第一章城市天然气工程课件

城市天然气工程•天然气概论•天然气处理－脱水、脱硫•天然气站场－门站、储配站•LNG供应•CNG供应•天然气应用新技术华中科技大学建筑环境与设备工程系第一讲天然气概论1—1国内外天然气资源概况1—2我国城市天然气发展状况1—3天然气的分类、组分及组分分析1－4天然气的性质华中科技大学建筑环境与设备工程系1—1国内外天然气资源概况华中科技大学建筑环境与设备工程系天然气是指储存于地层的可燃性气体，即气态化石燃料。气田开发的天然气称为气田气，或纯天然气；与石油共生的称为油田伴生气；吸附于煤层的称为煤层气。天然气层的深度分布，大多数在750－3000m，最深的达7000m。我国天然气资源埋藏较深，有24.8％的气层超过4500m。煤层气则多在2000m以内。•石油、煤、天然气是21世纪能源供应的三大支柱，但大气环境质量的严格要求又制约着煤和石油的发展，使世界向着天然气、电力和可再生能源等清洁能源的方向发展。•天然气的主要成分是甲烷，此外，根据不同地质条件，还可能含有少量乙烷、丙烷、丁烷等低炭烷烃及二氧化碳、硫化物、氮气等非烃类气体。•甲烷含量高的称为干气，乙烷以上烷烃类较高的称为湿气。1、天然气作为能源的优越性•具有资源量丰富、清洁环保、利用效率高、使用方便、用途广泛等优点。•（1）燃烧热值高•化石能源的主要成分是氢元素和碳元素，氢的总热值为142351kJ/kg，碳为52657KJ/Kg，因此单位质量氢含量高的化石能源热值高。天然气是化石燃料中氢碳比最高的燃料，是单位质量热值最高的能源。各种化石燃料单位质量热值（kJ/kg）和氢碳比项目薪柴煤石油天然气总热值628020934－2930841868－4605554428氢碳比1：101：12：14：1（2）大气排放物少•天然气不含固体颗粒物；其硫和重金属含量极微，燃烧后排气的二氧化硫与燃煤、燃油相比微不足道；天然气不含化合氮，燃烧排气氮氧化物较低，且易于通过改进燃烧技术等进一步减排。天然气碳含量低，燃烧后温室气体（CO2）排放量最少。（3）能源利用效率高•提高能源利用效率可以减少能源消耗量，符合节能减排的需要。•工业燃煤锅炉的效率为50％－60％，燃气锅炉的效率为80％－90％；•家庭燃煤炉灶的效率为20％－25％，燃气炉灶的效率为55％－65％；•电站燃煤蒸汽发电效率为33％－42％，燃气联合循环发电效率为50％－55％；•天然气制合成氨的国际能耗为28000MJ/吨氨，煤制合成氨的小型厂能耗约60000MJ/吨氨。（4）天然气是安全优质能源•天然气组分不含一氧化碳，减少了泄漏对人类生命的危害。•天然气着火温度高、爆炸范围窄，相对密度小，安全性能较好。•应用范围广、使用方便，作为燃料，其应用集中在工业、发电业、民用、商业用等领域。具有燃烧工艺技术多；燃烧易于控制；管道输送，不需储存场地等特点。2、国外天然气资源•国外常规天然气资源量约为600万亿立方米，按照现在的开采速度，可供人类开发利用200~300年；非常规天然气资源潜力更加巨大，仅其中的甲烷水合物资源就是全球已知所有常规矿物燃料（煤、石油和天然气）总和的两倍。•天然气水合物是一种由甲烷和水组成的冰状固态化合物，在低温高压条件下形成，在常温常压下分解出天然气。华中科技大学建筑环境与设备工程系表1—11991年底世界天然气探明储量分布情况国家或地区天然气探明储量/万亿立方米占世界天然气总探明储量的比例/%国家或地区天然气探明储量/万亿立方米占世界天然气总探明储量的比例/%东欧和前苏联（其中俄罗斯）56.6638.9西欧4.433.0（48.1）（33.0）非洲11.167.7中东（其中伊朗）49.5033.9亚太地区10.297.1（22.99）（15.8）总计145.64100美洲13.69.3•关于天然气资源的基本术语：•常规天然气、非常规天然气•储量：目前技术和经济条件下能够采出的那部分油气量。（可采储量）欧美国家•目前技术条件下探明的储量。（地质储量）俄罗斯、中国•资源量：尚未发现或虽经探明但在目前技术经济条件下不能采出的那部分油气量。•储采比：当年剩余可采储量和当年天然气总产量的比值，如1999年世界储采比为60，中国为57，美国为8，伊朗为370，俄罗斯为80。储采比过低，将影响天然气下游工业的稳定；储采比过高，大量的可采储量埋在地下不能及时开发，影响上游工业的经济效益。世界可采储量最大的十家公司国家公司名称可采储量/亿立方米俄罗斯俄罗斯天然气股份公司353000伊朗伊朗国家石油公司242000卡塔尔卡塔尔国家石油总公司109000沙特沙特阿拉伯国家石油公司57900阿联酋阿联酋国家石油公司56200印度尼西亚印度尼西亚国家石油公司41500委内瑞拉委内瑞拉国家石油公司41480阿尔及利亚阿尔及利亚国家油气公司37700尼日利亚尼日利亚国家石油公司34850伊拉克伊拉克国家石油公司318803我国天然气资源状况•我国常规天然气总资源量为38.04万亿立方米，其中陆上资源量29.9万亿，海上资源量8.14万亿。•探明可采储量约为1.13万亿立方米。•天然气资源分布于13个盆地，其中以塔里木、四川盆地资源最丰富，占总资源量的41.3％。天然气资源的盆地分布盆地资源量/亿m3占总量％盆地资源量/亿m3占总量％松江98692.6吐哈36511.2渤海211815.5长江近海口65131.7四川7357519.4东海248036.5鄂尔多斯4179711琼东南162534.2准格尔122893.2莺歌海223905.9柴达木90002.4珠江口129873.4塔里木8389621.9总量33820588.9六大产气区•川渝气区：99年累计探明储量达6000亿立方米，预计2025年达15000亿。除本地区使用外，建有忠武线、即将上马川沪线。•鄂尔多斯气区：2000年，探明地质储量7500亿立方米，预计2010年达20000亿。围绕长庆气田，建有靖西线、陕京线、陕宁线、陕蒙线等。六大产气区•塔里木气区：2000年，探明储量5050亿立方米，预计2010年，探明储量达1－1.2万亿立方米。建有西气东输主线，即将建设西气东输二线。•柴达木气区：99年探明储量1575亿立方米，除建有至敦煌、格尔木管线外，还建有涩北－西宁－兰州管线，作为西气东输的组成部分。六大产气区•南海北部大陆架气区：包括莺歌海、琼东南、珠江口，2000年，累计探明储量6650亿立方米，至2010年达11700亿立方米。建有给香港、海南供气的管道。•东海大陆架气区：2003年探明储量4200亿立方米，至2010年增加2700亿立方米。已建有向上海供气的管道，作为西气东输工程的重要补充。华中科技大学建筑环境与设备工程系能源种类探明储量92年开采量可开采年限煤炭1145亿吨11.2亿吨102年石油32.6亿吨1.42亿吨23年天然气11270亿米3185亿米361年铀5.1万吨30年表1—2：我国化石燃料储量及可开采年限国家天然气经营上游公司：•中国石油天然气集团公司•中国石油化工集团公司•中国海洋石油总公司天然气经营下游公司：•港华燃气投资公司•新奥燃气集团•各城市燃气集团公司1—2国内外天然气利用工程华中科技大学建筑环境与设备工程系（一）国内天然气输配工程1、“西气东输”工程该项目已作为发展西部经济，推动西部大开发战略的重要部分来实施。管道途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏等八省，终点为上海。管线全长约4000公里，输气能力120亿立方米/年。2004年实现全线贯通，管径确定为1016mm，全程同径，输气压力10MPa。西气东输管道干线上共设工艺站场32座，其中：首站1座，中间压气站17座，分输站11座，独立清管站2座，末站1座，复线设工艺站场18座，与干线工艺站场同建。为提高供气系统的可靠性，并解决市场用气的调峰和应急问题，计划在江苏金坛建设一座盐穴型地下储气库。储气库的有效工作气量6.66亿米3，垫气量3.33亿米3，总库容9.99亿米3。储气库最高运行压力16MPa，最低运行压力5.5MPa，最大日注气量505万米3，应急状态时最大日采气量1286万米3。在安徽定远也将建造一座盐穴型地下储气库。华中科技大学建筑环境与设备工程系图1—2西气东输工程管道走向图华中科技大学建筑环境与设备工程系2、“川气东送”工程忠县到武汉的主管线，全长703公里，管径700mm，年输气能力30亿米3，计划2005年建成，主要供湖北、湖南省用气，中远期部分供江西省。图1—3川气东送工程管道走向华中科技大学建筑环境与设备工程系3、广东LNG工程、福建LNG工程计划在2006年前建成一期工程。一期规模：300万吨LNG／年（37.4亿米3／年）。管道全长506公里，管径Φ600。闽东南进口200~300万吨LNG／年。图1—4广东LNG工程管道走向图广东LNG接收站项目的实施过程1)1995年国家计委委托中海油牵头协调广东引进LNG项目的相关工作。2)1998年10月28日，朱镕基总理在国家计委《关于我国东南沿海地区适量引进液化天然气的请示》报告批示：“可以考虑引进LNG的试点，先在广东试点，请国际工程咨询公司作进一步论证”。从此，广东LNG接收站项目，开始了实质性的工作。3）2000年1月13-14，国家计委在深圳举行了《广东LNG试点工程总体项目一期工程可研阶段工作协调会》。4）2006年5月26日从澳洲开来的中国第一船LNG！5）2006年5月26日广东LNG接收站举行了迎接首船液化天然气仪式6）2006年6月28日，西澳洲来的第二船LNG又顺利到达接收站。华中科技大学建筑环境与设备工程系4、俄气南供原计划2005~2007年建成投产送气。2010年满负荷运行。管线全长4091公里，其中中国境内2131公里。规划从俄罗斯进口300亿米3／年，中国境内利用200亿米3／年，其中，东北地区100亿米3／年；环渤海地区100亿米3／年。输送到韩国100亿米3／年。涩北西宁兰州武汉忠县襄樊克拉玛依轮台上海杭州郑州柳林鄯善北京淄博石家庄济南易县哈尔滨满洲里沈阳大连韩国仁川东西伯亚广州东莞深圳佛山桂林柳州惠州珠海海口莺歌海气田春晓油田烟台莱州渤海气田呼和浩特西安乌海5、涩北——西宁——兰州（涩兰线）：全长950KM,能力20亿立方米/年6、陕北——北京复线（陕京复线）：增加加压站，输气能力从20亿立方米/年提高到30亿立方米/年.7、川气东送天然气管道工程：西起四川达州宜汉县，途经重庆市、湖北省、安徽省、浙江省、江苏省、东到上海市。干线长1702KM，输气能力150亿立方米年。8、西气东输二线：由土库曼斯坦输入中国，中土段1818KM，西起新疆霍尔果斯，东至广州和上海，途经14个省市和香港特区，包括一条干线和5条支线，中国段8794KM。总输气量300亿立方米，总投资102亿元。中国石油计划在2008年12月开工，2010年建成宁夏中卫至广州段。到时还可能接收还萨克斯坦的天然气。西气东输二线东段工程，于2009年2月7日开工。（二）国内天然气未来产业链和市场化的发展引进LNG和利用海上天然气管线使广东、福建、上海等10多个沿海地区LNG接受站的供气管网与渤西南气田向胶东半岛供气，东海、春晓气田向上海、浙江供气，南海气田向海南和广西供气管网连接起来，不断地形成和扩大区域性的天然气管网系统，形成产、运、储、配、销五位一体，横穿西东，纵贯南北的天然气输送网络；建立“陆上、海上、国产、进口、管输、大小LNG”等多气源供应体系；构建共同输气管网，使标准气源可以自由进网，管网运行与气源经营和销售服务分开；使上、中、下游经营者的利益都能得到保障。随着天然气产业链和市场化的发展，鉴于天然气管道供应的自然垄断性，将来很可能使国家几大油气公司的输气管道剥离出来，成立专门的管道公司进行独立经营和联网运行，形成类似国外的共同管网公司。构建新能源时代燃气大市场的标志：（1）城市管网一体化；（2）天然气供应和LNG供应网络化；（3）储备调峰正常化。（三）国外共同输配管网1、无国界的欧洲天然