1.天然氣發電是緩解能源短缺、降低燃煤發電比重、減少環境汙染的有效途徑。從經濟效益來看,天然氣發電單位裝機投資少,建設周期短,上網電價低,具有很強的競爭力。
2.天然氣化工,天然氣是制造氮肥的最佳原料,具有投資少、成本低、汙染少的特點。世界氮肥生產原料中天然氣的比例平均為80%左右。3、城市燃氣行業,特別是居民生活燃料。隨著人民生活水平的提高和環保意識的增強,大多數城市對天然氣的需求大幅增加。天然氣作為民用燃料的經濟效益也大於工業燃料。
4.壓縮天然氣汽車用天然氣代替汽車用油,具有價格低、汙染少、安全等優點。
目前,人們的環保意識增強,世界要求清潔能源的呼聲日益高漲。各國政府也通過立法程序傳達了這壹趨勢。天然氣曾被視為最清潔的能源之壹,1990年中東波斯灣危機更加堅定了美國和主要石油消費國發展替代能源的決心。因此,在真正的替代能源被發現之前,對天然氣的需求自然會增加。
天然氣是更安全的燃料之壹。它不含壹氧化碳,比空氣輕。壹旦泄漏,會立即向上擴散,不易積聚形成爆炸性氣體,安全性高。使用天然氣作為能源可以減少煤炭和石油的消耗,從而大大改善環境汙染問題;天然氣作為清潔能源,可減少二氧化硫和粉塵排放近100%,二氧化碳減少60%,氮氧化物減少50%,有助於減少酸雨形成,緩解全球溫室效應,從根本上改善環境質量。其優點是:
①綠色環保
天然氣是壹種清潔環保的優質能源,幾乎不含硫、粉塵等有害物質。燃燒時產生的二氧化碳比其他化石燃料少,溫室效應更低,從而從根本上改善環境質量。
②經濟實用。
天然氣與人工煤氣相比,熱值和價格同比相同,天然氣清潔,可以延長竈具的使用壽命,幫助用戶減少維護費用。天然氣是壹種清潔的燃料氣,供應穩定,可以改善空氣質量,從而為這壹地區的經濟發展提供新的動力,促進經濟繁榮,改善環境。
③安全可靠。
天然氣無毒,易分散,比重比空氣輕,不應該積累成爆炸性氣體,所以是比較安全的氣體。
④改善生活。
隨著安全可靠的天然氣在家庭中的使用,家庭環境將得到極大的改善,生活質量將得到提高。
天然氣耗氧量的計算:1立方米天然氣(純度100%)完全燃燒需要氧氣約2.0立方米,空氣約100立方米。
中國天然氣工業的發展前景
中國經濟持續快速發展的勢頭仍在繼續,但保證經濟的能源動力極其匱乏。中國的能源結構以煤炭為主,石油和天然氣的比重遠低於世界平均水平。隨著國家對能源需求的不斷增加,提高天然氣在能源結構中的比重,引進液化天然氣,將對優化我國能源結構,有效解決能源供應安全和生態環境保護,實現經濟社會可持續發展發揮重要作用。隨著天然氣的廣泛應用,天然氣供應已成為國家能源安全越來越重要的組成部分。未來中國天然氣需求增速將明顯超過煤炭和石油。到2010年,天然氣占能源需求總量的比重將從1998年的2.1%提高到6%,2020年將進壹步提高到10%。屆時,天然氣需求預計將分別達到938億立方米和2037億立方米。
專家指出,能源產業是國民經濟的支柱產業,具有自然資源和技術裝備的基本屬性。其中,技術和裝備是增加能源供給、調整能源結構、促進節能減排、保障安全生產的重要載體和物質基礎。
隨著世界能源工業的快速發展,對能源開采技術及相關設備的要求越來越高。據孫介紹,世界石油天然氣、電力、煤炭等行業的快速發展,為無縫鋼管的發展創造了機遇,促進了無縫鋼管產量和技術水平的提高。目前,全球無縫油井管消費量約為13萬噸,占無縫管的30%。中國能源工業消耗無縫油井管330萬噸,成為無縫鋼管最大用戶。同時,能源行業也對無縫管提出了更高的要求。油井管要求超高強度、高韌性、高抗擠壓、耐腐蝕、耐高溫高壓、特殊氣體密封等。電力需要特殊的耐熱高合金鍋爐管和核電管;煤炭行業需要大型高強度液壓支柱管。由於能源管要求高、風險大,需要配備壹套先進的冶煉、軋制、熱處理及管材加工、全管高精度檢測及性能評價等技術設備,才能滿足要求。現在世界上只有少數大集團有這個實力。
據報道,世界無縫鋼管生產線主要集中在歐洲、北美、南美和亞洲。其中,中國無縫鋼管產量最大,2008年達到201.8萬噸,占全球產量的50%,是無縫鋼管生產大國。自2003年以來,中國已從無縫鋼管凈進口國變為凈出口國。孫介紹,集成創新與引進消化吸收再創新的有效結合,是天津鋼管集團公司快速成長的成功經驗。天津鋼管集團與德國Simak軋機公司聯合開發的世界首臺pqf三輥高精度連軋管機代表了當今世界無縫鋼管生產技術的頂尖水平。同時,天津鋼管集團有限公司在白俄羅斯合作建設了bmz無縫鋼管項目,實現了從技術引進到技術出口的歷史性跨越。
石油短缺和生態惡化是21世紀人類面臨的主要問題。能源短缺將直接影響各國經濟的可持續發展,而環境汙染將直接威脅人類的健康和生存。天然氣是當今世界能源的重要組成部分,與煤炭、石油並列為世界能源的三大支柱。據研究數據顯示,以目前汽車的消耗速度,全球已探明的石油儲量可持續40-70年。已探明的天然氣儲量預計可開采200年。從這個意義上說,天然氣汽車是21世紀汽車工業發展的壹個重要方向。
壹、天然氣汽車的發展現狀
在過去二十年中,世界對天然氣的需求壹直在穩步增長,平均增長率為2%。專家預測,2020年其在世界能源構成中的比重將增至30%。21世紀,天然氣在世界能源結構中的比重將超過石油,成為世界第壹大能源,21世紀將是天然氣世紀。
天然氣是壹種清潔能源,主要成分是甲烷,燃燒後的主要產物是二氧化碳和水。它產生的溫室氣體只有煤的1/2,石油的2/3。天然氣汽車是使用天然氣作為燃料的車輛。根據天然氣的化學成分和形態,可分為三種:壓縮天然氣(cng)汽車、液化天然氣(lng)汽車和液化石油氣(lpg)汽車。近年來,天然氣汽車在世界範圍內發展迅速,並在應用和運營方面取得了成功。天然氣汽車是壹種理想的低汙染汽車。與汽油車相比,其尾氣排放減少約90%,hc減少約50%,nox減少約30%,SO2減少約70%,co2減少約23%,顆粒物排放減少約40%,鉛化合物減少約100%。可見,天然氣對環境的汙染遠小於石油和煤炭,是汽車發動機優良的綠色替代燃料。同時,天然氣汽車的使用成本更低,比燃油汽車節約燃油成本50%左右。此外,與電動汽車相比,天然氣汽車的續駛裏程較長。專家認為,天然氣汽車是目前最有發展前景的低汙染汽車,特別適用於城市公交和出租車。目前,它已在世界範圍內得到廣泛應用。
最新數據顯示,全球約有400萬輛天然氣汽車,其中中國約有9.7萬輛天然氣汽車。目前,世界上有六七十個國家正在開發和使用壓縮天然氣,全球約有367萬輛汽車使用壓縮天然氣作為動力。我國使用壓縮天然氣的汽車約有9萬輛,主要分布在四川、山東等西部地區。其中,四川省使用壓縮天然氣汽車最多,達到4.8萬輛,加氣站180多個。上海已有400多輛cng公交車投入使用。可以預見,隨著國內其他城市供氣體系的完善和全國加氣站網的建設,天然氣汽車將得到大力推廣,天然氣企業和天然氣汽車行業的市場空間極其廣闊。
第二,天然氣汽車的問題
使用天然氣作為汽車動力有許多優點,如汙染少,燃油經濟性好,價格低廉。但是,由於它在燃燒特性和儲存方面不同於汽油和柴油,因此在天然氣汽車的開發和應用中存在以下問題。
低功耗。與汽油相比,天然氣/空氣混合氣的熱值更低(天然氣/空氣混合氣的熱值為3.36mj/m3,汽油/空氣混合氣的熱值為3.82mj/m3),進氣量(空氣)更少,分子變化系數更小,功率降低20%左右。
供氣系統建設難度大。為了在我國大城市推廣應用天然氣汽車,需要建立相應的加氣站和將天然氣輸送到加氣站的管道,這涉及到城市建設規劃、資金投入、環境安全等諸多因素。而且建壹個加油站的成本相當高,需要5-10萬元,甚至更多。在某種程度上,這個問題已經成為壹些地區發展天然氣汽車的瓶頸。
氣瓶占用空間大,攜帶不方便。1m3常壓天然氣放入20mpa氣瓶,約占5l容量。而同樣熱量的汽油(0.81kg)只占1.1l,cng的體積是汽油的4.5倍(體積系數為4.47)。為保證同樣的續駛裏程,天然氣汽車氣瓶的容積遠大於汽車油箱,相對降低了車輛的承載能力。帶壓搬運氣瓶不是技術問題,但畢竟沒有汽柴油方便。而且氣瓶的儲氣量與行駛裏程直接相關。
汽車用戶前期投入大。天然氣汽車的壹些部件,如氣瓶、安全閥等,要求嚴格,成本高。此外,尚未形成規模經濟,限制了它們的成本降低。對於目前使用的兩用燃料汽車,需要在原車上加裝壹套價值幾千元到幾萬元不等的天然氣供應系統。
三,發展我國天然氣汽車的對策
1.加快天然氣發動機關鍵技術研究。
電子控制技術。應用先進的電子控制技術精確控制天然氣發動機的供油和點火正時,是實現天然氣汽車發動機高效低汙染燃燒的關鍵之壹。電子控制系統主要包括電子控制單元、傳感器和執行器。
空燃比控制技術。為了協調發動機排放(no/hc)、耗氣量和可靠性(排氣溫度),在整個通用特性圖上快速精確地控制空燃比是關鍵。
優化燃燒技術。發動機燃燒技術和高能點火技術及其協調和優化是達到最佳性能的必要條件。
先進的後處理技術。由於歐III排放法規不僅要求限制非甲烷碳氫化合物(nmhc ),還要求控制天然氣發動機的總碳氫化合物排放(thc ),因此高級氧化後處理技術成為關鍵技術之壹。
2.提高供氣能力,加快加氣站基礎設施建設。
利用“西氣東輸”和進口天然氣的管網建設,提高沿線及周邊城市的供氣能力,為大力發展天然氣汽車提供必要條件。影響自然汽車發展的壹個重要因素是加氣站的建設。天然氣的發展必須有大量合適的加油站網點來保障。天然氣汽車的發展要有計劃、有步驟地實施。各大城市,特別是具備建設條件的城市,要將天然氣汽車加氣站建設納入城市發展規劃,投入資金盡快建立天然氣供應體系。
3.氣瓶的發展
研制大容量、高耐壓、輕質的車載復合氣瓶是壹項重要的關鍵技術。在這方面,國外已經研制成功了壓力大於25mpa的復合材料氣瓶,其p/v(質量/體積)僅為0.6。中國應盡快開展這方面的研發。
4.政府政策的支持
政府的經濟政策是影響燃氣汽車發展的最重要因素。為了保護環境,許多發達國家的政府制定了價格、稅收、投資和補貼等方面的優惠措施,積極鼓勵燃氣汽車的發展。我國政府應根據實際情況發揮積極的引導、支持和排除障礙的作用,如提供法律保障,在燃氣汽車的生產、改裝、零部件生產、加氣站建設、購買和使用等方面給予稅收和資金方面的優惠政策。比如上海市政府補貼新建天然氣公交車,政府投資建設加氣站,委托企業運營等。,這些都是有效的措施。目前,我國正在進行燃油稅改革。稅改後,燃油價格上漲,對燃氣汽車的發展將起到重要的推動作用。
隨著材料技術和電子技術的不斷發展和廣泛應用,天然氣燃料的優勢將得到大力開發和利用。從長遠來看,天然氣將成為汽車最有前途的“低汙染燃料”。因此,發展天然氣汽車對於解決環境和能源問題具有重要的現實意義。