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天然气的高效利用研究论文(2)

实用文 时间:2021-08-31 手机版

四、引进国外天然气的经济意义和社会意义:

  第一、今后几年我国电力将严重短缺

  随着我国经济建设的持续快速发展以及人民生活生平的不断提高,对电力用量急剧增长的需求,就是采取西电东送和加速建设火力发电厂,也很难使缺电的局面得到缓解。

  据国家电网公司透露,今冬公司经营区域内电力缺口为2983万KW,其中华北缺747万KW,华东缺2078万KW,华中缺158万KW,浙江省就缺880万KW。

  因此,引进天然气,对增加电网调峰手段,改善环境污染都具有非常重要的意义。

  第二、引进天然气为开发功热联产技术提供保证

  引进天然气为我国热电联产技术的发展,广泛建立区域能源站,充分提高能量利用效率提供了非常有利的条件。对我国的供电安全也有重大作用。9.11事件和非典事件以后,发达国家都在加速建立区域制冷系统的步伐,避免由于意外事故造成大面积中断供电事故,保障供电安全。

  第三、大量引进天然气有利于石化原料的结构调整

  大量引进天然气占领民用燃气市场以后,可以把目前每年消耗的1500万吨的民用液化石油气顶替出来,回到石油化工原料市场上去,进一步优化我国石油产品的分布结构、优化乙烯和各种石化产品的原料结构,降低能耗,提高总体经济效益。

  第四、参与迅速发展的世界LNG贸易

  美国联邦储备局局长阿兰.格林斯潘在参加今年四月战略和国际研究中心举行的能源会议时表示:

  1、为防止未来急剧上升的燃气价格给美国经济造成损失,美国需要扩展天然气领域在全球范围内的贸易;

  2、近年来,石油和燃气六年交货价格的急剧上涨必然会对美国经济产生影响;

  3、去年进口的液化天然气只占美国市场总量的2%,部分原因是环境和安全隐忧限制了美国具备处理液化天然气能力的港口数量或LNG运输;

  4、未来天然气的高价格已经让我们将天然气进口当作更有吸引力的选择;

  5、目前世界能源进口中,石油比例为57%,天然气仅为23%,这显示了天然气贸易的巨大潜力;

  6、为了缓解目前的价格压力,格林斯潘呼吁通过液化天然气终端设施的扩展和海岸LNG接收和重气化新技术的发展努力扩大全球供应;

  7、随着LNG液化和运输技术的发展和安全隐忧的减少,美国进口能力正在逐渐加强。

五、天然气高效利用的途经分析

  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

  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。科学工作者正在研究5KW、2.7KW甚至更小的别墅和家庭用的小型吸收式燃气空调。但就天然气在直燃式燃气空调的利用来论,其热力学效率还是比较低的。

  3、用作联合循环发电燃料

  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KW。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。

  4、用作区域能源站燃料

  天然气通过燃气轮机发电以后,高温烟气或用作制冷,或进入热锅炉产生蒸汽,这些蒸汽或用来发电,或用作其他工艺热源利用,比单用来烧锅炉的效率要高得多。因为天然气在燃气轮机发电利用了30~40%的效率之后,余热产生的蒸汽再发电或供热或制冷,这就是所谓的电热冷联产效应,热效率可达到80%以上。

  因为燃烧的烟气不含二氧化硫,产生的水蒸汽冷凝潜热,还可以得到利用,使燃气轮机的最终排气温度可低至38℃,几乎90%的热量都被利用了。这是一种最高效的热量利用途径,国外用得很多,发展也很迅速。

  采用热电冷三联供系统,一次能源利用率可高达1.49的比值,比热电冷分供要高一倍,标准气耗则降低一半。预计到2020年,楼宇能源的最主要的形式将会有一半被热电冷三联供的形式代替,这是21世纪能源的发展方向。

六、天然气在区域能源站的高效利用

  1、电热冷三联产节能原理

  天然气作为能源利用的最高效率是电热冷三联产。从热力学第一定律来说,它的节能原理就是能把能量吃光榨尽。

  天然气在燃气轮机里就有30-40%的能量转化为电能,一次转化的效率就高于一般火电厂的锅炉蒸汽轮机机组的效率。再加上排出高温烟气产生的高温高压蒸汽进入蒸汽轮机发电,使能量利用率达到60%以上。剩余的能量还可以用来制冷,产生热水,用于各种不同能级的用户,系统能量梯级充分利用,使能量利用率达到80%以上的最高境界。这便是天然气电热冷三联产的供能价格比烧煤还有竞争力的根本原因。

  能源产业的一场革命,大电网与微小型发电机并存,被全球专家认为投资省、能耗低、可靠性高的能源系统,是21世纪的发展方向。

  2、国外区域能源站的迅速发展

  区域能源站,在国外有称区域冷暖中心,区域燃气制冷系统,区域制冷系统、分布式能源站。

  区域能源站技术从七十年代末期以后开始发展起来,目前美国已有6000多座区域能源站,仅大学校园就有200多座。据美国有关资料统计,商用建筑采用热电冷三联产后节能效果达到46%以上。美国政府计划在2010年有20%新建商用或办公用建筑使用热电冷三联产,有5%现有的商用和办公楼宇改用热电冷三联产,25%美国能源部的项目改用热电冷三联产。至2020年,计划有一半以上新建办公或商用建筑采用热电冷三联产。并有15%的现有建筑改用热电冷三联产。英国只有5000多万人口的国家,就有1000多座区域能源站。俄罗斯采用热电联产的比例占总能耗的33%,美国占50%。

  区域制冷系统是大城市的理想制冷系统,世界上先进的国家如美国、欧洲和日本,使用得非常普遍和广泛,技术十分成熟可靠,发展也十分迅速。

  1991年1月投入运行的日本东京都新宿都心区冷暖中心,制冷规模达到了59000RT,供冷面积为2200000m2,为15栋摩天大厦和东京市政厅提供了良好的供电、供冷、供热水服务。远远超过美国纽约原世界贸易中心大厦49000RT的冷暖房,成为世界最大规模的区域冷暖中心。

  冷暖中心系统的功能:

  (一) 发电照明

  利用天然气燃烧的热量推动燃气透平发电机发电输入电网,或直接供应办公照明。

  (二) 提供冷气

  利用天然气燃烧的热量使水管式锅炉产生4Mpa,400℃的高压蒸汽,通过背压透机组,进入吸收式冷冻机,再到轮机式冷冻机,制造出4℃的冷冻水,送入制造冷源的空调机为办公室提供冷气,温度升高至12℃的冷冻水送入循环系统循环使用。

  (三) 提供暖气

  将水管锅炉房的4Mpa,400℃的高压蒸汽减压至0.7 Mpa,送进暖气空调机产生暖气送办公室取暖。

  (四) 提供热水

  减压至0.7 Mpa的蒸汽送入热交换器,加热冷水变成热水送用户使用。

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