【正文】 豐富的 生物成因的氣源、油氣 藏中分離 的氣體 、煤系地層中的游離氣 溶解于水中 形成水溶氣，資源 非常豐富。 充分開發(fā)利用 煤礦瓦斯， 既可降低煤礦瓦斯災害事故，又可變害為寶，創(chuàng)造經(jīng)濟價值，前景十分廣闊。 每年采煤排放的 瓦斯 在 130億立方米以上，采煤 抽放的瓦斯 85%以上直接排空。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。 我國煤盆地后期改造劇烈、地質(zhì)構(gòu)造復雜，煤儲層 “ 三低一高 ” （ 即：低壓、低滲、低飽和、高含氣量）， 煤層氣以吸附狀態(tài)為主，生成并儲存在煤系地層中，雖然 單井日產(chǎn)量 無法與游離狀態(tài)的常規(guī)天然氣藏的高壓高產(chǎn)井相比，但具有埋藏淺、勘探開發(fā)投資少、見效快、開采持續(xù)周期長和產(chǎn)量長期穩(wěn)定等特點。 我國常規(guī)天然氣資源比較豐富，分布廣，總體豐度偏低，利用 小型天然氣液化裝置進行開發(fā)利用，具有非常廣闊的市場前景。 我國沉積巖分布面積廣，陸相盆地多，形成優(yōu)越的多種天然氣儲藏的地質(zhì)條件。 非常規(guī)天然氣：如煤層氣，礦井瓦斯，水溶氣，垃圾填埋氣，沼氣等。 燃氣發(fā)電機組是根據(jù)原料氣、尾氣資源情況和用電總需求，由專業(yè)廠家定制配套。 調(diào)壓常用的方法主要有：負壓吸氣、節(jié)流降壓、壓縮增壓等。 原料氣中的高碳 烴 類 氣體在第一 段 冷卻時提前氣液分離，可生成副產(chǎn)品 液化石油氣（ LPG）。 二、 小型天然氣液化 裝置 天然氣液化后貯存 、運輸和使用， 有著 比現(xiàn)有管道 天然氣更明顯的優(yōu)勢。 小型天然氣液化裝置適用原料氣資源有： 常規(guī)天然氣：如氣田天然氣，油田伴生氣，油氣田放空氣等。采用撬裝式模塊化結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一規(guī)格制造，現(xiàn)場對接安裝，遷建靈活，時間短。 我國是一個多煤、多氣和少油的國家。一些地方的農(nóng)作物秸稈焚燒問題已經(jīng)非常嚴重，不僅污染環(huán)境，甚至影響到飛機的降落，高速公路的車輛行駛。 間歇式干法沼氣發(fā)酵技術與濕法沼氣技術相比，有兩個關鍵的技術問題需要解決： 1）發(fā)酵初期與發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵室沼氣濃度與空氣濃度達到臨界點 15:85 時的防爆安全，需要高度安全可靠的自動控制系統(tǒng)。 5）沼氣質(zhì)量高（含硫量遠遠低于濕法沼氣，只有 50300ppm，可以不經(jīng)洗氣直接供沼氣發(fā)動機使用），發(fā)酵物出氣率高。 由于連續(xù)性干法沼氣發(fā)酵工藝太復雜、成本過高，因此未能得到推廣。 以前鄧顯良家是用液化石油氣，一家三口吃飯洗澡每個月至少一瓶，按照一瓶９０多元的價格，從１月到現(xiàn)在，沼氣就為鄧顯良節(jié)約近千元的液化石油氣費用。目前，鄧顯良家的沼氣僅限于做飯和洗澡。不僅煮飯用的燃氣爐，就連洗澡用的熱水器也用沼氣作燃料。目前，麥島污水處理廠穩(wěn)定運行，日均處理污水能力達到 萬立方米，大大地削減了前海一線海域的污染物排放量，確保了前海一線海域海水水質(zhì)，為 2020 年奧運會帆船比賽的順利舉行創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。 面對整個農(nóng)村地區(qū)和適合沼氣運用的地區(qū)，沼氣開發(fā)的市場潛力非常大，經(jīng)濟效應十分顯著。 若將厭 氧發(fā)酵技術用于處理釀酒業(yè)和其他工業(yè)部門廢液，每年則可以產(chǎn)出 900M 立方米的甲烷。甲烷占 60％一 70％，二氧化碳占 30％一 40％，還有少量氫、一氧化碳、硫化氫、氧和氮等氣體。 4. 天然氣、液化石油氣和沼氣的比較 天然氣的主要成分是甲烷，天然氣是利用空氣作助燃劑，理論燃燒溫度可達到 2030℃ 。 CO2 的液化壓力變化受溫度變化影響不?。? 飽和線的數(shù)據(jù)： 溫度 (℃ )壓力 (MPa) 在酒精發(fā)酵過程中，有大量的二氧化碳產(chǎn)生，理論上利用淀粉質(zhì)或糖質(zhì)原料發(fā)酵生成 1噸乙醇可放出 0． 956 噸二氧化碳氣體。如果不對發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳進行回收利用，不僅造成經(jīng)濟損失，而且會嚴重污染大氣環(huán)境。 液化石油氣主要成分含有丙烷、丙烯、丁烷、異丁烷、丁烯、異丁烯等低分子類；而一般經(jīng)過處理的民用液 化氣主要成分有丙烷、正丁烷及異丁烷等，無色氣體或黃檸色油狀液體、特殊臭味。 5 國內(nèi)沼氣開發(fā)和利用現(xiàn)狀 中國在厭氧發(fā)酵技術的應用方面有著一定的實踐經(jīng)驗和沼氣項目的開發(fā)建設能力。 清潔燃氣，已經(jīng)被世界公認為新世紀 可替代能源的第一選擇，沼氣資源更是由于其實用范圍大，我國能源形式短缺嚴重，生物資源豐富等綜合原因成為適合我國國情的最佳未來能源選擇。從 2020 年開始，沼氣普及工程從中央政策層面 開始加速落實到各省、市的執(zhí)行階段，是國家為解決中西部落后地區(qū)脫貧致富、改善生態(tài)環(huán)境所采取的重要舉措。為實現(xiàn)節(jié)能增效，青島光威污水處理有限公司、青島威立雅水務運營有限公司啟動了沼氣發(fā)電機組項目建設，于 2020 年 5 月順利辦理完成有關并網(wǎng)發(fā)電手續(xù)。今年１月，他聽說老婆家鄉(xiāng)廣西柳州的農(nóng)民使用廢物發(fā)酵的沼氣作燃料，效果不錯。 一年節(jié)約煤氣費近千元 一般來說，幾頭豬的排泄物倒入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，供一家三口煮飯洗澡綽綽有余，如今鄧顯良不僅自己一家用，附近鄰居也受益。 上升村委會的干部告訴記者，近年，由于部分村民將魚塘不能消化的豬的排泄物直接排入河涌，使水鄉(xiāng)到處臭氣熏天，影響古勞水鄉(xiāng)的整體形象。 新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵技術比起傳統(tǒng)的濕法技術有下述優(yōu)點： 1）自身耗能低，冬季僅耗用自身產(chǎn)生的能量 1015%。 8）建設和運營成本隨規(guī)模增長很慢，占地省，適于建設年處理可發(fā)酵垃圾一萬噸以上、年產(chǎn)沼氣 100 萬立方米以上的大型沼氣工 程。 德國巴伐利亞州是目前德國沼氣技術應用最發(fā)達的地區(qū)。 （廚余、食品加工下腳料和蔬菜運售剩余等）可發(fā)酵垃圾的數(shù)量逐年增長，在北京、上海、天 津、深圳這樣的大城市，每年的可發(fā)酵垃圾量已達幾十萬噸，不僅沒有用作肥料，反而占用了寶貴的垃圾填埋場，有些地方還造成了嚴重的垃圾填埋場爆炸隱患，并產(chǎn)生了嚴重的污水問題。 液化天然氣（ Liquefied natural gas簡稱 LNG） 是 天然氣經(jīng)過凈化處理、低溫液化后的液體天然氣，體積僅為原來的 1/625，比天然氣更清潔、熱值更高，在儲存、運輸、貿(mào)易和應用等方面更有優(yōu)勢，在 天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中， 液化天然氣將是重要的組成部分。 其流程為：原料氣 — → 凈化調(diào)壓預處理 — → 深冷液化 — → 低溫貯存 — →LNG 。 小型天然氣液化裝置液化天然氣產(chǎn)品的主要市場及用途： 主要供給 天然氣管網(wǎng)外的終端用戶、氣化站、加氣站、管網(wǎng)下游門站。 由于不同氣源和井點的 原料氣的組分、壓力是不盡相同的，為了簡化裝置和流程及降低成本，小型天然氣液化裝置分解為預處理前置模塊和定量液化模塊兩部分。 （二） 前置模塊 前置模塊是對原料氣進行凈化和調(diào)壓預處理的模塊。 其中：液體天然氣采用低溫貯罐，其容積和罐型是根據(jù)產(chǎn)液量由專業(yè)廠家定制配套。 三、 小型天然氣液化裝置 應用 天然氣一般是指存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱。 天然氣 主要組分為甲烷，通常占 90%以上，還含有一些乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的烴類，并且有少量的二氧化碳、氮氣、硫化氫、氫氣等非烴類組分。 在天然氣總資源量中預測可采 資源量為 1418萬億 m3左右。 我國煤層氣資源非常豐富，長期以來一直被作為煤礦災害氣體排放到大氣中，造成了極大的能源浪費和環(huán)境破壞。其投入產(chǎn)出效益比可達 1∶ 5 左右。 礦井瓦斯：是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。 小型天然氣液化裝置在煤 礦瓦斯的開發(fā)利用中具有獨特的優(yōu)勢，在礦區(qū) /井口就地液化瓦斯，規(guī)?？纱罂尚?，遷建靈活， 液化后的 瓦斯是一種高純度的 液化天然氣 ，具有 貯存 、運輸和使用 等多方面的優(yōu)勢 。 現(xiàn)有大量 采空區(qū)、報廢礦井 蘊藏著大量的煤礦瓦斯，可 為瓦斯開發(fā)利用提供 豐富的 資源。 目前， 水溶氣資源在我國已引起重視， 研究和開發(fā)利用已有一定程度的進展，在東部老油氣田區(qū)年產(chǎn)量已達 10 多億立方米。其甲烷含量一般約 4565%，二氧化碳約 3545%，微量成份約 1%。 小型天然氣液化裝 置在 填埋氣的 應用流程： 填埋氣 →物理分離→ 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 → 深冷液化 → 低溫貯存 → LNG 液化主要產(chǎn)品是 液化天然氣。 填埋氣液化是從源頭上減污降害，實現(xiàn)高效利用的有效途徑。目前主要是農(nóng)村戶用小型沼氣用于滿足農(nóng)村居民生活用能，采用厭氧技術處理工農(nóng)業(yè)有機廢渣廢水、禽畜糞便的大中型沼氣工程也已起步推廠，但與發(fā)達國家相比還有一定的差距。據(jù)有關資料介紹 ： 工業(yè)有機廢水和禽畜養(yǎng)殖場廢水資源量，理論上可以生產(chǎn)沼氣近８００億立方米，每年有 2 億噸秸稈露地燃燒 ,25億噸 畜禽糞便污染環(huán)境 ，相當于５７００萬噸標準煤。 （一）基本裝置 (單個 液 化模塊 )投資和運營成本 液化模塊型號 SLP2000 SLP5000 備 注 模塊液化能力 (Nm3/日 ) 2000 5000 液化模塊驅(qū)動功率 （ kw) 70 150 不含凈化、調(diào)壓 單次循環(huán)液化率 80% 80% 尾氣可再循環(huán)或作燃料 液化運行能耗 () 1 1 不含凈化、調(diào)壓 成套裝置組成 前置模塊、液化模塊、 液體貯罐、燃氣發(fā)電機組 年液化能力 （萬 Nm3） 6072 150180 生產(chǎn)天數(shù) 300360天 /年 系統(tǒng)總動力 (kw) 100150 200300 含凈化、調(diào)壓 動力燃氣消耗 (Nm3/日 ) 500800 12002000 與原料氣組分 /壓力有關 人員配備 4 4 一人值班 (四人三班倒 ) 裝置總投資 (萬元 ) 260300 450500 與原料氣組分 /壓力有關 原料成本 (萬元 /年 ) 1830 4575 ( 元 / Nm3 ) 液化成本 (萬元 /年 ) 1824 4560 ( 元 / Nm3 ) 儲運成本 (萬元 /年 ) 1824 4560 ( 元 / Nm3 ) 銷售收入 (萬元 /年 ) 120144 300360 門站 氣站售價 元 / Nm3 利稅 (萬元 /年 ) 4290 105225 / Nm3 投資回收期 (年 ) 36 25 表中計算依據(jù)： 液化成本中人員工資按人均年工資 萬元計算； 儲運成本中運費按噸公里 元計算 ,儲運損耗按 35%計算； 銷售價格比照進口 LNG 的價格計算 。 開發(fā)和利用 我國常規(guī)非常規(guī)天然氣資源，具有比傳統(tǒng)天然氣工業(yè)急增龐大的可用資源量。 即整個天然氣對外依存度提高到 40%及以上，實際上天然氣的凈缺口還將達 300600 億立方米。 （一） 產(chǎn)業(yè)鏈 小型天然氣液化裝置涉及的產(chǎn)業(yè)鏈，包括上 游的原料資源，中游凈液化加工，下游的市場消費。作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料，與汽車燃油相比， LNG 具有辛 烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發(fā)動機壽命長、運行成本低等優(yōu)點 。 階式制冷工藝制冷系統(tǒng)與天然氣液化系統(tǒng)相互獨立，制冷劑為單一組分，各系統(tǒng)相互影響少，操作穩(wěn)定，較適合于高壓氣源 (利用氣源壓力能 )。原料天然氣經(jīng) “ 三脫 ” 處理后，進入冷箱 (換熱器 )逐級冷卻冷凝、節(jié)流、降壓后獲得液態(tài)天然氣產(chǎn)品。缺點是液化率低。 （ 2）低溫液態(tài)天然氣帶壓儲存有利于裝置收率的提高 LNG 帶壓儲存，和常壓儲存相比，液化率得到一定程度的提高。 （ 2）采用高效板翅式冷箱，換熱效率高，裝置占地面積小。一些城市“氣化”以后，由于 民用氣量季節(jié)差異較大、輸氣管網(wǎng)出故障等，都會造成定期或不定期的供氣不平衡，而建設 LNG 調(diào)峰工廠（儲存氣化裝置）可以起到很好調(diào)峰