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利用天然气改善空气质量 第二期USTDA中美页岩气培训班 2016年3月30日 – 4月1日 威廉.利思 燃气输送和消费总经理 美国燃气技术研究院 2利用天然气改善空气质量的契机 天然气在所有应用领域都能够带来空气质量的改 善 ─住宅和商业 ─制造业 ─电力行业 ─交通运输 更严格的排放标准，区域空气质量治理项目，以 及鼓励政策都是推动改善地区空气质量的可选措 施 3美国城市空气质量的挑战 加州洛杉矶市 臭氧浓度下降将近40% 颗粒物排放减少45%以上 这些成果通过以下措施取得: ─更严格的排放标准和控制 ─鼓励政策 ─用天然气和可再生能源取代煤 炭和柴油/燃料油 4中国大量煤炭消费造成的环境问题 中国多年的经济快速增长一直依赖于煤 炭 煤炭消费具有多重社会影响: ─本地空气质量: 氮氧化物/臭氧 颗粒物 硫化物 其它污染物（例如汞） ─矿井安全 ─铁路和公路运输压力 5住宅和商户对天然气的高效 利用 ? 室内供热 ? 热水供应 ? 烹饪设备 ? 烘干 相比电阻设备，大气排放低 并且一次能源消耗少 天然气在制造业的应用 ? 化学和石油化工 ? 炼钢 ? 玻璃和水泥 ? 木浆和造纸 ? 电子设备 ? 食品加工 通过减少煤炭和燃料用的使用改善空 气质量 高效清洁的天然气发电 ? 燃气轮机联合循环电厂 ? 热电联产(CHP)系统 通过减少煤炭使用改善 空气质量 天然气动力机动车 ? 普通公路车（巴士， 卡车） ? 非公路车（铁路， 矿区） ? 水运 通过减少柴油和燃料油 的使用改善空气质量 6住宅和商业天然气直接消费 发电和输电过程产生大量能源损耗和空气污染 燃气直接消费比电阻加热更加高效 7天然气是美国本土制造业首选能源 主要应用领域：化工，石油化工，炼钢，食品加工，木浆及 造纸，玻璃制造 锅炉 工艺 加热 8天然气在化工和石油化工领域的应用 天然气能够在中国的化工和石油化工行业起到重要的角色 ；可以取代基于煤炭或石脑油的工艺流程 ─ 甲烷可作为化工原料 ─ 工艺加热 ─ 生产蒸汽 9超低氮氧化物工业燃烧器 超低氮氧化物（低于30ppm）天然气燃烧器 ─为南加州等高臭氧浓度区域设计的超低氮氧化物燃烧 器（低于9ppm） 应用于锅炉，钢回火处理，热加工燃炉，炼油工艺加热器 ，玻璃燃炉，等等 ALZETA CSB 超低氮氧化物工业燃烧器 (锅炉) 宝尔非超低氮氧化物预混燃 烧器 (工艺加热，锅炉) 天时PrimeFire 400低氮氧化物, 高光度燃烧器 (玻璃制造，等等) 10 玻璃制造和可燃气燃烧 高温燃炉 ─ 富氧空气分级 ─ 高光度燃烧器 (天时PrimeFire 400) ─ 应用于玻璃制造和其它高温工 艺 ─ 利用超低氮氧化物燃烧技术将 排放降至最低 11 高炉注气 天然气可以用来帮助减少炼铁高炉能源和化学 原料消耗 12 MIDREX直接还原铁(DRI)工艺 13 天然气发电厂 高效联合循环燃气轮机电厂可以达 到50-60%的效率（低热值） ─ 单循环效率约为38-45% 天然气与先进燃烧技术以及排放控 制技术同时使用，可极为有效地降 低氮氧化物的排放 更新，更灵活，更迅速的燃气轮机 允许负荷跟踪 灵活的，高升载率燃气轮机 图片来源：GE 14 由煤炭转向天然气的主要减排效果 公斤CO2/千焦 煤炭 88.1 天然气联合循环 50.3 排放降低率 43% 1. 发电技术绩效优势 2. 燃料特性优势* 天然气发电技术和燃料因素可使每度电减少55-63%的二氧化 碳排放 使用天然气也明显改善本地空气质量 –降低臭氧，颗粒物， 和二氧化硫的浓度 *根据煤种的不同会有相应变化 效率 煤炭 ～35-40% 天然气联合循环 ～50-60% 效率增加率 ～40-50% 15 天然气共燃和再燃技术 利用天然气作为煤炭锅炉内的附 加燃料减少排放 ─更少的氮氧化物，硫化物。颗粒物 ，和二氧化碳排放 ─再燃技术可获得50-60%的氮氧化物 减排量，同时取代10-20%的煤炭燃 烧 ─可季节性或临时性使用 美国Breen能源方案公司是共燃和 再燃技术的供应商之一 16 天然气热电联产(CHP)系统 现场CHP系统效率可达 60-80% 为工业活动提供热能（ 例如：热水，蒸汽，工 艺加热，等等） 比基于煤炭的系统更高 效更环保 燃气发动机 燃气轮机 燃料电池 微型轮机 17 天然气作为交通运输燃料 公路运输 巴士 垃圾车 轻型卡车 警车/出租车 大型卡车 小轿车 天然气动力汽车或者双燃料（柴油/天然气）动力系统 18 天然气作为非公路运输燃料 水运 铁路 采矿/油气开采 材料搬运 水运 驳船 渡轮 货轮 铁路机车运输 货运 客运 调车机车 采矿/油气开采 石油天然气钻机和材料 搬运（水，砂，管道， 等等）