【行业常识】天然气简史之一：基础知识概览

天然气的燃点为550-645℃，爆炸范围为5%-15%，常压气态密度小于空气。另一种常见民用燃气——液化石油气气态密度大于空气。故在发生室内燃气泄漏时，天然气向上升，易于扩散，安全性好于液化石油气。

天然气的高位热值在32-46 MJ/Nm³之间，实际应用中更关注可有效利用的低位热值，常见范围在8200-9000 Kcal/Nm³之间。因LNG杂质较少，一般其热值高于管道气。

表2是常见燃料低位热值比较，前三种气态燃料的单位是Kcal/Nm³，其他固态、液态燃料的单位为Kcal/kg。

表2 常见燃料低位热值

（资料来源：博轶咨询）

天然气在化石能源中具有明显的环保优势。据国家发改委、能源局发布的《天然气“十三五”发展规划》中的数据：发电和工业燃料上天然气热效率比煤炭高约10%，天然气冷热电三联供热效率较燃煤发电高近1倍；天然气的二氧化碳排放量是煤炭的59%、燃料油的72%；大型燃气-蒸汽联合循环机组二氧化硫排放浓度几乎为零，工业锅炉上二氧化硫排放量天然气是煤炭的17%、燃料油的25%；大型燃气-蒸汽联合循环机组氮氧化物排放量是超低排放煤电机组的73%，工业锅炉的氮氧化物排放量天然气是煤炭的20%；粉尘和固体残留物排放为零。与等热值煤炭相比，每新增1亿方天然气，每年至少可减排二氧化碳约43万吨、氮氧化物约25万吨、二氧化硫约0.47万吨。

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其他常见城市燃气气源简述

除天然气外，我国常见城市燃气气源还有以下三种：

1 液化石油气（LPG）

液化石油气是在石油开采和炼化过程中的副产品，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，习惯称为C3、C4。这些碳氢化合物在常温常压下为气态，当加压或降温时，很容易变为液态，液化后体积缩小约为原体积的1/250。目前我国城市供应的液化石油气主要来自炼油厂，包括国产和进口。20世纪80、90年代到本世纪初，液化石油气是我国应用最为广泛的城市燃气气种，以“煤气瓶”的瓶装形式为主，亦有少量城市用小区瓶组站气化后管道入户供气。2004年后，随着天然气在全国逐渐普及，液化石油气也逐步退出城市燃气的主力舞台。目前，主要是在未通天然气城市、已通天然气城市的老旧小区、中小餐饮等领域仍在应用。

2 人工煤气

人工煤气是以煤或石油系产品为原料转化而得的可燃气体。曾经作为城市燃气主气源的常见种类有：焦炉炼焦副产的高温干馏煤气（俗称焦炉气、高炉气）、以纯氧和水蒸气作气化剂的高压气化煤气（俗称水煤气）、以石脑油为原料的油制气。随着天然气普及，目前人工煤气已基本退出历史舞台，仅在个别大的焦化厂附近有少量焦炉气还在使用中。

3 生物气（沼气）

生物气指用农作物秸秆、人畜粪便、垃圾等有机物质发酵生成的可燃气体。一般含甲烷约60%、二氧化碳约35%、少量氢气和一氧化碳。国家将生物气列为可再生能源，鼓励发展，但受制于原材料收集、经济性等因素制约，离大规模商业化应用还较远。

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天然气生产工艺概述

天然气的生产工艺可以分为开采和输配两大环节。

1 开采环节

开采主要分为井口采气、集气、净化处理等环节。天然气勘探开发主要为地震勘探（探究底层形态、构造特点、含油含水特征等信息），该环节通常与原油勘探同时进行。采收环节，纯天然气气藏需要注入其他气体或液体将天然气挤压出，原油伴生气则还需在该环节进行油气分离。井口气经过汇集后进入天然气净化处理厂，经过除尘、脱水、脱硫和去除二氧化碳等杂质组分后即可作为成品天然气出厂，打入出厂管线，进入输配环节。图1是气态输配全流程的示意图。

图1 天然气生产和输配流程示意图

（资料来源：《燃气输配（第四版）》）

如是以液化天然气的形式大量出口，比如澳大利亚的气田，则在净化处理环节后增设液化工厂，在常压下通过低温技术将天然气液化，然后装船运出。到达目的地后，液态进入接收站，可气化进入长输管线输出，也可液态灌装槽车运输到终端使用地后再气化。

2 输配环节

天然气和电力的产业链条极为相似，如图2所示：都分为供应侧、中间输配、客户侧三大环节；输配都按照压力等级分为国家输网、地方输网、终端配网三大块；都是供应侧升压后高压输送、终端再降压使用（电力叫“变压器”，天然气叫“调压箱”）；连“输配”这个术语的用法和含义都是一样的。

图2 天然气和电力输配系统比较

（资料来源：博轶咨询）

天然气输配系统可分为国家长输管线（以下简称“长输管线”）、省内输气管线（以下简称“省网”）和城市燃气输配管网（以下简称“城燃管网”）三大环节。

长输管线指跨省输送天然气的管线，压力等级一般在6-10MPa之间。主要由中石油、中石化投资建设和运营。

省网指某省内的天然气输送管线，压力等级和长输管线一致，个别支线有4MPa的。主要由各省网公司投资建设和运营，省网公司一般为省属国企控股，部分省网三大油参股。

城燃管网指某城市范围内的天然气输配管网，压力等级细分为高压A 2.5-4MPa、高压B 1.6-2.5MPa、次高压A 0.8-1.6MPa、次高压B 0.4-0.8、中压A 0.2-0.4MPa、中压B 0.01-0.2MPa、低压 0.01MPa以下等七个等级。

客户侧，居民供气一般采用“低压入户”，压力不大于3.5kPa；工商客户多用中压供气。

城燃的高压和次高压管道构成城市输配系统的外环网和主干网，除输气功能外，兼有一定储气能力。电厂等大客户多为高压或次高压专线供气。城燃管网常见环形管网和枝状管网，环形管网供气安全性优于枝状管网。

天然气管道，在野外和城区都是埋地敷设，很少地面或架空敷设。客户红线范围内有地上管网。

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终端利用类别和优先顺序

国家发改委颁发的《天然气利用政策》（2012版）将天然气的终端用途分为城市燃气、工业燃料、发电、化工和其他用户共五类，并规定了天然气利用的优先顺序。

1 常见用途分类

城市燃气包括：城镇居民炊事、生活热水；公共服务设施；天然气汽车；集中式采暖用户；燃气空调；分户式采暖用户等。

工业燃料包括：建材、冶金等工业窑炉或锅炉用户。

天然气发电包括：调峰电厂、热电联产、分布式能源项目、煤层气发电项目等。

天然气化工包括：以天然气为原料制氢、合成氨、制氮肥、制甲醇等。

其他用户包括：运输船舶、城镇应急和调峰储存设施等。

2 优先顺序

优先类：几乎所有城市燃气类别；可中断工业燃料用户；可中断天然气制氢项目；天然气分布式能源项目；船舶用气；城镇应急调峰设施；天然气热电联产。

允许类：除优先类、限制类、禁止类之外的应用领域，包括：所有类别工业燃料客户；不可中断天然气制氢项目；大部分天然气发电项目。

限制类：全部为天然气化工类，包括：合成氨；以甲烷为原料小宗碳一化工项目；氮肥项目。

禁止类：陕、蒙、晋、皖等十三个大型煤炭基地所在地区建设基荷燃气发电项目；制甲醇项目。

优先顺序可以总结为：优先保民用公福等城市燃气，化工类几乎都是限制和禁止类，交通用气、工业燃料和天然气发电类项目都是允许的。

3 两大应用方式

前述所有应用都可以归结为两大应用方式：

天然气作原料仅存在于天然气化工领域，通过让甲烷发生化学反应，生成合成氨、甲醇等化工产品，主要产品为化肥。历史上，天然气化肥厂主要是消化无法利用的油田伴生气。化工行业对气价承受力弱，超过1元/方就无法承受。随着天然气作为燃料的需求快速增长，除制氢外，国家现在已不再批准新建天然气化工项目。

天然气作燃料是目前主要应用方式，除非有特别说明，本文对天然气的讨论都是基于燃料用途而言。

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小结：天然气的优点

天然气是最清洁的化石能源。其燃烧后主要排放物为二氧化碳和水，粉尘和固体残留物排放为零。等热值下燃烧天然气，二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫的排放量分别是煤的50%～60%、10%、1/682，分别是石油的70%～75%、20%、1/389。

天然气是高效能源。发电和工业燃料上天然气热效率至少比煤炭高约10%，天然气分布式能源效率较燃煤发电高近1倍。

天然气是安全性较高的能源。因其密度小于空气，在发生泄漏时更易扩散，且无毒，安全性优于液化石油气等其他气种。

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资料来源：天然气新时代，作者杨常新，如需转载请标明出处及作者。返回搜狐，查看更多