天然气的概念ppt课件.ppt

2.3天然气,天然气蕴藏丰富，是最现实最清洁而便利的优质能源。,一、天然气使用案例二、天然气的概念三、煤层气四、天然水合物五、天然气发展的若干问题,2013年12月24日，由比利时开来的大型液化天然气（LNG）专用运输船“戈拉尔玛利亚”轮，靠泊洋山港，为身处寒冬中的上海带来14.4万立方米液化天然气。 该船的液化天然气可以满足大半个上海12天的天然气使用需求。,一、天然气使用案例1,1、上海的天然气供应,上海的天然气供应,采用低温液态的运输方式： 将天然气冷却至约-162左右每立方米的液化天然气气化后， 可变成600立方米每天洋山LNG储运基地向上海输送700万立方米左右天然气，这一船的天然气至少可供应大半个上海用气12天左右。上海每增加10亿立方米天然气消费，可以少用51万吨标煤，GDP能耗下降0.4个百分点。,一、试点项目名单（共7个）,一、天然气使用案例 2,水运行业应用液化天然气（LNG）首批试点示范项目,二、示范项目名单（共6个）,一、天然气使用案例 2,水运行业应用液化天然气（LNG）首批试点示范项目,三、示范区项目名单（共3个）,一、天然气使用案例 2,水运行业应用液化天然气（LNG）首批试点示范项目,1、定义广义：是存在于自然界的一切气体。 如大气、地下气、宇宙气等。狭义：是指存在于地下岩层中的各种气体。 如气层气、油田气、煤层气等。,二、天然气的概念,2、天然气的分类,二、天然气的概念,常规天然气资源量全球约为600万亿方， 按照现在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非常巨大，近4000万亿方， 仅其中的天然气水合物就是全球已知所有矿物燃料 (煤炭、石油和常规天然气)资源量总和的2倍。,（1）依其成因和储存状态分 可分为：常规天然气和非常规天然气: 常规天然气： 包括单一相态的气藏气、气层气、油藏溶解气等。 非常规天然气： 包括致密岩石中的煤层气、页岩气、深层气和天然气水合物。,（2）按产出分类:a、气田气 从气井中开采出来的天然气；b、石油伴生气 从油井中与原油一起采出来的天然气， 也叫溶解气、油田气等；c、凝析气 凝析油逆蒸发作用而气化形成的天然气；d、煤层气 从地下煤层中采出来的天然气；,2、天然气的分类,（3）按状态分类: 标准天然气 是指标准状态下（0、1atm）的天然气。其绝对密度为0.71 kg/m3，相对密度为0.59，平均热值36MJ/Nm3，约为8500千卡/Nm3。 压缩天然气（ Compressed Natural Gas 简称CNG） 是指把标准天然气增大压力20MPa以上的天然气。 当压力在20MPa时，体积缩小为标准状态下的1/240。 以CNG为燃料的车辆叫做NGV（NaturalGasVehicle）。液化天然气（ Liquefied Natural Gas 简称LNG） 天然气在常压下，当冷却至-162时，则由气态变成液态，称为液化天然气（简称LNG）。 LNG为低温液体，其体积缩小为同量气态体积的1/625,2、天然气的分类,天然气是除煤和石油之外的另一种重要的一次能源。它燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小，而且还是一种重要的化工原料。天然气的生成过程同石油类似，但比石油更容易生成。,3、天然气的特性,天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成， 其中甲烷占80%90%。天然气通常可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气和矿井气4种。,二、天然气的概念,a、烃类气体 主要是甲烷（CH4）一般占80%以上， 其次为乙烷（C2H6）丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、戊烷（C5H12）等； b、非烃气体 二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氮气（N2）等； c、稀有气体 氦气（Ne）、氩气（Ar）等；,3、天然气化学组成,二、天然气的概念,天然气主要成份a、可燃气体 主要是甲烷（CH4）等烃类气体；b、酸性气体 如二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）等；c、水蒸气,未处理的天然气有汽油味，有时有硫化氢味。 经过处理过的天然气是无色、无味、无毒和无腐蚀性的气体。主要物理性质： 1、挥发性 其密度为0.71 kg/m3，空气为1.29 kg/m3， 相对密度为0.59，比空气轻（最轻的是氢气0.09），易挥发扩散； 2、压缩性 增压20-25Mpa体积缩小为240-300分之一； 3、溶解性 能溶于水和石油，为建设地下储气库提供了条件； 4、燃烧性 发热值一般为36MJ/Nm3，是理想的高效燃料。,4、天然气主要物理性质,二、天然气的概念,天然气爆炸极限 天然气在空气中的爆炸极限是上限为15%、下限为5%。 闪爆，易燃气体在一个空气不流通的空间里，聚集到一定浓度后， 一旦遇到明火或电火花就会立刻燃烧膨胀发生爆炸。 只是发生一次性爆炸，如果易燃气体能够及时补充还将多次爆炸。天然气的化学反应 甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成， 燃烧产物主要是二氧化碳和水。 CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O,二、天然气的概念,天然气的水露点 控制天然气储运过程中不产生液态物质的重要指标 、水露点指天然气在一定压力下析出液态水时的最高温度； 、烃露点指天然气在一定压力下析出液态烃时的最高温度；富气、贫气、干气、湿气、商品天然气和纯净天然气 富气是指含C3、C4和C5等重碳成分较高的天然气，一般占10%以上； 贫气是指含C3、C4和C5等重碳成分较少的天然气，一般占10%以下； 干气是指经过轻烃回收处理后的外输的天然气； 湿气是指含有水蒸汽的天然气； 商品天然气是指进入干线输气管道的天然气； 纯净天然气是指酸性气体含量甚微的天然气。,二、天然气的概念,天然气与煤层气、煤气的区别 煤层气其实是天然气的一种类型，俗称“瓦斯”，是与煤层伴生而有毒的混合气体，主要含有甲烷和一氧化碳，当矿井下空气中瓦斯浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿事故的重要根源。为此煤层气亦被称为“煤矿第一杀手”。 煤气，也叫人工煤气，主要成分是一氧化碳，可分为三种： 1）干馏煤气：是对煤进行干馏所获得的气体产物， 主要成分是CO和 H2，也含有较高的甲烷，热值为16.7MJ/Nm3。 2）气化煤气：包括水煤气和发生炉煤气，是水和焦碳在调温下反应得到的气体， 主要成分是CO和H2，不可以单独作为城市燃气的气源使用。（中毒） 3）高炉煤气：是高炉炼铁时产生的尾气，主要成分为CO和N2，热值是4.2MJ/Nm3。 主要作为炼焦炉的燃料。,二、天然气的概念,压缩天然气与液化天然气的异同点 二者均为天然气，只是状态不同、热值不同。 压缩天然气是气态，高压常温，压力一般为20MPa以上； 而液化天然气是液态，常压低温，温度一般低于-161， LNG热值要高于CNG热值。液化天然气（LNG）与液化石油气(LPG)的区别 液化天然气主要成分是甲烷、乙烷，要在很低（-161）的温度下保存，体积是气态的625倍，液态热值51MJ/kg，气态热值42MJ/Nm3； 而LPG主要成分是丙丁烷和丙丁烯，一般保存温度是-60，体积是气态的250倍，液化天然气热值比液化石油气的热值高。,二、天然气的概念,天然气的突出优点 1、天然气是高热值对的能源 天然气是化石燃料中氢碳比最高的燃料，因而是化石燃料中热值最高的能源。,2、天然气是环境污染小的能源 天然气不含固体颗粒物，硫含量极微，燃烧后排放的SO2与燃油和燃煤相比微不足道；天然气不含化合氮，燃烧后排放的NOx极少，而且易于通过改进燃烧技术和尾气处理进一步减少排放量。与其它化石能源相比，天然气的碳含量低而氢含量高，是燃烧后温室气体（CO2）排放量最少的能源。 相同发热量下各种化石燃料炭排放量是天然气0.61、LPG0.71、汽油0.80、煤油0.82、柴油0.84、原油0.85、重油0.88、烟煤1.09、无烟煤1.14 3、天然气是利用效率高的能源 工业燃煤锅炉效率50-60%，燃气锅炉效率80-90%； 家庭燃煤炉灶具效率20-25%，燃气灶效率55-65%； 发电站燃煤蒸汽发电效率一般40%，而燃气联合循环发电效率60%； 合成氨是高能耗工业，世界约90%的合成氨用天然气生产，吨氨天然气耗量大幅度下降。,二、天然气的概念,天然气的突出优点4、天然气是安全可靠的能源 天然气也属于甲级易燃、易爆的危险化学品，但在现有燃料中其安全性最为可靠。如下表： 燃料名称 燃点 爆炸极限 密度比空气 挥发性 天然气 650 5-15% 小 易 LPG 490 1.5-9.1% 大 难 汽油 425 1.4-7.6% 大 难 柴油 260 0.5-4.1% 大 难 天然气爆炸下限和燃点，都比液化石油气和汽柴油都高出许多，不易燃烧和爆炸；天然气相对密度为0.6左右，比空气1.29轻，泄漏的天然气很快会在空气中散发，且爆炸极限范围窄，在自然环境难以形成遇火爆燃条件，而空气中含有10%液化石油气，人在该气体中5分钟就会麻醉；一旦压缩天然气从储罐或管路中泄漏，在泄漏点周围会立即形成低温区，使天然气燃烧困难。,二、天然气的概念,碳排量 “碳排放量”指的是人们消耗化石燃料（煤、石油、天然气）产生的二氧化碳排放量。一个碳原子充分燃烧后会生成一个二氧化碳分子，碳的原子量是12，二氧化碳分子量为44，因此由碳燃烧，到二氧化碳生成，物质重量从12增加到44，产物比原料重了3.7倍，所以从理论上1Kg纯碳完全燃烧后，会产生3.7Kg的二氧化碳。这就是“碳排放量”。 标准煤亦称煤当量，1吨标准煤的能量，约为0.71吨纯碳充分燃烧释放的能量，0.7吨乘以3.7得出：消耗1吨标准煤的能源，排放的二氧化碳为2.6吨。,天然气的勘探、开采同石油类似，但收采率较高，可达60%95%。大型稳定的气源常用管道输送至消费区，每隔80160 km需设一增压站，加上天然气压力高，故长距离管道输送投资很大。,天然气的勘探和开采,二、天然气的概念,天然气中主要的有害杂质是 和其他含硫化合物。因此，天然气在使用前也需净化，即脱硫、脱水、脱二氧化碳、脱杂质等。,天然气的净化,二、天然气的概念,世界上天然气资源丰富，分布很不均匀，主要集中在中东、前苏联和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的70%。,天然气资源与生产,二、天然气的概念,到2010年，剩余探明可采储量天然气为165.81012m3，石油为1441108t； 以热量计算，天然气储量已超过石油储量。2015年世界天然气的产量将超过石油产量。2020年能源结构中天然气将占29%30%，石油占27%，煤占24%，核电为8 % ，其他能源为4%。,天然气的发展前景,二、天然气的概念,我国天然气资源丰富，据2000年资料，全国天然气地质资源量为47.231012 m3，其中可采资源量为9.31012 m3。,我国的天然气资源,二、天然气的概念,2001年全世界气体燃料的总消费量为1137百万吨标准油。 其中工业消费占44.8%， 交通运输占4.8%， 其他行业和生活消费则为50.4%。 天然气市场非常广阔。,天然气市场,天然气的应用,发电民用及商业燃料化肥及化工原料工业燃料,二、天然气的概念,1、煤层气（俗称瓦斯） 是一种与煤伴生，以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，其中甲烷含量大于95%，热值33.44 kJ/m3以上，是一种优质洁净的能源。,2、中国是世界上主要的煤炭生产大国之一，煤炭生产居世界首位，也是世界上煤炭资源和煤层气资源最丰富的国家之一。丰富的煤层气资源有望成为中国21世纪的接替性能源之一。,3、21世纪发展煤层气的意义,减轻我国石油和天然气的供应压力；能有效地改善煤矿安全生产条件；将有效地保护大气环境。,三、煤层气,1,2,3,4,5,6,7,我国煤层气资源分布广泛，他们分布在不同的含煤盆地、不同的成煤时代，其埋藏深度和勘探程度也相差很大。据初步预测我国煤层气的资源量为31万亿m3，高于我国陆上常规天然气的资源量，居世界第2位。,我国的煤层气资源,抽放煤层气是减少瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突发事故的根本性措施，到目前为止，全国已由146个煤层气抽放矿井，年抽放量6亿7亿m3，利用量达4.8亿m3。主要用于民用、发电、化工原料和锅炉炉窑的燃料等，抚顺和阳泉矿区煤层气的抽放量和利用率一直居全国首位。,天然气水合物（gas hydrate）是一种新发现的能源。,天然气水合物分子结构示意图,四、天然气水合物,天然气水合物由水分子和燃气分子构成，外层是水分子构架，核心是燃气分子。 其中燃气分子绝大多数是甲烷，所以天然气水合物也称为甲烷水合物。,天然气水合物资源丰富，据估计，全球天然气水合物中甲烷的总量约为1.8108亿m3 ，其含碳总量为石油、天然气、和煤含碳总量的两倍，因此有专家乐观地估计，当全球化石能源枯竭殆尽，天然气水合物将成为新的替代能源。,水、冰和天然气水合物热物理性质的对比,到目前为止，世界上已发现的海底天然气水合物主要分布区有大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美洲东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、日本海、苏拉威西海和新西兰北部海域等。,天然气水合物的分布,我国最有希望的天然气水合物储存区可能是南海和东海的深水海底。 陆上寒冷永冻土中的天然气水合物主要分布在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大的北极圈内。,天然气水合物资源分布图,天然气水合物的资源量,目前，国外学者测算海底天然气水合物甲烷资源量一般均采用下列公式：其中：S 表示天然气水合物在空间上横向分布，即含天然气水合物的区域面积； H 表示天然气水合物在空间上纵向分布，即含天然气水合物沉积层厚度； K 沉积层的孔隙度； P 含天然气水合物系数； B 天然气水合物分解甲烷的膨胀系数。,天然气水合物储存区,到目前为止，大多数有关天然气水合物开发的思路基本上都是首先考虑如何将蕴藏于沉积物中的天然气水合物进行分解，然后加以利用。 由于天然气水合物稳定带的形成需要一定的温度压力条件(温度0l0以下，压力10MPa以上)，人为的打破这种平衡，造成天然气水合物的分解，是目前开发天然气水合物中甲烷资源的主要方法。,天然气水合物的开发技术,天然气水合物的存在，为解决天然气运输问题提供了一种新的思路。 长期以来，天然气运输的一种常用方法是将其液化，然后用运载工具运到目的地后再将其气化(LNG法)。 因为冷冻的天然气水合物能在大气压下保持相当长时间的稳定，所以可把天然气转变为天然气水合物再进行大规模、长距离的运输。这种方法首先把天然气转变为天然气水合物，然后在保持天然气水合物稳定的条件下冷藏起来并装入绝缘运输工具(船或车)中运输到目的地。到达目的地后再将其熔化。,天 然 气 水 合 物 生 产 过 程,天 然 气 水 合 物 熔 解 过 程,结论： (1)大规模、长距离在常压下以天然气水合物方式运输天然气是可行的。 (2)天然气水合物在常压-155的条件下可以保持约两年时间的稳定。 (3)天然气水合物生产和熔化过程所需的总花费仅为天然气液化和再气化所需费用的l4。 (4)天然气水合物的运输费用要大大低于液化天然气的运输费用。,天然气水合物固然给人类带来了新的能源希望， 但它也可对全球气候和生态环境甚至人类的生存环境造成严重的威胁。,天然气水合物的威胁,基于天然气水合物是21世纪的重要后续能源，并可能对人类生存环境及海底工程设施产生灾害性影响，全球科学家和各国政府都予以高度关注。,关注天然气水合物,1、我国能源发展的战略方针和目标 能源战略行动计划（2014-2020年）关于天然气的介绍,提高天然气消费比重，到2020年，天然气在一次能源消费中的比重提高到10%以上。实施气化城市民生工程到2020年，城镇居民基本用上天然气。,五、天然气发展的若干问题,国家在能源发展战略中强化了天然气的地位。,2、目前我国的天然气消费趋势,2004年2014年天然气绝对消费量年均增长141亿立方米，年均增长率17.7%。 2004年2010年：年均增长率20.8%； 2010年2014年：增长率13.2%。 2014年：增长率7%。结论：消费增速明显放缓原因： 市场需求紧缩 天然气价格改革,天然气定价调整 2014年8月12日国家发改委出台关于调整非居民用存量天然气价格的通知非居民用存量气最高门站价格每千立方米提高400元，放开进口液化天然气（LNG）气源价格和页岩气、煤层气、煤制气出厂价格政策。 调整后的气价与燃料油和液化石油气等可替代能源价格相比，仍具有竞争力，调动天然气生产企业的积极性,2014年我国天然气对外依存度超过32%，国内LNG接收站总接收能力达到3420万吨/年。,荔湾气田于2006年6月被发现，2009年初启动开采，项目位于香港东南面约300公里，是中国南海首个深水天然气项目，共分三个气田，分别是荔湾3-1、流花34-2以及流花29-1。 我国海洋油气资源丰富，渤海有油，南海有气。其中南海海域天然气储量75539亿立方米，被称作“第二波斯湾”。这些油气资源大多分布在3000米以下的深海里。 我国深海油气开发将迈入一个全新的时代，“海气登陆”步伐有望加快，深海天然气将很快成为我国天然气安全供应强有力的保障。,3、我国深海天然气生产令人期待,我国南海具有丰富的油气资源和天然气水合物资源，石油地质储量约为230亿-300亿吨，占我国油气总资源量的1/3，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有“第二个波斯湾”之称，其中70%蕴藏于深海区域。 2006年，中海油在珠江口盆地1500米水深处发现了荔湾3-1大型深海天然气田，标志着公司的作业领域实现了由浅水向深水的跨越；2009年底发现的流花34-2完钻井深达3449米，海域水深约1145米；今年2月发现的流花29-1完钻井深达3331米，海域水深约720米。,4、我国四大天然气进口战略通道将变为现实 2014年5月21日，中国石油天然气集团公司和俄罗斯天然气工业股份公司签署了中俄东线供气购销合同根据双方商定，从2018年起，俄罗斯开始通过中俄天然气管道东线向中国供气，输气量逐年增长，最终达到380亿立方米/年，累计30年。 谈判十年之久，最大争议在于价格和天然气管道续建问题。,4、我国四大油气进口能源战略通道已全部打通,4、我国四大油气进口能源战略通道已全部打通 中国天然气进口东北、西北、西南及海上四大通道的布局敲定。 2006年5月份中海油广东深圳大鹏LNG的正式投产，拉开了我国从海上通道进口LNG资源的序幕，随后上海、莆田LNG接收站的相继投产，表明了我国海上进口通道建设的步伐不断加快； 2009年底，中亚一期设计输气能力为 300亿立方米/年的天然气管道顺利投产，标志着我国西北天然气进口通道的顺利打通； 2013年9月份，设计输气能力为120亿立方米/年的中缅天然气管道顺利投产，标志着我国西南天然气进口通道的形成； 我国天然气进口多元化、多渠道、多来源与多品种，对于保障我国能源安全意义重大。,塔里木油田，已经累计向西气东输管道输送天然气逾400亿立方米。,五、我国最大单体海相气藏龙王庙气田投产， 最深海相气藏元坝气田投产龙王庙：,首个超深高含硫大型气田，具有超深、高温、高含硫、多压力系统、气水关系复杂等特点，元坝气田101-1H井创超深水平井井深7971米最深世界纪录，其绝大部分物资实现国产，自主研发并应用中国第一套天然气净化装置工艺包。,具有储量规模大，含气面积大，气井产量高，气藏压力高，天然气组分好，勘探效益好，试采效果好等特点，这是目前我国发现的单体规模最大的特大型海相碳酸盐岩整装气藏。投产气井平均日产量为60万立方米。标志着我国天然气田的勘探开发由浅层过渡到深层。,元坝：,六、中亚C线投产，西三线西段全线贯通1、2015年年底C线相关配套设施全面建成后，中国中亚天然气管道总输送能力将达到年550亿立方米，可满足国内1/5以上的天然气消费需求，相当于每年替代0.73亿吨煤炭，可分别减少二氧化碳和二氧化硫排放0.78亿吨、121万吨。,西三线西段,