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摘要：根据天津市天然气利用现状及发展方向，科学地论证天津市天然气利用的优势领域和发展前景，以及给天津市环境带来的节能减排效益，为天津市能源结构调整、创建环保城市，提供理论依据。
关键词：天然气、利用领域、节能减排、效益
Abstract: according to the status quo and development direction of natural gas utilization demonstration of Tianjin city, Tianjin city, take advantage of natural gas field and the prospect of the development of science, and brings to the Tianjin municipal environmental energy-saving emission reduction benefits, to adjust energy structure, Tianjin city to create environment-friendly city, and provide a theoretical basis.
Keywords: natural gas, utilization, energy-saving emission reduction, efficiency
中图分类号：U473.2+4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、天津市天然气利用现状
1.1 天然气气源发展现状
天然气供应共有大港油田、渤海油田、华北油田、陕京线（港清线/港清复线）4个气源，其中又以陕京线（港清线/港清复线）天然气为主导气源，其余三个气源为辅助气源。以上气源通过已建成的永清、汪庄子、大张坨、西青、滨海、大港等8个门站从东、西、南三个方向向天津市供气。2010年天津市天然气4个气源总供应量为19亿立方米。
1.2 天津市天然气用户情况
天津市天然气主要用于居民、公共服务设施生活用气及工业用气；燃气供热、燃气发电、燃气分布式供能系统、燃气汽车等领域用气发展慢、比重低，未能够进一步充分发挥天然气作为高效、清洁燃料的节能效应和环保效应。
2010年天津市天然气用气量达到19亿立方米。其中，居民用气量为3.35亿立方米，约占总用气量的17.6%；商业用气量为2.88亿立方米，约占总用气量的15.2%；工业用气量为11.15亿立方米，约占总用气量的58.6%；汽车用气量0.44亿立方米，约占总用气量的2.3%；采暖制冷用气量为0.5亿立方米，约占总用气量的2.6%；发电用气量0.7亿立方米，约占总用气量的3.7%。各类用户天然气所占比例如图1-1：
图1-1各类用户天然气所占比例示意图
截至2010年底，天然气用户达到 253万户，其中居民用户252万户，商业用户1.05户，工业用户969户。天然气汽车总数达到4077辆，天然气供热面积87万平方米，天然气电厂1座。
1.3 与其它城市比较
2010年，天然气占天津市一次能源消费比例的比重为5%，低于同期其它三个直辖市上海7%、北京12%、重庆14%的水平。
图1-22010年直辖市天然气占一次能源比例
2、天津市天然气利用领域发展原则及目标
2.1天津市“十二五”末天然气需求
“十二五”末，天然气年需求量达到128～164亿立方米，年均增长率为47～54％。其中，居民用气量6.1亿立方米，商业用气量5.4亿立方米，采暖和空调用气量17.4～15.7亿立方米，汽车用气量3.3亿立方米，工业用气量31.8～41.7亿立方米，燃气发电（含分布式能源）用气量63.97～91.75亿立方米。
2.2天津市天然气利用发展原则
天然气利用和用户发展应根据国家的能源利用方针和政策、城市总体规划以及天津市的实际情况，遵循以下发展原则：
一、保障和优先发展居民生活用气和公共服务设施等商业用气。城乡统筹发展，提高各新城、中心镇气化率。对天然气管线已到达或距离天然气管线在经济合理范围内的城镇地区，积极推进管道天然气建设；在天然气管网暂时覆盖不到的城镇及部分农村地區，积极发展利用压缩天然气区域供气站供气。
二、稳定发展工业用户，改善城市燃气用气结构。工业领域高额、稳定的基础性用气负荷是燃气市场开拓和发展的重要支撑，同时对城市燃气的日常调峰调度有重要的积极作用。对于工业用户，应优先考虑原来使用煤、油作燃料的工业企业，用气后能显著提高产品质量、降低劳动强度、增加经济效益的企业，以及对城市燃气调峰调度和安全储备有利的协议可中断供应用户。
三、大力发展天然气汽车，积极鼓励天然气分布式能源等高效化项目。随着机动车保有量的迅速增加，天津市的大气污染已经成为煤烟与机动车尾气混合型污染。天然气作为一种交通工具的清洁燃料，可有效改善燃油机动车辆尾气排放带来的城市大气环境污染问题，还可与燃油供应形成互补，提升能源供应的多样性和可靠性。天然气分布式能源供应系统利用实现了能量梯级利用，提高了天然气的综合利用效率，同时也提高了区域电力供应的经济性和安全性。
四、有计划地发展季节性用户和可中断用户，提高用气低谷时段的天然气利用率。此类用户包括直燃空调用户、燃气动力空调用户、季节性工业用户等，具有低谷季节用气或可中断供应的特点。发展此类项目可以降低天然气消费的季节峰谷差，优化天然气用气结构，对城市燃气输配系统的削峰填谷和调峰调度有积极作用。
五、根据全市环境保护需求，适度发展天然气热电厂和燃气供暖项目，包括燃煤热电厂、供热锅炉的煤（油）改气项目、热网未覆盖地区的燃气供热或过渡采暖热源等。该领域的用气负荷为季节性负荷，增加了冬季用气的高峰负荷。考虑到燃气供热的经济成本，在发展供热用户时应有一定的财政鼓励措施作保障。
六、有计划的发展天然气调峰电厂。在电网中建设一定容量的燃气电厂，对优化电源结构，提高电网调峰能力，改善电网运行的可靠性、灵活性，减少污染物排放是十分必要的。燃气调峰电厂作为特大型的协议可调节用户，对于城市天然气的削峰填谷和调峰调度有重要作用。
3、天津市天然气利用节能减排效益
3.1 各类用户采用天然气的节能减排效果
一、 居民和商业用户
城市居民用户和商业用户是城市燃气供应的基本用户。分散于千家万户和城镇各个角落的小煤炉和烟囱，是城市燃煤污染的主要污染源。小煤炉的热效率较低，只有15%-20%，并且污染严重。根据测算，居民分散燃烧1吨煤，产生的烟尘量是工业集中燃烧烟尘量的2-3倍，其中飘尘是工业的4-5倍。采用天然气后热效率高达55%-60%，节能效果明显。
城市中天然气运输一般采用管道输送，燃烧后没有灰渣。因此，采用天然气后减少煤和煤渣在运输、储存过程中的煤灰对环境的污染。居民生活和商业用天然气替代煤，对环境改善作用明显。
二、 工业用户
工业企业用气主要指用于工艺设备生产的用气，应用范围包括冶炼炉、熔化炉、加热炉、退火炉、干燥炉、烘烤、熬制等。天然气用于工业用户，由于燃烧效率比煤高，燃烧过程易实现自动控制，过剩空气系数降低，炉子的密封性提高，烟气余热可回收利用（预热燃烧所需空气或烟气回热循环），因此可节约能源。
工业用户采用天然气后，燃烧污染物排放量显著降低，对改善大气环境有重要作用。
三、 天然气采暖和空调用户
天津市以天然气为能源的城市建筑采暖方式主要是小区燃气锅炉采暖，使用壁挂炉等家庭燃气锅炉采暖的用户较少。
一次网直供系统中的立式燃煤锅炉一般没有任何脱硫除尘措施，污染严重。对于10吨/小时以内的卧式燃煤锅炉，一般应该安装脱硫除尘设施，常用除尘设备有旋风、多管、湿式除尘器，除尘效率一般在70%-95%，湿式除尘器还对烟气中的硫有一定的脱出作用，根据湿式除尘器的循环水是否脱硫，对烟气的脱硫效率一般在10%-40%之间变化。间供燃煤锅炉一般为10吨以上的锅炉，锅炉的效率比较高，一般在65%-80%之间，平均在72%左右，锅炉吨位越大、效率越高。对于大于10吨/小时的燃煤锅炉，多采用麻石文丘里水膜脱硫除尘器，除尘效率一般在95%以上，脱硫效率一般在30%-60%。燃气锅炉热效率一般在85%-93%，大部分能达到90%。采用天然气锅炉供热，可以有效减少二氧化硫、粉尘排放，减少大气污染。
天然气空调用户主要应用燃气直燃机，一般可以同时满足制冷、供热与卫生热水需求，一机三用，或者单独提供制冷，节省投资。燃气直燃机的制冷COP一般在1.1-1.35之间。供热工况与小型燃气锅炉基本相同。燃气直燃吸收机的比较对象应该是，夏季燃煤电厂发电与压缩式制冷机制冷、冬季燃煤锅炉供热。使用天然气为能源的空调，除减少燃煤使用，降低大气污染外，还可增加夏季用气低谷时的用气量，提高输配系统运行效率。
四、天然气汽车用户
随着天津市机动车保有量的迅速增加，大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型，汽车尾气排放是造成大城市空气污染的主要原因之一，城市大气质量的恶化，严重的威胁着城市居民的身体健康。
在采用相同控制技术条件下，燃气汽车尾气中有害污染物的排放量大大低于汽油、柴油等传统石油燃料汽车，其中HC、CO、NOx和SO2的排放量大幅度下降，温室气体CO2减少，没有铅化物，芳香烃、苯类的排放大大减少，基本无醛类物质排放，也不存在形成光化学烟雾的危险，HC排放物主要是饱和HC，汽车的噪音也很小。发展天然气汽车、以燃气替代燃油是遏制汽车尾气污染及其它燃油污染的有效办法。
五、 燃气分布式能源用户
将天然气用于分布式能源—燃气热电冷三联供系统（CCHP），可实现燃气供能利用系统的较高效率。它首先利用天然气燃烧的高位热值在燃机中做功，将30-40%的热能转变为高品位的电能，再利用发电机组排出的高温烟气和高温冷却水供热、制冷，从而实现了能源的高效梯级利用，使一次能量利用率达到80%-90%，是一种高效的城市清洁能源利用系统。
楼宇式热电冷联产系统一般采用小型燃气轮机单循环、燃气微燃机或者内燃机组成的热电冷联产系统。热电工况对于单循环燃气轮机热电联产系统，发电效率在15%-40%，供热效率在40%-50%；对于内燃机的热电联产系统，发电效率一般在25%-40%，供热效率在40%-45%。对于微燃机和斯特林发动机，发电效率可达30%，热电联产总效率为80%左右。因此，楼宇式燃气热电冷联产发电效率一般在15%-40%之间，同时供热效率一般在40%-50%之间。
六、燃气蒸汽联合循环发电和热电联产
燃气蒸汽联合循环发电的效率可达55%以上，而一般的燃煤电厂效率在35%左右，燃气发电在环保方面也更具优势。
燃气调峰电厂一般是利用燃气轮机和内燃机快速启动的特性，承担电网的尖峰调峰任务，根据系统型式的不同，由于调峰电厂频繁启停，对发电效率有影响，调峰电厂的发电效率一般在35%-55%之间。
燃气蒸汽联合循环热电联产系统所发电力直接上网，冬季余热通过热网直接用于供热，该系统用于替代燃煤发电和燃煤锅炉供热后，节能环保效应明显。
4.2 天津市“十二五”末节能减排效益
天津市一次能源消费结构中煤炭占63%以上，以煤为主的能源结构造成了环境的严重污染。煤炭燃烧不仅排放大量的SO2、NOx、粉尘、灰渣等污染物，温室气体CO2的排放量也很大。另外，天津市还有一些燃油锅炉房及燃油工业设施在运行，油品燃烧的产物中SO2和CO2的排放量也较高，并含铅、苯等其它大量有害物质，直接影响到大气环境质量。
天然气是一种清洁、高效的能源，天津市燃气产业的发展提升全社会的能源使用效率提，减少单位GDP能耗，对促进天津市经济发展和实现节能减排目标具有很大的贡献。
经计算，“十二五”末，天津市天然气利用规模达到128～164亿立方米，可减少烟尘排放量22～24萬吨，减少二氧化硫排放量48～62万吨，减少氮氧化物排放量14～19万吨，减少二氧化碳排放量4210～5550万吨，同时能够大量减少灰渣清运和煤炭运输中的污染，具有巨大的环境效益。
关键词：天然气、利用领域、节能减排、效益
Abstract: according to the status quo and development direction of natural gas utilization demonstration of Tianjin city, Tianjin city, take advantage of natural gas field and the prospect of the development of science, and brings to the Tianjin municipal environmental energy-saving emission reduction benefits, to adjust energy structure, Tianjin city to create environment-friendly city, and provide a theoretical basis.
Keywords: natural gas, utilization, energy-saving emission reduction, efficiency
中图分类号：U473.2+4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、天津市天然气利用现状
1.1 天然气气源发展现状
天然气供应共有大港油田、渤海油田、华北油田、陕京线（港清线/港清复线）4个气源，其中又以陕京线（港清线/港清复线）天然气为主导气源，其余三个气源为辅助气源。以上气源通过已建成的永清、汪庄子、大张坨、西青、滨海、大港等8个门站从东、西、南三个方向向天津市供气。2010年天津市天然气4个气源总供应量为19亿立方米。
1.2 天津市天然气用户情况
天津市天然气主要用于居民、公共服务设施生活用气及工业用气；燃气供热、燃气发电、燃气分布式供能系统、燃气汽车等领域用气发展慢、比重低，未能够进一步充分发挥天然气作为高效、清洁燃料的节能效应和环保效应。
2010年天津市天然气用气量达到19亿立方米。其中，居民用气量为3.35亿立方米，约占总用气量的17.6%；商业用气量为2.88亿立方米，约占总用气量的15.2%；工业用气量为11.15亿立方米，约占总用气量的58.6%；汽车用气量0.44亿立方米，约占总用气量的2.3%；采暖制冷用气量为0.5亿立方米，约占总用气量的2.6%；发电用气量0.7亿立方米，约占总用气量的3.7%。各类用户天然气所占比例如图1-1：
图1-1各类用户天然气所占比例示意图
截至2010年底，天然气用户达到 253万户，其中居民用户252万户，商业用户1.05户，工业用户969户。天然气汽车总数达到4077辆，天然气供热面积87万平方米，天然气电厂1座。
1.3 与其它城市比较
2010年，天然气占天津市一次能源消费比例的比重为5%，低于同期其它三个直辖市上海7%、北京12%、重庆14%的水平。
图1-22010年直辖市天然气占一次能源比例
2、天津市天然气利用领域发展原则及目标
2.1天津市“十二五”末天然气需求
“十二五”末，天然气年需求量达到128～164亿立方米，年均增长率为47～54％。其中，居民用气量6.1亿立方米，商业用气量5.4亿立方米，采暖和空调用气量17.4～15.7亿立方米，汽车用气量3.3亿立方米，工业用气量31.8～41.7亿立方米，燃气发电（含分布式能源）用气量63.97～91.75亿立方米。
2.2天津市天然气利用发展原则
天然气利用和用户发展应根据国家的能源利用方针和政策、城市总体规划以及天津市的实际情况，遵循以下发展原则：
一、保障和优先发展居民生活用气和公共服务设施等商业用气。城乡统筹发展，提高各新城、中心镇气化率。对天然气管线已到达或距离天然气管线在经济合理范围内的城镇地区，积极推进管道天然气建设；在天然气管网暂时覆盖不到的城镇及部分农村地區，积极发展利用压缩天然气区域供气站供气。
二、稳定发展工业用户，改善城市燃气用气结构。工业领域高额、稳定的基础性用气负荷是燃气市场开拓和发展的重要支撑，同时对城市燃气的日常调峰调度有重要的积极作用。对于工业用户，应优先考虑原来使用煤、油作燃料的工业企业，用气后能显著提高产品质量、降低劳动强度、增加经济效益的企业，以及对城市燃气调峰调度和安全储备有利的协议可中断供应用户。
三、大力发展天然气汽车，积极鼓励天然气分布式能源等高效化项目。随着机动车保有量的迅速增加，天津市的大气污染已经成为煤烟与机动车尾气混合型污染。天然气作为一种交通工具的清洁燃料，可有效改善燃油机动车辆尾气排放带来的城市大气环境污染问题，还可与燃油供应形成互补，提升能源供应的多样性和可靠性。天然气分布式能源供应系统利用实现了能量梯级利用，提高了天然气的综合利用效率，同时也提高了区域电力供应的经济性和安全性。
四、有计划地发展季节性用户和可中断用户，提高用气低谷时段的天然气利用率。此类用户包括直燃空调用户、燃气动力空调用户、季节性工业用户等，具有低谷季节用气或可中断供应的特点。发展此类项目可以降低天然气消费的季节峰谷差，优化天然气用气结构，对城市燃气输配系统的削峰填谷和调峰调度有积极作用。
五、根据全市环境保护需求，适度发展天然气热电厂和燃气供暖项目，包括燃煤热电厂、供热锅炉的煤（油）改气项目、热网未覆盖地区的燃气供热或过渡采暖热源等。该领域的用气负荷为季节性负荷，增加了冬季用气的高峰负荷。考虑到燃气供热的经济成本，在发展供热用户时应有一定的财政鼓励措施作保障。
六、有计划的发展天然气调峰电厂。在电网中建设一定容量的燃气电厂，对优化电源结构，提高电网调峰能力，改善电网运行的可靠性、灵活性，减少污染物排放是十分必要的。燃气调峰电厂作为特大型的协议可调节用户，对于城市天然气的削峰填谷和调峰调度有重要作用。
3、天津市天然气利用节能减排效益
3.1 各类用户采用天然气的节能减排效果
一、 居民和商业用户
城市居民用户和商业用户是城市燃气供应的基本用户。分散于千家万户和城镇各个角落的小煤炉和烟囱，是城市燃煤污染的主要污染源。小煤炉的热效率较低，只有15%-20%，并且污染严重。根据测算，居民分散燃烧1吨煤，产生的烟尘量是工业集中燃烧烟尘量的2-3倍，其中飘尘是工业的4-5倍。采用天然气后热效率高达55%-60%，节能效果明显。
城市中天然气运输一般采用管道输送，燃烧后没有灰渣。因此，采用天然气后减少煤和煤渣在运输、储存过程中的煤灰对环境的污染。居民生活和商业用天然气替代煤，对环境改善作用明显。
二、 工业用户
工业企业用气主要指用于工艺设备生产的用气，应用范围包括冶炼炉、熔化炉、加热炉、退火炉、干燥炉、烘烤、熬制等。天然气用于工业用户，由于燃烧效率比煤高，燃烧过程易实现自动控制，过剩空气系数降低，炉子的密封性提高，烟气余热可回收利用（预热燃烧所需空气或烟气回热循环），因此可节约能源。
工业用户采用天然气后，燃烧污染物排放量显著降低，对改善大气环境有重要作用。
三、 天然气采暖和空调用户
天津市以天然气为能源的城市建筑采暖方式主要是小区燃气锅炉采暖，使用壁挂炉等家庭燃气锅炉采暖的用户较少。
一次网直供系统中的立式燃煤锅炉一般没有任何脱硫除尘措施，污染严重。对于10吨/小时以内的卧式燃煤锅炉，一般应该安装脱硫除尘设施，常用除尘设备有旋风、多管、湿式除尘器，除尘效率一般在70%-95%，湿式除尘器还对烟气中的硫有一定的脱出作用，根据湿式除尘器的循环水是否脱硫，对烟气的脱硫效率一般在10%-40%之间变化。间供燃煤锅炉一般为10吨以上的锅炉，锅炉的效率比较高，一般在65%-80%之间，平均在72%左右，锅炉吨位越大、效率越高。对于大于10吨/小时的燃煤锅炉，多采用麻石文丘里水膜脱硫除尘器，除尘效率一般在95%以上，脱硫效率一般在30%-60%。燃气锅炉热效率一般在85%-93%，大部分能达到90%。采用天然气锅炉供热，可以有效减少二氧化硫、粉尘排放，减少大气污染。
天然气空调用户主要应用燃气直燃机，一般可以同时满足制冷、供热与卫生热水需求，一机三用，或者单独提供制冷，节省投资。燃气直燃机的制冷COP一般在1.1-1.35之间。供热工况与小型燃气锅炉基本相同。燃气直燃吸收机的比较对象应该是，夏季燃煤电厂发电与压缩式制冷机制冷、冬季燃煤锅炉供热。使用天然气为能源的空调，除减少燃煤使用，降低大气污染外，还可增加夏季用气低谷时的用气量，提高输配系统运行效率。
四、天然气汽车用户
随着天津市机动车保有量的迅速增加，大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型，汽车尾气排放是造成大城市空气污染的主要原因之一，城市大气质量的恶化，严重的威胁着城市居民的身体健康。
在采用相同控制技术条件下，燃气汽车尾气中有害污染物的排放量大大低于汽油、柴油等传统石油燃料汽车，其中HC、CO、NOx和SO2的排放量大幅度下降，温室气体CO2减少，没有铅化物，芳香烃、苯类的排放大大减少，基本无醛类物质排放，也不存在形成光化学烟雾的危险，HC排放物主要是饱和HC，汽车的噪音也很小。发展天然气汽车、以燃气替代燃油是遏制汽车尾气污染及其它燃油污染的有效办法。
五、 燃气分布式能源用户
将天然气用于分布式能源—燃气热电冷三联供系统（CCHP），可实现燃气供能利用系统的较高效率。它首先利用天然气燃烧的高位热值在燃机中做功，将30-40%的热能转变为高品位的电能，再利用发电机组排出的高温烟气和高温冷却水供热、制冷，从而实现了能源的高效梯级利用，使一次能量利用率达到80%-90%，是一种高效的城市清洁能源利用系统。
楼宇式热电冷联产系统一般采用小型燃气轮机单循环、燃气微燃机或者内燃机组成的热电冷联产系统。热电工况对于单循环燃气轮机热电联产系统，发电效率在15%-40%，供热效率在40%-50%；对于内燃机的热电联产系统，发电效率一般在25%-40%，供热效率在40%-45%。对于微燃机和斯特林发动机，发电效率可达30%，热电联产总效率为80%左右。因此，楼宇式燃气热电冷联产发电效率一般在15%-40%之间，同时供热效率一般在40%-50%之间。
六、燃气蒸汽联合循环发电和热电联产
燃气蒸汽联合循环发电的效率可达55%以上，而一般的燃煤电厂效率在35%左右，燃气发电在环保方面也更具优势。
燃气调峰电厂一般是利用燃气轮机和内燃机快速启动的特性，承担电网的尖峰调峰任务，根据系统型式的不同，由于调峰电厂频繁启停，对发电效率有影响，调峰电厂的发电效率一般在35%-55%之间。
燃气蒸汽联合循环热电联产系统所发电力直接上网，冬季余热通过热网直接用于供热，该系统用于替代燃煤发电和燃煤锅炉供热后，节能环保效应明显。
4.2 天津市“十二五”末节能减排效益
天津市一次能源消费结构中煤炭占63%以上，以煤为主的能源结构造成了环境的严重污染。煤炭燃烧不仅排放大量的SO2、NOx、粉尘、灰渣等污染物，温室气体CO2的排放量也很大。另外，天津市还有一些燃油锅炉房及燃油工业设施在运行，油品燃烧的产物中SO2和CO2的排放量也较高，并含铅、苯等其它大量有害物质，直接影响到大气环境质量。
天然气是一种清洁、高效的能源，天津市燃气产业的发展提升全社会的能源使用效率提，减少单位GDP能耗，对促进天津市经济发展和实现节能减排目标具有很大的贡献。
经计算，“十二五”末，天津市天然气利用规模达到128～164亿立方米，可减少烟尘排放量22～24萬吨，减少二氧化硫排放量48～62万吨，减少氮氧化物排放量14～19万吨，减少二氧化碳排放量4210～5550万吨，同时能够大量减少灰渣清运和煤炭运输中的污染，具有巨大的环境效益。