书城科普读物低碳生活与环境保护
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第9章 发展清洁环保的天然气产业

生产天然气

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,比重约0.65,比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性。天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂(四氢噻吩),以资用户嗅辨。天然气在空气中含量达到一定程度后会使人窒息。

若天然气在空气中浓度为5%~15%的范围内,遇明火即可发生爆炸,这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸在瞬间产生高压、高温,其破坏力和危险性都是很大的。

依天然气蕴藏状态,又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等3种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气和不含液体成分的干性天然气。

与煤炭、石油等能源相比,天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳是煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生,具有使用安全、热值高、洁净等优势。

天然气的节能环保优点

天然气是较为安全的燃气之一,它不含一氧化碳,也比空气轻,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较高。采用天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,从而大大改善环境污染问题;天然气作为一种清洁能源,能减少二氧化硫和粉尘的排放量近100%,减少二氧化碳的排放量60%和氮氧化合物的排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。其优点有:

1.绿色环保

天然气是一种洁净环保的优质能源,几乎不含硫、粉尘和其他有害物质,燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料,造成温室效应较低,因而能从根本上改善环境质量。

2.经济实惠

天然气与人工煤气相比,同比热值价格相当,并且天然气清洁干净,能延长灶具的使用寿命,也有利于用户减少维修费用的支出。天然气厂天然气是洁净燃气,供应稳定,能够改善空气质量,因而能为经济发展提供新的动力,带动经济繁荣及改善环境。

3.安全可靠

天然气无毒、易散发,比重轻于空气,不易积聚成爆炸性气体,是较为安全的燃气。

以天然气为燃料的好处

天然气的热值高,约为36000~40000千焦/牛·立方米,且燃烧后对环境污染小,是所有燃料中单位热值CO2排放量最低的,且NOx的排放率也很低,可以满足一般电厂的废气排放标准,因而将成为继煤和石油后的主要能源。

目前国内燃煤热电厂集中供热与分散的锅炉房相比,具有节约能源、占地少、改善环境的优点。但也存在一些弊端,随着市场经济的发展,其弊端越来越明显:1.投入大、费用高,城市热网的建设需要大量资金,要建设供热系统管路,因而供热成本很高。2.由于计量不规范,热控水平不高,以至热网管理落后,供热各环节浪费太大,尤其是公共建筑在无人时也持续供热,节能变成了浪费。同时原有城市规划对热网考虑不够,使增建的热网管道影响城市美观,敷设时部分建筑物燃气机需要拆迁等。3.城市中的热电厂增加了市内污染物的排放,使局部环境恶化。因此有必要借鉴发达国家的经验,如一些国家采用分散供热的模式,工业企业自备热电站和分散的小型热电站相现结合的方式,分别满足工业和居民的热需求。在这种情况下,燃用天然气的燃气机成为人们选择的主要供热发电设备之一。

早在1894年已有了以天然气为燃料的发动机,经过不断发展和完善,形成了可燃多种燃料(包括垃圾填埋场产生的填埋气)的燃气机和燃天然气—轻柴油的双燃料柴油机。为了更好地节约能源,还充分利用废热供热或再次发电,实行热电联供,大大增加了经济性。从效率上来说,单机输出功率50兆瓦以下的热机以柴油机和燃气机为最高,发电效率可达40%以上,热电联供效率更高达80%;单机功率大于50兆瓦时,燃气—蒸汽联合循环机组的效率较高。有鉴于此,目前国际上燃气机及双燃料柴油机应用很广。

燃气机的余热有3个来源:燃气机的高温烟气、高温缸体及增压空气冷却水和润滑油冷却水。其中最主要的是燃气机的排气,因其温度一般在400℃~500℃,含大量余热,通过在烟道上加装热交换器可将余热转换为蒸汽或热水。高温缸体及增压空气冷却水温度为90℃~95℃,润滑油冷却水温度为70℃左右,均可通过热交换器供热水。

燃气机热电联供燃气机的余热有多种用途,主要有3类:再发电、供热、制冷。而从具体形式来说,可以根据用户需要,形成多种组合。如余热锅炉产生的蒸汽可用来带动汽轮机发电,或直接供热用户,作为生产工艺过程中的干燥、燃烧空气干燥等,也可以通过吸收式冷却器制冷,供工厂或居民住宅。温度不同的高温缸体及增压空气冷却水和润滑油冷却水,通过热交换器串联后供用户热水,作为工艺用热、地区用热,也可在余热锅炉蒸汽发电时加热汽机凝结水。

燃气机在中国的应用可能只是时间的问题。1.从燃料上来说,中国已经明确表示,在今后20年内,天然气工业会有一个较大的发展,相应的以天然气为燃料的电力工业也会得到较大的发展,这对缓解能源供需矛盾,优化能源结构,改善大气环境质量将起重要作用。2.从需求上来说,随着我国生活水平的提高,人们对供热、制冷质量的要求将更高,购物中心、医院、宾馆、体育场、居民小区等有可能采用燃气机实现热电冷联供,并且在规划时就予以考虑。3.从环保角度来说,也会鼓励在城市中采用污染小的燃气机电站。

全球行进在节能减排之

路上

经济越发展,城市化水平越高,人们越富裕,生产和生活对能源的需求就越大。能源的大量开发和利用,是造成大气和其他多种类型环境污染与生态破坏的主要原因。随着环境污染越来越严重,它已经成为了一个不容忽视的关系到全球每个人健康的大问题。

于是,节能减排这一环境友好型的全球性行动便被推上了历史舞台。如今,世界各国都在努力寻求在现有技术的基础之上,合理利用自然资源,尽量减少对各种废气的排放,降低人类活动对自然环境的破坏程度。这一行动既有政策与制度上的保障,如清洁发展机制;也有技术与资金上的支持,如各国研究的二氧化碳回收与利用技术等。为了保护我们在宇宙中居住的唯一家园,全人类第一次不分彼此,正行进在节能减排之路上。