华科建环专业城市天然气工程课件第一讲1.

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我国城市天然气利用工程华中科技大学建筑环境与设备工程系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2005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工程管道走向图华中科技大学建筑环境与设备工程系4、俄气南供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。天然气的应用领域•化工原料：生产合成氨、甲醇等•工业燃料•发电•城市民用、商业用：与电力的比较，终端效率较低，但综合效率较高。•交通运输业•燃料电池、燃气空调华中科技大学建筑环境与设备工程系2010年、2020年中国天然气消费结构预测促进城市天然气利用的措施华中科技大学建筑环境与设备工程系1．明确城市市场的重要作用从天然气各种用户（如发电、化工、工业等）对天然气价格承受能力的分析来看，城市用气最强。这也正是城市利用天然气能够作为天然气消费市场的主要支撑的原因。2．认识城市天然气的建设和供应特点城市天然气市场是由千家万户以及大量的公建、工业用户组成的，要做到上游（资源）、中游（管道）、下游（市场）同时启动，同时完成，对城市天然气市场需要有一种特殊的认识。从前期研究到设计、施工以及建成投产，用户置换等，比其它下游市场需要耗费更多的时间（至少三、五年）和过程。3．城市天然气利用必需与环保部门联合推出有力措施制定一系列有利于城市天然气发展的环保措施。只有环保政策的支持，才能保证城市天然气的顺利实施。华中科技大学建筑环境与设备工程系例如：实行“货币治污”，收缴环保治理费定量化、制度化；推广划分城市无煤区；积极支持汽车燃油税的政策出台推动CNG汽车大量发展4．天然气的合理定价对城市天然气市场的影响天然气的价格与城市居民经济收入的承受能力以及和其它城市能源（如电，液化石油气，煤等）竞争的经济比较，是十分敏感而直接影响市场大小的问题。因此确定合理的天然气价格体系对城市天然气发展是至关重要的。5．调整城市天然气居民和工业价格的关系工业用气比例的增加可以缓解城市调峰，有利于天然气企业的管理，是促进天然气市场发展的一个重要方面。城市天然气价格的顺序应该是：公建、商业用户＞居民用户＞工业用户。6．城市天然气应提前做好预筹建设资金的工作据粗略估算，2020年前，城市燃气建设需近4000亿元投入，需要拓宽投资渠道，广泛吸收民间资本。华中科技大学建筑环境与设备工程系7．做好城市接纳天然气的技术准备工作(1)加强城市利用天然气的宣传力度从资源、市场以及规划等方面宣传利用天然气的重要性、必要性和可行性。(2)活跃城市天然气利用的技术交流充分利用学会和协会，组织各种学术会议、研究城市利用天然气的有关技术课题。(3)努力开发城市天然气市场研究城市天然气可以拓宽的应用领域及技术课题。(4)建立专题研究的立项特别是天然气城市调峰研究和旧有管道的改造研究。照付不议购销协议•天然气工程上游、中游、下游是一个整体，为确保各方的利益，国际上天然气的购销合同形式多为照付不议协议•合同中要求买方承诺最低用气量支付义务，如果实际用气量超出了该最低用气量，则按照实际用气量付款；少于该最低用气量，用户仍按该值付款。同时，合同也有照供不误的含义。天然气价格分析华中科技大学建筑环境与设备工程系天然气与