的最大优点是,它在11种能源中对环境污染和危险度最小,它的广泛应用可改善卫生条件。

随着世界经济的发展和对环境保护要求的不断提高,天然气作为一种优质能源逐渐受到各国的重视。截至20世纪80年代底,天然气在世界一次能源的总需求量中占1/5。许多国家只处在发展天然气的初始阶段,只有少数国家(如独联体、印尼、挪威、阿尔及利亚和马来西亚等)出口天然气。

预测表明,世界天然气需求量将从1990年的21070亿立方米增长到2000年的24581~26762亿立方米,到2010年上升到29056~33870亿立方米。90年代平均增长率为1.55%~2.42%。

今后的20年里,发展中国家天然气消费量增长速度最快,平均每年递增3%,而经合组织成员国为2%,美国则为1%。

天然气占世界能源的比重将从1990年的20%上升到2010年的25%。预计,天然气和液化天然气的供应将持续增长,亚洲的长势最猛。

随着天然气的倍受重视,天然气适用技术也开始发展起来。首先是燃烧天然气的电厂日益增多。例如,美国正在新建许多烧天然气的发电机组,由于它的良好的环境效应,被列为实现《美国洁净空气法》第一阶段的重要措施之一。

一些工业发达国家正在积极开发天然气汽车,认为可以用压缩天然气作为城市公共汽车、轻型汽车和私人小汽车的燃料。据美国天然气协会预测:

1991~1996年,美国将有420万辆小汽车和卡车用压缩天然气做燃料。日本也开发出了天然气汽车,西部煤气公司研制出的天然气汽车,CO2排放量减少20%,NOx和SOx亦大幅度下降,一种专烧天然气的客车,充一次气可行走170公里。

此外,天然气空调机也已进入国际性试验阶段。天然气空调机与常规含氯氟烃的空调机相比,不仅成本低、运行费用少,而且不会排出破坏臭氧层的有害气体,对保护环境有利,还不消耗电力。天然气空调机是以锂溴溶剂为介质,当空气在天然气制冷装置内干燥后,直接与锂溴溶剂接触,然后再与干净的清水接触,这样不仅可得到冷空气,同时也可去掉霉菌、花粉和病毒等,从而就不会出现使用常规电空调机所带来的“致人疾患的空调综合症”。锂溴溶剂可循环使用,所以运行费用较低。

随着各国对天然气资源应用前景的越来越乐观的估计,它的探明储量正在不断扩大。1993年世界天然气探明储量达142万亿立方米,比1992年增加2.7026万亿立方米。天然气储量居世界前十位的国家依次是:独联体565151亿立方米,伊朗206590亿立方米,卡塔尔70750亿立方米,阿联酋57901亿立方米,沙特阿拉伯52457亿立方米,美国46699亿立方米,委内瑞拉36479亿立方米,阿尔及利亚36224亿立方米,尼日利亚33960亿立方米,伊拉克30989亿立方米。

近年来,一些国家在近海的海底发现了天然气水化物,这是一种新型能源。例如日本已在北海道近海发现蕴藏量丰富的天然气水化物,日本政府打算在今后10~15年内开发利用这种新能源。

我国已开发的天然气资源极少,我国天然气探明储量只为世界天然气探明储量的1%,这是与中国幅员广大的实际情况不相符的。有专家认为中国的天然气资源至少应与美国一样丰富,但目前美国的天然气产量约为中国的40倍。专家预料,中国可能是一个具有潜在天然气资源的国家。某些最大的沉积构造,可能位于鄂尔多斯和四川盆地。

我国已决定兴建陕甘宁天然气进京工程,从1997年开始,第一期每年可向北京供气10亿立方米左右。天然气进京替代大量燃煤,空气中的粉尘、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物,以及废渣的排放量会大大减少,整座城市的大气环境质量将基本达到世界卫生组织规定的标准。

沼泽中的能源——沼气

19世纪,在俄国的奥涅湖附近,出现过一次沼泽大喷射现象。在一处污流遍地的沼泽草地上,一连几天都能看到一个高达4米的喷泉,但喷泉中喷出的都是污水、淤泥和沙子。

这些奇迹都是沼气创造的,只是那时人们还没有搞清它形成的原因,因此感到神秘。

沼气自古就出现在沼泽、湖底、河底、池塘、污水池等厌氧环境中,是植物等有机质在微生物的作用下腐烂、分解出来的一种可燃气体,由于通常出现在沼泽地带,就俗称沼气。古人不知道沼气形成的原理,就以为是水底闹鬼。有位护林员看到的那个喷沼气的沼泽,当地人把它叫做“撒伊旦湖”,撒伊旦在伊斯兰的神话传说中是恶魔的意思,而“撒旦”则是专门指鬼而言。

后来,科学家用一种底部是喇叭形状,顶部有一细管的玻璃仪器,罩在冒泡的水面上,使冒出的气泡沿着顶部细管,通到橡皮管中,收集起来,然后对收集到的气体加以分析,才知道沼气是一种可燃的甲烷气,并分析了沼气的生成原因,是植物在微生物作用下腐烂时产生出的可燃气体。