天然气使用知识普及.docx
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天然气使用知识普及
天然气使用知识普及
一、城市民用燃气
1、天然气及城市煤气优缺点比较：
①天然气的热值高，一般是城市煤气的2.5倍；
②城市煤气一般压力较低，供气区域小，天然气压力高，可长距离输送，供气可覆盖整个城市；
③城市煤气是由煤转化的产物，虽然在使用时对大气污染及天然气相接近，但依然存在煤转化过程中队大气造成污染和灰渣、废水等问题；
④城市煤气含有较多的CO气体，少量泄露都会对人体造成毒害，甚至致人死亡；天然气（指商品气）组分无毒，只有在泄漏量大时才会造成人体窒息。
2、天然气及LPG优缺点比较：
①天然气是由管道直接送到用户室内，由阀门控制，操作简单，占据空间小；LPG需储罐，占据室内一定空间，并要定时更换储罐，使用很不方便；
②LPG储罐是带压容器，罐内是可燃液体，使用时没有天然气安全；
③天然气质量比空气轻，若泄露，容易上升向大气逸散；LPG质量比空气重，泄漏时会积聚在室内下部，不易扩散。
因此，LPG泄露造成爆炸、失火的危险比天然气大；
④天然气使用中，组分保存稳定，燃具风气比调定后就可以长期不变；而灌装LPG使用过程中，气体重质组分比重增大变重，后期会出现燃烧不稳定现象，必须调节风门，对空气吸入量进行调整；
⑤天然气燃烧产生的温室气体CO2比LPG少14%，烟气中活性烃含量也比LPG低；⑥天然气压力稳定，可实现连续供气，通过启闭阀门及开度来实时调节，容易实现自动操作。
3、天然气及煤优缺点比较：
①居民使用极不方便，尤其是高层楼房居民，定期要运入或运出一定重量的煤制品或灰渣，劳动强度大，同时燃煤还要占据室内一定空间；
②我国煤炭多产于北部和西部地区，经济发达、人口较多的南方和沿海缺乏资源，要解决此矛盾必须实施北煤南运，这将是煤价提高，铁路、公路运输加重；
③煤炉燃具的燃烧效率极低，只有15~20%，天然气燃具的燃烧效率高达55~60%；
④燃煤污染严重，和天然气相比，在同等热负荷下燃烧，排气中的污染物比为CO21:
1.2，NOx1:
（2.7~5.0），SOx1:
320以上，颗粒物1:
1500以上；
⑤用煤作城市居民能源难以开发出方便、高效的燃具，如热水器、烤箱、燃气灶等。
4、天然气作为民用能源及煤、LPG、城市煤气和电的经济性比较：
①煤和天然气相比最经济，它是天然气费用的46.6%；
②LPG和天然气相比最不经济，它是天燃气费用的2.18倍；
③城市燃气和天然气想比不经济，它是天然气费用的1.31倍；
④电比天然气费用高出2.11%。
二、商业用户
1、天然气适合部门：
作商业、商业建筑供暖、食品加工业、餐饮业、公共服务等部门的燃料。
2、使用煤气和液化气及使用天然气相比，有以下优缺点：
①天然气价格便宜稳定，燃烧完全。
②煤气价格稍高，但由于一氧化碳的浓度较高，使用安全性低。
③液化气价格波动大，成本较高，燃烧不完全（黑锅底），供应麻烦（需要小区气化，需要建气化站，还要定期更换液化气钢瓶）。
3、天然气作为商业部门燃料的经济型分析：
①以煤作餐饮燃料最经济，它是天然气月费用的46.5%；
②以柴油作餐饮的燃料经济性最差，它是天然气月费用的2倍；
③若以电作餐饮的燃料，二者费用基本相当，电比天然气只高出2.1%；
④以LPG作餐饮燃料经济性最差，它是天然气月费用的2.2倍；
⑤以城市煤气作餐饮燃料不理想，它是天然气月费用的1.3倍。
从上述结论可得出，从经济性考虑，天然气是餐饮业最理想的燃料。
三、车用燃料：
1、企业类型包括：
①出租车公司；②公交车公司；③客运公司；④物流企业；⑤环卫车辆。
2、使用天然气的优点：
①有较高的经济效益。
在相同的当量热值时，世界各国一般将1立方米天然气的价格控制为1升汽油柴油的一半。
我们国家根据国家发改委相关通知要求，从2010年6月1日零时起，车用天然气及汽油的比价关系不高于0.75∶1。
1Nm3天然气等同于1L汽油；1.2Nm3天然气等同于1L柴油。
因此，若车辆使用天然气作燃料，将比使用汽油和柴油分别节约燃料成本40％和30％左右，可见使用天然气替代汽油和柴油，其经济效益将十分可观。
如果各类发动机的热效率比较近，则天然气汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半。
这不仅弥补了由于汽车数量不断增加而引起的液体燃料供应不足，而且使用汽车的运行费用大幅度降低。
就汽车窗体顶端发动机而言，天然气容易扩散，在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。
这些都会降低汽车的保养和运行费用，提高汽车使用的经济性。
②有较好的社会效益。
及石油燃料相比，气体燃料在制备过程中能量损失较小，对大气的有害排放污染物少。
从燃料来源考虑，对环境保护是更有利的。
③比较安全。
CNG、LNG汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。
天然气本身比空气轻（LPG除外），稍有泄漏，很快就会扩散到大气中。
气体燃料系统的各个部件，特别是密封部分，都经过严格的检查。
因此，天然气作为汽车燃料是比较安全的。
3、用天然气的缺点：
①由于气体燃料的能量密度低，天然气汽车携带的燃料量较少，一般行驶距离较汽油车短。
由于气体燃料在汽缸中的可燃混合气里占有一定的容积（汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计），在同样的汽缸工作容积下，用天然气作燃料时作的功少。
而目前用的天然气发动机大多是由原汽油机改装的，因而汽油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%～20%左右，这就是司机所说的爬坡没劲、加速响应慢等现象。
一般柴油汽车如果用"双燃料"方式改装燃用天然气，则不会出现这种现象，但改装件的结构较为复杂。
②由于目前的天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的，原来汽油机或柴油机的燃料系统大多保留。
这样，要在原汽车上增加天然气燃料系统，特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减少，本身的自重也增加了。
③天然气是气态燃料，不容易储存和携带。
为此，需要加压或液化以便装瓶，还需要建造比汽油、柴油加油站投资都大的加气站，并形成一定的网络，一次性投资较大。
④将现有的汽车改用天然气作燃料时，需增加发动机燃料系统的部件，如储气瓶、减压阀、混合器等，需要一定的改车投资。
四、分布式能源
1、分布式能源有很多优点，是国家积极推动和扶持的项目。
它具有：
①洁净。
天然气的主要成份是甲烷，燃烧产物非常干净，无固体灰渣排放，大气排放基本不含烟尘和二氧化硫，及同容量的燃煤机组相比，氮氧化物下降近80%，二氧化碳下降近50%，因此有条件邻近城区建设。
②节水。
分布式能源站采用燃气蒸汽联合循环机组，其中汽轮机组容量只占总容量的1/3左右，而燃气轮机基本是不耗水的，因此及同容量的燃煤机组相比，耗水下降到1/3，即单位千瓦耗水指标下降近60%。
③高效节能。
及之相同参数的燃煤纯凝机组，其全厂热效率还不到35%，对于亚临界参数的大型燃煤机组，全厂热效率也只有41.6%，而燃气蒸汽联合循环机组本身效率就比较高，可到40%以上，加上汽机抽汽供热，余热锅炉尾部烟气热量再利用，分布式能源站全厂综合效率（又称一次能源利用率）可达75%—80%，及大型火电厂相比，能源综合利用率提高近一倍。
并且由于其贴近用户进行能量转换，减少了远距离送电和输热带来的线损和散热损失。
④便捷。
通过已建成的天然气管线，或港口液化天然气（LNG）接收站气化以后，通过高压管线输送到各门站，再由各门站直接或进一步降压到分布式能源站，大大减少输送燃料的环节和费用。
⑤具有黑启动能力。
即当电网解裂后不需要外界供给启动电源进行机组启动。
这是因为燃气蒸汽联合循环机组具有自启动功能。
而一般火电厂要在电网解裂后维持带厂用电运行，即通常说的实现“FCB”功能是非常困难的。
机组能黑启动，对于整个电网安全运行，即一旦解裂，能迅速恢复电网供电是一种十分珍贵的功能。
综上所述，分布式能源站具有节能减排、节水、洁净便捷、利于整个电网安全运行等显著优点，对于地方政府，则可缓解城市既要发展又要减排的矛盾，因此要推动建设分布式能源站。
2、分布式能源目前存在的问题：
①以目前的技术，分布式能源在电网连接、电网安全、供电质量、能量储备、燃料供应等方面确实存在不少的问题，这也成为拖延乃至反对分布式能源发展的主要因素。
但这些问题都是发展中的问题，更应从落后的电网不能适应分布式能源发展需要的角度来理解，由此也反映出智能电网对于分布式能源系统具有不可或缺的作用。
而智能电网的核心就在于构建具备智能判断及自适应调节能力的分布式管理的智能化网络系统，并有强大高效的储能技术相配合，从而为各种分布式能源提供自由接入的动态平台、为节能和需求侧管理提供智能化控制管理平台。
②在市场和经济方面，由于我国分布式能源系统还处于起步阶段，尚未形成经济化的产业规模，技术和装备也有待改进以进一步降低成本，因此尽管发展前景光明，但分布式能源系统在目前还离不开政府阶段性的扶持和政策倾斜。
而电力上网困难且售价过低，相比现行未计入环境成本的电力价格缺乏足够的竞争力等，都是分布式能源系统所面临的现实问题。
③在体制上，我国的发电由几家大的电力集团所主导，而电网更是被两家规模巨大的电网公司所强力垄断。
出于利益考虑，这些垄断性集团也许并不热衷于分布式能源的发展，甚至可能借用技术、规范、标准等理由人为地拖延或者不作为，从而客观上阻碍了分布式能源系统的发展。
相比于技术和市场方面的障碍，体制上的阻力更难突破，而且也难以通过发展取得“水到渠成”般的效果。
③在政策法规方面，相比于可再生能源领域，分布式能源系统的界定和鼓励政策并非太清晰。
分布式能源系统和可再生能源有一定的重迭并常常关联在一起，但分布式能源系统更强调建立在用户侧，规模以小型为主，一般应具有热电或热电冷联供的方式，并且一次能源也常常是天然气或工业民用装置的余热等。
对分布式能源系统的原则性鼓励规定多散布于《节约能源法》和《可再生能源法》等法规的相关章节内，并不系统且更主要的是缺乏具可操作性的实施细则、技术标准和配套政策。
此外，相关产业严格和繁复的项目审批制度，更是扼杀了许许多多现实的或者潜在的分布式能源发展项目。
事实上，政策法规方面的滞后是分布式能源系统难以获得快速发展的最根本的原因。
分布式能源的发展在中国存在着并网及售电的困难。
分布式能源系统设计的一般原则是以热定电，这样才能保证较高的系统能效。
但这样设计的结果可能会出现余电或缺电现象，因此分布式能源就需要借助公共电网来吸收余电或是补充缺电，以最终确保系统的高能效，同时，也需要把电网作为备用电源。
然而，电力部门却以电源质量不稳为由，阻挠分布式能源系统的并网，国家在分布式能源并网问题上，也没有明确的支持政策（上海除外）。
而据了解，全世界绝大部分分布式能源系统都在并网运行，我国现有的几十个分布式能源系统中有很多都被允许并网，但不许上网，也就是说用户只许从网上买电，不得上网售电，多余的电可以免费送给电网公司。
中国最大的分布式能源项目-广州大学城项目经过努力，最终及当地电力部门达成协议：
广州大学城将所发电力全部以"有一定利润的价格"售给电力部门，同时，按市价从电力部门购入其所需电力。
电力部门的"仁慈"说明，这些障碍都是"人为的"和"观念性的"，经过努力是完全可以逾越的。
五、作为燃料使用
1、可应用的行业：
冶金、机械、建材、轻工、食品
2、使用天然气作为工业炉燃料的优点：
①燃烧效率高，在工业炉中燃烧可达80~90%；
②对环境污染小；
③可提高产品质量，有利于提高装置的生产率；
④能灵活调节炉内气氛，适应特种制品的工艺生产；
⑤不用建设燃料储存场所，可节约占地和投资，减少操作费用；
⑥能灵活地及其他燃料配搭燃烧，可增产、节能、降耗；
⑦费用比燃料油和液化石油气低。
3、使用天然气作为工业炉燃料的缺点：
①作为工业炉燃料，其操作和管理更严格，否则发生爆炸和火灾的可能性大；
②因价格比煤高，炉子的运行费用高。
4、天然气作为燃料及煤、燃油的经济性比较
①及煤比较：
⑴煤作燃料一般不能直接在窑炉中石油，规模大的企业一般先把煤转换成煤气在使用，因此要购置煤转化设备，在煤转化过程中还得购置处理设备，对有害物质进行处理，另外，煤的运输和储煤场地需要解决。
因此，投资费用大；用天然气作燃料，不存在上述问题，因此投资费用小。
⑵以煤做燃料，窑炉的运行费用比天然气低。
②及燃油比较：
⑴以燃油作燃料的项目投资和以天然气作燃料的项目投资基本接近。
燃油虽有储备设备投资问题，但天然气有管网建设投资，两者差异不大，故可认为在条件相同情况下，投资相近。
⑵以年加工500t锻件项目为例，以天然气和柴油分别为窑炉燃料进行运行费比较，则可得出以天然气作燃料的运行费是柴油作燃料运行费的67.55%。
因此天然气作为窑炉燃料从经济方面考虑是理想的。
六、作为焊割气使用
1、天然气作焊割气的基本原理
天然气的主要成分是甲烷，在氧气中的燃烧温度为1900-2200℃，远低于乙炔气的温度（3000-3200℃）。
纯天然气用于切割不可行。
在天然气中加入一定比例的“增效剂”后提高其燃烧温度到3300℃
将天然气从管道输入到“燃气混合柜”内及“增效剂”混合，然后从输出口输送到每个工位。
全过程自动完成，不需要任何外加电力或人力。
焊割气使用方法及乙炔气相同，无需更换切割工具
2、天然气加添加剂应用于火焰切割的特点和优势
①安全性增强。
天然气和瓶装丙烷相比，杜绝了瓶装气可能带来的安全隐患。
②不存在气化问题。
丙烷需要气化，气化不足会带来钢瓶结霜而用不完的情况。
③使用方便。
管道天然气不存在类似丙烷钢瓶的搬运工作和气体实际消耗的过磅结算工作。
④价格相对稳定。
天然气价格相对稳定，国际油价的波动对丙烷影响较大。
⑤成本节约。
主要体现在对钢材的节约和燃气的节约。
⑥清洁能源，燃烧充分，国家鼓励和支持。
⑦消费直观明白。
天然气压力、瞬间流量的实际消耗都可以通过流量计直观显示，添加剂的实际消耗可以通过电脑或者目测直观监测。
避免了添加剂加入丙烷里面难以监测的情况。
⑧燃烧温度高。
天然气在氧气中的火焰温度仅为2300℃，但是可以添加增效剂来提高火焰温度，据目前的技术条件来说，应用于切割领域的增效剂，可使天然气在氧气中的火焰温度达到3400℃的。
天然气火焰长度可调，火焰形状多样。
⑨切割面平滑，无焊渣形成。
⑩预热时间短，切割时间短。
如图：
40mm的冷钢板垂直打空
乙炔
天然气切割气
预热时间
14S
10S
打穿时间
16S
13S
3、天然气燃气及乙炔气热效对比
参数
天然气
乙炔
着火温度（℃）
645
405--440
燃烧热值（Kcal/m3）
8570
12600
切割等量工作（M3）
1
0.71
耗氧量（M3）
2.23
1.78
成本费用（元/瓶）
12.6
80
①增效后天然气切割燃气及乙炔气热效比为0.7:
1
标准乙炔每瓶装5立方气体,市面上供应的乙炔大多每瓶装2.5～4立方气体。
按标准乙炔计算,每消耗一瓶乙炔,需消耗增效后天然气3立方。
②天然气及乙炔气价格对比
目前管道天然气价格为每立方3元,标准乙炔每瓶价格为80元。
可比价格为天然气3元×3立方＝9元。
③增效剂消耗及价格
增效剂消耗量为天然气消耗量的0.8%,切割用天然气增效剂价格为每公斤150元。
④综合成本分析
天然气切割燃气成本为：
天然气切割燃气成本＝天然气价格×3立方＋3立方×增效剂消耗量×增效剂价格＝3元×3立方＋3立方×0.8%×150元＝12.6元
天然气切割燃气及乙炔气成本比为：
12.6:
80.00
天然气切割成本只是乙炔气成本的15.7%。
七、玻璃、陶瓷工业：
1、天然气应用于玻璃陶瓷工业的优点：
①燃烧温度高且稳定，一般燃烧温度可以达到2300℃，如果添加助燃剂，温度可以达到3400℃。
②天然气燃烧完全，无杂质生成，不会出现污损产品的情况，因而产品质量提高。
③降低建设成本，由于天然气火焰纯净度高，不需要隔焰或增加匣钵，可以直接及产品接触不会影响产品质量,从而提高热效率，降低建设成本。
④减轻劳动强度，天然气燃烧不产生积炭、残渣，减少了清楚积炭的工作，减轻了劳动强度。
2、天然气应用于玻璃陶瓷工业的缺点：
①价格相对较高。
煤的价格大约900元/吨，同样热值的天然气需要1000元左右；
②一般只适用于高端产品，低端产品使用的话，成本较高。
八、炼钢、炼油、金属加工行业：
这些行业一般使用燃气工业炉，其优点如下：
①天然气经过脱硫处理，燃烧生产物中SOx含量较少，可以不必考虑；燃气的含氮量较少，燃烧生成物中NOx含量，同时对于高温生成NOx也比其他燃料容易抑制。
②天然气不存在结渣和结焦的问题，即使不完全燃烧产生炭黑也容易清理。
容易实现自动点火以及火焰监察等。
③天然气燃烧器的调节比要比其他燃料装置的振幅宽，过剩空气量也较其他燃料少，而且微调灵敏度也比较快，容易实现炉温和炉压的的自动控制。
④天然气工业炉内燃烧生成物的成分调节灵敏，变动一点过剩空气量，气氛在炉内即刻发生变动。
少氧化加热以及快速加热等特种工艺容易实现。
九、燃气电池工业：
①燃料电池是新型的发电装置，有电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能。
发电效率可达50%-60%,而热电联产的总效率可达80%以上。
同时，燃料天池CO2排放量比同等发电量的火力发电厂减少40%以上，几乎不排放NOX及SOX等污染气体，运行噪音小。
②燃料电池的主要材料是Hx，而天然气重整制HX是目前最经济有效的途径，世界HX总产量的3/4是由天然气重整生产的。
质子交换膜燃料电池及熔融碳酸盐燃料电池可直接供入天然气实现内部重整制HX。
十、能源产品知识
一、天然气及其他能源产品的转换值：
1方LNG=1.2方天然气
1.2方天然气＝1升柴油
1方天然气=10度电
11方天然气=1公斤乙炔
11方天然气=0.9公斤丙烷/液化石油气
1方天然气＝1.17升汽油
二、天然气和各种标准煤的热值：
1方天然气=8505大卡
1公斤标准煤=7000大卡
1公斤原煤＝5000大卡
1公斤洗精煤＝6310大卡
1公斤无烟煤＝5980大卡
1公斤褐煤＝5500大卡
1公斤长焰煤＝6300大卡
人工煤气：
3500-4000大卡/立方
焦炉煤气：
3800大卡/立方
发生炉煤气：
1200大卡/立方
三、煤制气：
1公斤标准煤=3方煤制气（煤制气也叫SNG，水煤气，甲烷含量在96%以上）
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