民用液化天然气的燃烧特性研究.doc

民用液化天然气的燃烧特性及CO2排放研究 摘要：本文对不同产地的液化天然气（LNG）在最常用的嵌入式和台式灶头上的燃烧特性进行了系统的研究，在炉灶的额定功率范围内分别对炊事过程中的大、小火进行了测试，测试结果表明，尾气中主要含有CO2、H2O、N2、O2和极微量的CO，我们的碳平衡计算结果认为LNG基本完全燃烧，碳氧化因子接近1，发热量根据GB /T 11062-1998进行计算，在此基础上得到LNG在民用过程中的碳排放系数在53KgCO2/GJ左右。 关键词：液化天然气，民用燃气灶，燃烧特性，碳氧化因子，碳排放系数 1. 前言 全球气候变化可能是人类面临的最大挑战，而气温升高的原因在于温室气体排放量的增加，尤其是CO2排放的增加。为应对全球气候变化，其根本目的是控制CO2排放总量。然而，在面临减排压力的同时，我国城市的现代化正在加速进行，这意味着大规模城市基础设施建设需求的增长，温室气体排放无疑持续增加。城市燃气与城市自来水等设施一样，成为基础设施不可缺少的组成部分。发展城市燃气，尤其是以天然气作为城市燃气主要气源，能够取得显著地节能环保效果，获得良好的社会效益。以民用燃料的实际使用状况进行分析，不同燃料的热能利用率相差很大。天然气在提供相同供热量的条件下，CO2、SO2、NO、粉尘等排放最小的燃料。因此，天然气又被称为绿色燃料。 大规模的天然气的供气方式有两种: 管道输气和液化天然气( LNG) 运输。采用LNG 运输可使远洋天然气贸易成为可能，是解决海洋、荒漠地区天然气利用的有效方法; 同时, LNG 输送成本仅为管道输送的1/ 6~ 1/ 7, 可减少由于气源不足铺设管道而造成的风险, 且液化前的净化处理使其成为洁净燃料。如新疆广汇能源利用小型LNG瓶组站，可以为区域集中度在300户以上的居民区或用气单位解决生活用气问题，被称为LNG分布式能源供应模式。广汇在国内创造的这种分布式LNG能源供应模式与管道供应天然气模式相比，具有投资小，建设期短，受地理和经济条件等因素限制少，供应方便灵活等优点，可以较好地解决管道天然气无法解决的偏远地区居民使用天然气的问题，广汇分布式LNG能源供应模式作为对管道天然气供应模式的重要补充，现已受到国家能源局高度认可，被列入“国家能源发展十二五规划”。 天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。液化天然气正以每年约12%的速度增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。从中国的天然气发展形势来看，天然气资源有限，天然气产量远远小于需求，供需缺口越来越大。尽管还没有形成规模，但是LNG的特点决定LNG发展非常迅速。随着国家对能源需求的不断增长，引进LNG将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。中国对LNG产业的发展越来越重视，中国正在规划和实施的沿海LNG项目有：广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、辽宁等，这些项目将最终构成一个沿海LNG接收站与输送管网。 随着城市燃气工业的迅速发展，新气源不断出现，多气源共存的局面将在比较长的时期维持下去。不同气源的组分、热值、燃烧性能各不相同，同种燃气的组分、特性在供气过程的不同时间也是变化的。同时城市新的民用燃气炉具不断出现，对于某一特定种类炉具，它仅能适应一定范围燃气燃烧特性的变化。因此，为了保证燃气炉具在燃气特性允许变化范围内正常运行，必须对不同燃气的燃烧特性予以分类和限制，以保证城市燃气炉具及设备具有较好的通用性。为了保证燃气炉具产品性能稳定,我们对不同产地的液化天然气（LNG）在民用灶头上的燃烧特性进行了系统的研究，整个燃烧过程分别在最常用的嵌入式炉灶和台式炉灶上进行，在炉灶的额定功率范围内分别对炊事过程中的大、小火进行了测试，为LNG在民用过程中的应用状况提供第一手资料. 2. 实验 2.1 LNG的采集 LNG分别在绿博燃气公司的淄博杨寨LNG气化站和深燃公司的泰安道朗镇LNG生产厂进行采集。由于液化天然气温度太低，一般容器不易应用，鉴于民用液化天然气是将LNG气化后使用，我们所取气体为LNG气化后的样品，所用容器为新购买的民用液化气罐，所取气体压力为0.5Mpa。淄博杨寨LNG外购于河南中原绿能。 2.2 LNG的燃烧及尾气的捕集 LNG的燃烧分别在美的牌嵌入式QL300 和 T299AX台式炉灶上进行，炉具额定功率分别为4.2KW和4KW，使用压力为2000Kpa。尾气收集装置主要包括尾气收集罩，冷却系统，干燥系统，抽气系统和流量测定系统。收集罩用不锈钢板做成放于民用炉灶的上方，与炉盘之间有5cm左右的间隙，有利于空气的进入，能够使天然气充分燃烧。冷却罐放于灶台之上，有冷却水能够出入，以降低燃