气为我用

2022-06-14 14:14:00

我们知道,天然气既是优质的清洁燃料,又是重要的化工原料。天然气可用于发电、燃料电池、汽车燃料、化工、城市燃气等,其中许多技术已经成熟。利用天然气可生产甲烷氯化物、硝基甲烷、氢氰酸、炭黑等化工原料,还可以将天然气合成汽油等。所以说,天然气化工发展前景十分广阔。下面介绍几种常见的天然气利用技术。

1.天然气发电

天然气作为燃料用于发电主要有天然气联合循环发电(NGCC)和热电冷联产(BCHP)两种方式。天然气联合循环发电可满足局部电力需求,并网发电,易于实现大型化。热电冷联产技术主要用于大型楼宇的供电、制冷和供热。

2.天然气燃料电池

我们现在常用的电池是铅酸电池和锂电池。燃料电池按采用的电解质不同,分为磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)四类,其中MCFC、SOFC还处于试验研究阶段,PAFC、PEMFC技术已经成熟,但需进一步降低成本。燃料电池的主要优点是效率高、占地少、无污染,缺点是要用到贵金属铂,成本高。目前PAFC、PEMFC燃料电池已经接近工业化的标准,美日合资公司开发的PAFC燃料电池,以天然气为原料,电力输出200千瓦,发电效率40%,余热利用效率42%(热水温度60~l2l℃),连续工作可达3.7万小时。也许不久的将来我们就可以用上天然气燃料电池了。

3.天然气汽车

当前世界上使用天然气的汽车主要是压缩天然气汽车(CNGV),处于试验阶段的则有液化天然气汽车(LNGV)和吸附天然气汽车(ANGY)。CNGV是将天然气压缩至20MPa装于汽车专用储气瓶中,使用时经减压器供给内燃机,一次充气可行驶200~250千米。投入使用的天然气汽车一直沿用的是改装技术,即绝大多数天然气汽车由汽油车或柴油车改装而成,发动机基本不改动或改动很小。在采用开路发动机控制系统时,一般燃料的燃料效率和动力性要下降。要改变这种状况,需在汽车上安装专门设计的天然气发动机来替代汽油和柴油发动机。

4.天然气化工

天然气化工是把天然气用作化工原料,主要用于生产合成氨、甲醇、乙炔、氯甲烷、氢氰酸、二硫化碳等及其下游加工产品,国内天然气主要是用于合成氨和甲醇。全球天然气化工产品年总产量在1116亿吨以上。天然气化工的主要产品有合成氨、尿素,甲醇及其衍生产品,乙炔及其下游产品,以及甲烷氯化物。

5.城市燃气

当我们在城市里行走时,经常会看见一些带黄色标志的管道,你知道这是什么管道吗?没错,这正是我们的城市天然气管道。我国城市燃气的发展已从煤制气、油制气、液化石油气向天然气逐步过渡。天然气是最理想的城市燃气,其单位体积的发热量是人工煤气(如焦炉气)的两倍多。

化石燃料的发现和开发利用推动了社会快速发展,使人类社会进入高度的物质文明时代。纵观当今世界能源利用状况,化石燃料依然是世界各国消耗的主要能源,在相当长的时期内煤炭仍是我国主要能源。然而,一个严峻的事实摆在我们面前:地球内部储藏的化石能源总量是有限的,而且基本上是不可再生的,即使随着勘探技术和开采技术的发展,人类将获取更多的化石能源,但终将消耗殆尽,失去往日的辉煌。同时,化石燃料的燃烧过程排放大量二氧化碳等酸性气体,加剧了全球变暖和酸雨等环境问题。因此,研发高效清洁的化石能源利用技术,提高能源效率,开展清洁化生产,保持能森、环境和经济的可持续发展势在必行。

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