随着世界经济迅速发展,人口急剧增加,能源消费不断增长,温室气体和各种有害物质排放激增,人类的生存环境受到极大挑战。在这种形势下,清洁的、热值高的天然气能源正日益受到重视,发展天然气工业成为世界各国改善环境和维持经济可持续发展的最佳选择。
一、我国的能源与环境危机呼唤高效清洁能源
能源是一个国家赖以生存的命脉,就人均资源占有量而言,我国的一次性能源非常匮乏。我国是世界最大的燃煤国,但煤炭的探明储量仅占世界的11%,而人口却占世界的21%,全球煤炭探明储量可开采230年,而我国仅90年;我国的石油探明储量仅占世界的2.4%,全球可开采48年,我国仅22年。同时经济高速发展、能源利用效率低下等问题,使我国的能源形势更趋严峻。2003年我国创造了9. 1%的GDP增长率但却消耗了全球30%的能源和原材料。因此,开发利用新兴能源,提高资源综合利用效率,是我国能源工业能否持续支撑国家现代化建设的关键所在。
经济增长的同时也使生态环境更加不堪重负。由于我国是以煤炭为主的能源结构,煤炭在一次能源生产和消费中的比重均达到72%。,导致二氧化硫和烟尘的大量排放,使我国酸雨面积达到40%,二氧化碳年排放24万吨,为世界之最。我国大气中90%的二氧化硫、85%的二氧化碳、67%的氮氧化物来自燃煤。
天然气是一种高效能源,其热值为9000大卡,为普通煤气的三倍,能源效率高,天然气发电效率可达52%以上,比一般燃煤电厂的能源利用率高出14个百分点以上,无疑是目前最理想、最切实际、最具前途的新兴能源。同时天然气也是矿物燃料中最清洁的能源,主要成分是甲烷,燃烧后生成一氧化碳和水。与煤炭、石油等黑色能源相比,产生导致地球温室效应的二氧化碳的排放仅为石油的54%,煤的48%,导致酸雨的二氧化硫减少100%、产生的影响人类呼吸系统健康的氮氧化物减少81%、颗粒物减少95%、炉渣减少100%,对环境造成的污染远远小于石油和煤炭,积极开发利用天然气资源已成为全世界能源工业的主要潮流。
二、我国天然气利用现状
我国天然气的使用始于建国初期,但规模一直比较有限,直到20世纪90年代末期,以陕气进京为代表的天然气供应拉开序幕,标志着中国城市能源的天然气时代已经来临。到目前为止,我国天然气利用已经取得了很大成绩:
1、海气登陆
我国海上天然气资源开发进展较快。海南岛以南的崖域13-1气田每年29亿立方米供应香港地区,5亿立方米供应海南省。香港龙彭滩电厂所使用的天然气就是通过780千米长的海底管道由该气田供应的,可供电厂使用20年。东海油气田目前已年产气4亿立方米,由一条长366千 米的海底输气管道向上海浦东送气,目前主要供民用。东海油气田已加大开发力度,年产气 将提高到100亿立方米,将来向上海的供气也会大大增加。
2、西气东输
西气东输工程是“十五”期间国家安排建设的特大型基础设施,总投资预计超过1400亿元, 其主要任务是将新疆塔里木盆地的天然气送往豫皖江浙沪地区,沿线经过新疆、甘肃、宁夏 、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海、浙江十个省市区。西气东输工程包括塔里木盆地天然气资源勘探开发、塔里木至上海天然气长输管道建设以及下游天然气利用配套设施建设 。西气东输工程主干管道全长4000公里左右,输气规模设计为年输商品气120亿立方米,将成为我国第一条大口径、长距离、高压力、多级加压、采用先进钢材并横跨长江下游的现代化、世界级的天然气干线管道。目前,西气东输管道已经完成对接,部分地区已进入试营阶段,其经济效益和环境效益很快将得到体现。
虽然我国在利用天然气方面已经进行了大量的有益尝试并初见成果,但与发达国家相比还有相当的距离。早在上世纪50年代开始,世界上许多发达国家就进行了人工煤气向天然气转换的过程,英国、法国、加拿大、荷兰、日本等国家已完全用天然气取代了人工煤气。目前世界天然气消费占一次能源的23%,我国则不足2%。最近五年,世界液化天然气消费年均增长5.7%,远高于原油(0.56%)、核能(2.91%)、煤炭(负增长-0.3%),由此可见,利用绿色环保能源天然气代替污染能源煤炭是世界趋势,我国节约煤炭资源,开发利用天然气任重道远。
三、我国天然气利用方向建议
天然气的利用除了供应居民日常燃料用气以外,在工业中的利用广泛。
1、天然气发电
天然气用作燃料发电比烧煤发电具有利用效率高、社会经济效益显著的优势。资料显示,自上世纪80年代以来,由于天然气的快速增长,带动了燃气发电技术的发展,十年内世界用气发电增长了50%,其中,俄罗斯天然气发电占40%,日本进口LNG发电占70%。现在,全球几十个国家都在竞相进口天然气,年消费量超过1亿吨,主要是用作发电。天然气发电与采用烟道脱硫同等能力的燃煤电厂相比,每千瓦装机容量的建设费用可节省50%,建厂周期缩短30%,占地面积节约85%,电厂热效率高出25%,冷却水少用40%,发电成本节省15%,且操作灵活,调控方便,特别是环境污染大大减少。
2、燃气汽车
天然气是一种优质汽车然料,具有抗爆震性能好、有害污染物排放少、延长发动机和机油使用寿命、降低燃料费用等一系列优点。随着汽车工业的蓬勃发展,汽车燃料供求矛盾和汽车排放物对生态环境的危害日益加剧,利用天然气作为汽车燃料是解决这些矛盾的积极措施。据统计,天然气车辆使用后CO排放量下降90%-99%, HC下降90%-99%, NO下降85%-95%。
3、重要的化工原料
以天然气为原料加工的产品或初级产品主要有合成氨、甲醇、甲醛、乙烯、合成气或氢气、乙炔、氯代甲烷、二硫化碳、氢氰酸、碳黑等。据统计,目前世界上约有76%的合成氨、80%的甲醇,39%的乙烯(含丙烯)及其衍生物是利用天然气和天然气凝析液为原料生产的。我们应该同国际天然气利用技术接轨,不仅要研究天然气直接或间接转化为生产液体燃料、烯烃、芳烃和含氧有机化学品四大天然气化工传统产品的新技术,同时逐步转向以节能为中心的技术开发。