燃气能源的优势及优化利用方式

【摘　要】中国是世界能源生产和能源消费大国，能源生产消费结构以煤炭为主，其次为石油、天然气、水电、核能、太阳能、潮汐能和生物质能等。呈现出“富煤、缺油、少气”，以及“新型能源短缺”的结构特征。天然气能源的优势使它成为当今世界的理想能源，天然气的合理利用，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、优化生态城市建设创造人和自然的和谐环境都具有非常重要的意义。

【关键词】能源;燃气;优化利用

中国是世界能源生产和能源消费大国,煤炭生产量和消费量占世界总产量的1/3左右。相比较而言, 我国人均能源拥有量较低，已探明的石油资源和天然气资源则相对较乏。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70%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。

我国能源生产和消费的主要能源资源为煤炭，其次为石油、天然气、水电、核能、太阳能、潮汐能和生物质能等。我国能源生产消费结构中，传统能源占取绝对比例，尤其是煤炭的生产量自2002年以来的8年间，在能源生产结构中的占比一直保持在76%左右；其次是石油，我国原油生产在能源生产结构中基本是12%左右的水平。而在二次能源中，无论消费结构还是生产结构，基本以燃煤为主的火力发电为主导能源。总体上，我国的能源生产及消费呈现出“富煤、缺油、少气”，以及“新型能源短缺”的结构特征。

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。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。

我们能源体系将从目前低效、粗放、高污染逐步转型为一个洁净、高效、节能、安全多元的现代化能源体系，走从高碳到低碳、从低效到高效、从不清洁到清洁的道路。

天然气素有“绿色能源”之称，是清洁高效的优质燃料。天然气是当今世界的理想能源，天然气的合理利用，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。

天然气作为一次能源具有三大优势：

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。

燃气燃烧效率较高，因此可以节约能源。如与民用燃料相比，可提高热效率2倍以上，较燃料油提高仅1倍。燃气燃烧完全，无剩余物，而燃煤有灰渣、燃油有剩余油胶物等，使清洁不易，且易使设备老化受损。工业生产中使用燃气还可提高产品的质量和产量，自动化生产更加容易。

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。而煤炭燃烧时所排放的大量二氧化硫，尘粒、氧化氮等有害成分。若以气代煤可减少氧化氮排放量的80%-90%，减少二氧化硫排放量的95%-98%，见上二氧化碳排放量的50%，能有效的减少大气污染，使生态环境大大改善。

第三、方便。天然气的压缩性很大，流动性很大，所以加压后通过管道可以很方便地输送到使用地点。即使在不宜敷设管道的地方，也可以在加压后使之在常温下变为液态储存于高压装置（液化天然气）中，这样可以是体积大大减少，运输装卸都极方便，从而使交通运输压力大为减轻，缓解大中城市的道路交通压力。

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。

天然气优化利用的途经有以下几种。

（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。

（2）用作直燃空调燃料。

燃气空调与电空调相比,具有以下优点:吸收剂是溴化锂, 不用氟利昂, 不污染大气层。可同时或单独提供空调用冷水和卫生热水。同样制冷功率下, 燃气空调比电空调的使用成本低。燃气空调机械运动部件少, 运行稳定性高, 维护及维修费用低, 使用寿命超过20a, 而电空调寿命一般不足15a。夏季用电负荷中, 空调用电负荷达40%～50% 。只有大量使用燃气空调才可以削减用电高峰, 填补夏季燃气低谷,降低供气成本。

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。

（3）燃气发电。

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，规模可达几十万千瓦。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，两者发电效率总和可达60%以上。

当前, 分布式发电发展迅速, 具有起动快、运行灵活、调峰方便、运行管理经济等特点, 具占地少、耗水低、污染小、建设周期短、节省资金等优势。许多欧洲国家热电联产发电占该国发电能力的20%～40%。据报道, 英国和美国政府计划在今后10年内, 将本国热电联产装机容量增长1倍, 并制定了相关的扶持政策。今年4月份，国家能源局下发了《关于对〈发展天然气分布式能源的指导意见〉征求意见的函》，指出到2011年我国拟建设1000个天然气分布式能源项目；到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，天然气分布式能源项目装机容量在电力总装机容量中的比重由目前不足1%的比重，上升到3%以上。

（4）汽车燃料。

燃气还可取代燃油作车用燃料, 是一种清洁有效的能源。由于燃气具有燃烧充分、无结炭、少气阻和爆震等优点, 可以使发动机寿命延长2～3倍,大修里程延长2.0×104～2.5×104km,节约维修费50%。车辆尾气的排放构成了城市的主要污染, 所以气代油意义重大。

燃气由于其具有的高效、洁净、方便的优势，在世界一次能源结构中, 燃气所占份额已经从20世纪50年代的9.7%上升至目前的23.8%, 并有望在未来达到60%, 21世纪世界能源将进入天然气时代。发展燃气应用新技术可以减少一次能源的消费，减少对环境的污染。综上所述，优化合理燃气应用方式的研究会成为人们非常关注的课题。

【参考文献】

［１］蔡美婷，孙中飞.浅谈燃气技术的应用前景.科学观察，2010,(3):112-114.

［２］盛亚光.燃气的应用与环保.煤气与热力，2005,(4):71-72.

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［４］沈国栋，路露，王阳.中国能源发展趋势浅析.科技论坛.

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