燃气输配绪论课件.ppt
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1、1,城市燃气输配,燃气工程系 2016.3,2,课程范围,3,课程任务,掌握燃气输配系统的构成和基本理论会进行燃气管网的水力计算、水力工况分析及技术经济计算理解调压器、压缩机、储罐等设备的工作原理,了解液化石油气储配站的功能能够进行城市燃气管网规划设计能够进行燃气输配系统中各种设备的选型计算及各种场、站的设计,能从事燃气输配系统的施工及管理工作。,4,学习方法,专业限选课多媒体教学笔记,5,绪 论,人类能源发展历史燃气在国民经济中的地位与作用城市燃气工业的发展历史天然气的应用特点城市利用天然气规划情况天然气与我国城市燃气发展我国燃气输配系统的现状与前景迎接城市燃气事业发展的思路,6,人类对能源
2、的利用大致经历了三个阶段:1、以柴薪为主要能源的时期 18世纪以前,人类的生产和生活处于低水平发展中,柴薪贯穿了日常生活的方方面面。2、以煤炭为主要能源的时期 18世纪中后期,进入以煤为主的“煤炭时代”。3、以石油、天然气为主要能源的时期 2007年,在世界一次能源消费总量中,石油占35.6%、煤炭占28.6%、天然气占25.6%。根据国际能源研究所预测:21世纪前50年,将会进入以天然气为主的时期。,一、人类能源发展历史,7,二、燃气在国民经济中的地位与作用,燃料通过燃烧而获得可利用热能的物质,燃料是人类文明发展的基础。形态固体、液体、气体燃料来源天然燃料、人造燃料全球应用最为广泛的三大燃料
3、:煤、石油、天然气目前世界一次能源的三大支柱,8,1、燃气的优越性,使用方便;燃具燃烧完全,热效率高,节约能源,易调节控制;燃烧后有害气体少,无残渣,有利于环保;通过管道送至用户,减轻交通运输量,方便又可靠;工业生产,可改革工艺,提高产品质量产量,利于生产自动化,降低工人劳动强度,提高劳动生产率。,9,作为民用燃料,能改善家庭环境卫生,节约时间,使人们能从繁杂的家务劳动中解放出来;可用于发电、燃气透平机、内燃机、燃气空调及作为汽车燃料。实现城市燃气化,是建设社会主义现代化城市的一个重要方面。,1、燃气的优越性,10,2、地位与作用,我国煤炭资源总量列居俄、美之后,属世界第三位。而我国煤炭生产量
4、和消费量却位居世界第一。世界上一些经济较为发达的国家,无论其油气资源丰富与否,都早已摒弃了以煤为主的能源结构和能源消费模式。但目前在我国,煤炭资源的消费还占有绝对的优势。,11,世界能源消费结构,我国能源消费结构,12,另据统计,世界人均石油消费量是中国的4.2倍,天然气消费量是中国的21倍,而中国煤炭的人均消费量却超过世界平均水平。所以说,目前我国能源产业结构极其不合理:能源消费中煤炭比例偏大,是环境污染的主要根源。目前,从环保角度来讲,我国能源结构调整的大方向应逐渐以高效清洁型能源替代低效污染型能源。也就说应大力发展城市燃气尤其是以天然气为主的燃气事业,普及气化率,逐步降低煤炭消费在能源结
5、构中的比例。,13,三、城市燃气工业的发展历史,燃气工业源于以煤制气为主的城市国家,始于1812年,最早在欧洲,1792年英国机械工程师威廉麦达克发现。很快就发展到北美和其他国家;19世纪中叶后,亚洲的少数国家也开始起步;当时的规模很小,用户主要是民用、商用以及很少量的工业,集气源、储气、输配、和应用为一体,形成一条工业链,称为城市燃气,在城市生活中发挥着越来越重要的作用。进入20世纪后,气源结构发生了很大变化,天然气迅速发展。如1900年美国天然气占国内能源总量的3.2%,1962年已达到34%,1963年美国使用天然气的用户占美国燃气用户的95%。,14,二战后,前苏联开始建设长输管线,天
6、然气工业迅速发展。20世纪70年代,欧洲由于北海气田的发现,天然气工业也加快发展,经过近半个世纪的建设,也形成了强大的天然气工业。与此同时,城市燃气也完成了由人工燃气向天然气的转换工作。天然气在世界一次能源中的比例已达到24%,形成了以天然气为主要气源的供气系统。,三、城市燃气工业的发展历史,15,中国燃气发展历史(起步早,发展晚),我国是世界上开采利用天然气最早的国家。早在西周时期,我国人民就已经发现天然气在水面燃烧的现象,据成书于西周时期的 易经记载:“上火下泽”,“泽中有火”;战国李冰在四川兴修水利钻凿盐井时发现天然气,当时称之为火井;在公元一、二世纪,四川人民火井煮盐技术已很纯熟,至今
7、四川自贡市仍有一座盐业博物馆,见证着火井的辉煌。十九世纪中后期,真正起步。,16,煤制气时代,1862年5月31日,香港中华煤气有限公司在英国注册成立并在香港开业。第二年就在香港维多利亚港畔建成日产3400米3的煤制气装置,生产的煤气供港岛500盏街灯照明,开辟了香港地区煤气发展的事业。,香港历史最悠久的公用事业机构,规模最大的能源供应商之一,企业管理和营运均达到世界级水平。过去140多年来,煤气公司与时并进,与香港一起成长,由初期供应煤气用於燃点街灯,发展到今天在大中华能源行业领先同侪。核心业务包括生产、输配及营销煤气、销售煤气炉具,以及提供全面售後服务。公司在香港的供气网络管道全长逾3,4
8、00公里,为超过169万客户供应煤气。1994年开展中国内地的燃气项目。目前,公司在内地共有逾100个项目,包括城市管道燃气项目、上、中游项目、自来水供应与污水处理、天然气加气站及新兴环保能源项目等,业务遍布全国19个省、直辖市和自治区。,17,1865年英国商人在上海筹办了“大英自来火房”公司,才开起了中国人利用煤气的历程,但发展极为缓慢。1907年至1943年的36年间,日本商人在东北地区建成了大连、抚顺、鞍山、沈阳、丹东、长春、锦州,哈尔滨八家煤气公司,为中国城市煤气事业的发展打下了良好的基础。解放之后,燃气工业获得新生,进入老百姓家中。1958年之后,随冶金工业的发展,焦炉煤气得到第一
9、次大规模发展;同时,在机械、化工、轻工及建材等工业中,建造了大量的发生炉及水煤气炉,制造气化煤气。,18,多气源时代,从1965年至1997年的32年间为中国的多气源时代。1965年第一座液化石油气灌装厂在北京西郊建成投产;1965年第一套具有工业规模的重油裂解制气装置投入生产。1966年东北地区的抚顺、沈阳、哈尔滨相继建立起液化石油气灌装厂。后来又开拓了重油制气、石脑油制气,使中国城市燃气的发展进入了多气源时代。尤其80年代至90年代初期,由于国内各大油田的开发及炼油工业的发展,液化石油气得到极快发展,其使用范围已从城市发展到乡村。,19,天然气时代,从1997年至2025年的30年左右,为
10、天然气转换阶段。20世纪90年代末-21世纪初叶(1997年),以陕气进京为代表的天然气供应标志着城市燃气进入了一个新的时代天然气时代。2001年“西气东输”工程的全面铺开更是将之推向了高潮。近十几年,东南沿海大规模引进国外液化天然气项目。另外,引进国外天然气项目也全面铺开。,20,国家计委委托国际工程咨询公司在北京召开的“城市燃气发展及对策研究会”上明确指出:“大力发展天然气,积极推广液化石油气逐步改造和限制煤制气的方针”。所以从目前来看:人工煤气的发展的势头在减弱,比例减少,液化石油气目前仍占有较大位置,而城市燃气中天然气的比重,将会有较大的提高。,21,四、天然气的应用特点,1、高热值的
11、气体燃料,2、清洁燃料,由于天然气的主要成份是甲烷,较之其他烃类燃料其碳氢比最小,因而完全燃烧性能更好,燃烧空气需要量小,燃烧温度较低,烟气中的CO2,NOx产量最少。,天然气热值随来源不同,热值介于3235MJ/m3之间,属于高热值燃气。较之固体燃料与液体燃料,应用技术最为简单。由于扩散性好,易于与空气混合,更接近完全燃烧,因而燃烧效率高。例如对发电,燃料的热效率分别为:天然气50%,煤4044%。,22,23,3、安全性好,不存在CO有毒成分 天然气的爆炸极限(5%15%体积);比人工煤气的爆炸极限(6.5%36.5%体积)更窄。天然气与空气的比重小于1,而液化石油气的比重大于1,而一旦泄
12、露到空气中,天然气易于在空气中稀释消散,因而危险性较小。,4、易于运输与储存,天然气物性使得在技术上能将其转变为液态、固态或气固相形式进行储存和运输。使储运方案除了按气态进行外,存在更多的安全性和经济性的比较和选择,从而扩大了天然气的应用领域。,24,天然气是一次能源,而其他气体燃料都是经过加工的二次能源。因此天然气在竞争上具有竞争的优势。在用户端得到相同热量时他们之间的价格关系大约为:天然气:液化石油气:煤制气=1:1.4:1.1,6、天然气资源丰富,5、经济性好的一次能源,按现有探明率和潜在的可采储量约为260万亿m3。按目前的生产水平,足可供持续生产100年。除常规天然气资源外,还有储量
13、更大的非常规的天然气资源(在世界深海中蕴藏着丰富的天然气水合物)。从而为天然气工业的应用发展提供了有力的保障。,25,非常规天然气资源,天然气水合物赋存于海底沉积物和陆地冻土带中,是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的。在标准状况下,1单位体积的天然气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体。美国地质调查局经过多年调查研究认为,天然气水合物将成为本世纪的一种主要能源,是能源的“一个新领域”。按保守估计,“全世界的天然气水合物形式存在的碳的总量是地球上已知化石燃料(包括煤)中碳含量的2倍”,“谁掌握天然气水合物的开采技术,谁就可以执21世纪世界能源之牛耳。”,26,天然气水合物藏的开采会改
14、变它赖以赋存的温度、压力条件,引起天然气水合物的分解,因此,在可燃冰的开采过程中如果不能有效实现对温压条件的控制,就可能引发一系列环境问题,如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌等。”目前全世界对可燃冰的研究大都处于科学勘探层面,尚未进入实质性商业开发阶段。中国在青海省祁连山南缘永久冻土带成功钻获“可燃冰”,27,五、城市利用天然气规划情况,规划供气原则 规划年限 近中期规划情况,28,接近资源地及输气干线的沿线城市,输气干线沿线的直辖市、省会城市、大型城市、旅游城市是规划的重点气化城市。沿海缺能,经济发达以及对天然气价格承受能力较高的地区和城市。环境污染严重的城市。,1、城市利用天然气
15、的规划供气原则,总原则:贯彻国家能源和环保政策,充分利用优质、高能、低污染的天然气资源,努力提高天然气在城市能源中所占的比重。,29,1、城市利用天然气的规划供气原则,城市天然气利用的发展规模和速度,应与经济发展和人民生活水平的提高相适应。并应考虑全区域的能源利用,天然气对城市建设以及区域经济发展的关系和影响。多方面发展城市天然气各种形式的用户,充分扩展城市天然气的用气市场。优先保证城市居民的用气,尽可能地注意工业和公建等用户的发展。,30,2、规划年限,近期规划:20002005年中期规划:20062010年远期规划:20112020年,31,3、近中期规划情况,西气东输 国外天然气管道工程
16、进口LNG 近海气登陆煤层气开发,32,西气东输,“西气东输”从广义上讲,是将我国西部的大气田,即陕甘宁、四川、青海、新疆气田蕴量丰富的天然气,经长输管线输送到需要天然气能源的东部市场。到1999年底,西部地区累计探明的天然气储量已超过1.57亿m3(川渝气区5787 m3,陕甘宁气区3415亿m3;青海气区1472亿m3;新疆气区5043亿m3),并且随着天然勘探开发的进一步投入,天然气探明资源逐年将会有较大的增长。对大规模的“西气东输”提供足够的资源保证。,33,塔里木盆地轮南-上海的管线,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4200公里,管径
17、1500mm,主要包括:塔里木盆地轮南-上海(西气东输一线)、柴达木盆地涩北-西宁-兰州、四川忠县-武汉、陕甘宁北京、西气东输二线、川气东送。,34,柴达木盆地涩北-西宁-兰州的管线,管线全长950公里,年输气能力20亿米3。向西宁、兰州地区供气,四川忠县到武汉的管线,忠县到武汉的主管线,全长783公里,管径711mm,年输气能力30亿米3。主要供湖北、湖南省用气,中远期部分供江西省。,35,扩大陕气的供气范围,在已建成的陕京管线上,增建加压站,提高输气压力,将原输气能力由20亿米3 年,增加到30亿米3年,增供10亿米3 年。供应河北、山东两省,保证对北京的供气量。向宁夏和内蒙古延伸供气,3
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