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“气”从何处来

已有 1519 次阅读 2017-12-30 22:12 |个人分类:能源、大气环境与气候变化|系统分类:海外观察|关键词:天然气,环保,气荒,西气东输,气源,进口,煤层气,合成天然气,焦炉煤气,生物天然气,沼气,温室效应| 环保, 天然气, 西气东输, 气荒, 气源

“气”从何处来?

“煤电油运”一直是国民经济的先导指标。08年危机以来,“油荒”、“气荒”已经淡出人们视野多时。今年秋冬,由于华北重雾霾地区“气代煤”,燃气紧张再次登上了舆论的头条。我国能源结构一直是缺油少气,20世纪90年代以来,由于西部几大盆地和东海、南海北部大陆架天然气田的开发,天然气才开始成为我国大中城市主要的民用能源。

管道天然气除了清洁、污染少以外,而且干净、便捷、高效,与烧煤相比具有很多优点。居民生活能源的管道燃气化是现代化的重要标志之一,早在二十世纪起八十年代,欧美包括前苏联地区就已经实现了居民生活能源的管道燃气化。前苏东地区,是世界上管道天然气普及率最高的地区之一。

从沙俄时代,俄罗斯就是世界上主要的油气生产国。沙俄,也是当时世界上最大的油气田在里海西南岸,也就是今天阿塞拜疆的巴库地区(苏联油气田的命名也喜欢是第几巴库)。二战中期,纳粹及其仆从国军队与苏联红军血战斯大林格勒,主要目的之一也是为了夺取高加索地区的粮仓和油气田。战后,苏联主要的油气采区转移到了乌拉尔山脉两麓,也就是伏尔加-乌拉尔油气田(第二巴库)和秋明油气田。直到今天,石油化工仍然是鞑靼斯坦共和国、巴什基尔共和国、秋明州等地重要的经济支柱。俄罗斯最大的天然气田位于秋明油气田的北部,深入喀拉海的亚马拉半岛上(属于亚马拉-涅涅茨民族自治专区)。二十世纪70年代,在修建从乌拉尔到东欧的“友谊”输油管道的同时,苏联还在东欧大地修建了漫长的天然气管道,将乌拉尔山脉以东的天然气与广大城乡联系起来,并通过乌克兰和白俄罗斯向欧洲东南部和波兰供气。冷战结束以后,德国和意大利等西欧国家也成为了俄罗斯天然气的重要用户。特别是德国,天然气是德俄贸易重要的组成部分,俄罗斯还专门修建了从亚马拉气田,经过东欧平原最北部,从波罗的海底向德国供气的“北溪”管道。此外,俄欧天然气管道还有构想中的“南溪”(从南俄经过黑海海底到巴尔干)和“蓝溪”(从南俄经过黑海东部到土耳其,在进入南欧)另外还有从里海经过外高加索到地中海沿岸和土耳其并最终进入欧洲的“纳布科”油气管线,进一步向东延伸到伊朗内陆的油气田。



东乌克兰危机以来,俄罗斯与欧洲之间开始“斗气”,但雷声大、雨点小。欧洲虽然宣布制裁俄罗斯,但欧洲人特别是德国人,不可能因为基辅,而在冬天里受冻。俄罗斯也不可能主动中断与欧洲的天然气贸易。

目前,我国天然气供应包括进口量不过每年2000亿立方米,从热值上仅仅相当的煤炭的1/10,很多地级以上中心城市还没有用上管道天然气。刚刚结束的第三次农业普查显示,大概只有10%的村庄通管道天然气,主要集中在西部气田、特大城市城郊和沿海发达地区。燃气普及率是西部农村可以超过中东部的少数几个指标之一。从管道燃气的普及率来看,我国与发达国家相差甚远。

我国主要气源,集中在西部塔里木、柴达木、陕甘鄂尔多斯和四川等四大盆地,与中东部主要天然气消费区相距甚远,为此最近二十年来国家投入了上万亿元资金建设了“西气东输”一、二、三线工程以及陕京、涩(北)西(宁)兰(州)、忠(县)武(汉)等远距离输气管线和城市天然气管网,投资规模超过了南水北调和进藏铁路工程


天然气资源不足是我国难以改变的现实情况,除了加大陆上沉积盆地(特别是海相沉积盆地)的勘探开发外,天然气的补充来源还有非常规天然气、进口天然气、煤制天然气和生物天然气等。综合这几方面,在不久的将来我国天然气供应量达到每年4000-5000亿立方米是可能的。但是,即使我国油气总供应量达到每年10亿吨油当量,也仅仅相当于原煤年产量的一半,不足以改变能源消费中煤老大的地位。

非常规天然气主要有页岩气、致密砂岩油气、煤层气、油田伴生气等。其中,致密砂岩油气、煤层气等的开发利用技术已经比较成熟,建成规模。特别是煤层气即煤田的瓦斯气,我国东北部和南部很多煤田,地质条件复杂,高瓦斯,安全生产风险大,而瓦斯抽排向大气中释放大量温室气体(甲烷),因此,煤层气利用可以化害为利,一举多得。

海外天然气我国已经形成一条海上(液化天然气,LNG)和两条陆上进口通道,并正在建设第三条陆上进口通道(东北通道)。海上液化天然气主要来源于东南亚和澳北天然气田,因远离其他天然气消费市场,东亚地区是其主要的出口目的地。

陆上进口通道已经建成西北与西南两条输气管线,并正在加紧建设东北(俄中)输气管线。西北进口通道即将里海天然气天与中亚五国和中国串联起来的中亚-中国天然气管道,这也是里海和阿姆尔河流域天然气出口的主通道,里海天然气已经成为我国西气东输的主力气源。中亚-中国天然气管道可以进一步延伸到荒凉的伊朗呼罗珊内陆盆地,那里有世界上最大的未开发气田。西南进口通道即缅甸-中国油气管道,供油气范围主要是中国西南云贵高原和四川盆地,直到广西,气天然气源主要是缅甸安达曼沿海及中央河谷地区的天然气田。正在建设中的俄中天然气管道,也就是俄罗斯的西伯利亚-力量天然气管道工程北起贝加尔和南雅库特地区的天然气田,这些气田与俄罗斯中心地带和欧洲地区相聚遥远,如果离开了亚太市场很难得到商业开发,不仅向中国供气,还将俄罗斯远东最富饶的地带联成一体,直到日本海沿岸。西伯利亚-力量天管道进入中国后从黑龙江一路向南,经过东北、华北、华东,直到最富饶的长江三角洲。另外,俄罗斯还计划将亚马拉大气田的天然气向南沿着鄂毕河-额尔齐斯河横穿西伯利亚进入中国新疆,为中国的西气东输工程供气,并进一步穿越中国广阔的西部地区,进入印度和巴基斯坦,以减轻对欧洲天然气市场的依赖。西北和东北进口管线将亚洲内陆的油气田和太平洋西岸的消费市场联系起来,并可以实现向日韩的转口贸易


煤制天然气特别是焦炉煤气合成天然气符合我国“有煤短气”的能源结构和煤炭工业供给侧改革的大趋势。焦炉煤气的主要成分是甲烷和氢气,还含有一定量的一氧化碳、硫化氢等杂质。焦炉煤气在很长时期里是我国城市生产生活的主要气源。前段时间宣布破产重整的唐山佳华煤化工前身就是北京焦化厂(今北京燃气集团),为首都工业发展和居民用气做出了突出的贡献。焦化厂虽然不在了,但已经成为了北京东南部的一个著名的地标,地铁七号线终点站就叫焦化厂。由于含一氧化碳、硫化氢等有毒有害气体,二十世纪九十年代以来,管道煤气逐渐被天然气取代,退出了民用燃气市场。我国是世界钢铁工业第一大国,也生产了全世界大概一半的焦炭。炼焦副产品焦炉煤气的产量在2000亿立方米左右,除了一部分作为焦化用能外,利用的并不充分,很多用于化工原料,但焦炉煤气的下游产品如甲醇、合成氨等现在也已经过剩。一定时期,土炼焦煤气直排造成了严重的大气污染。山西很多地方曾经严重的大气污染主要是土炼焦造成的。焦炉煤气生产天然气的主要反应过程是“甲烷化”,即经过脱硫、除硝以后,焦炉煤气中的氢气与碳氧化物或碳在催化剂的作用下生产甲烷。“甲烷化”技术和工艺路线已经比较成熟,但一方面世界天然气市场整体上依然过剩,另一方面,除了中国外,主要工业化国家煤焦化工业衰退,因此焦炉煤气合成天然气在世界上其他国家并没有大规模商业化生产。

合成一立方米天然气,大约消耗22.5立方米焦炉煤气,除了焦化厂自身能耗外,生产一吨冶金焦可以副产150立方米合成天然气,而我国每年生产的焦炭超过4亿吨,从世界钢材需求趋势看,我国钢铁产量和焦炭需求仍然处于长期增长的阶段。所以焦炉煤气合成天然气可以作为稳定的气源补充。目前,炼焦工业副产合成天然气的成本大约是每立方米1.5-2元,虽然高于西部气田的井口价,但与进口的中亚天然气价格相仿,更低于LNG的到岸价。更重要的是,我国煤焦化与钢铁工业的重心区就是重雾霾和缺气的环渤海与黄河中下游地区,煤制天然气便于就近供气,输气成本低,可能比进口天然气更经济

生物天然气也就是有机物发酵制沼气我国每年有接近十亿吨的秸秆和养殖业废物还有大量的生活垃圾和污水处理厂活性污泥,其中很多没有得到充分利用,甚至造成了严重的空气污染和水污染。夏秋作物收获后,农民焚烧秸秆造成突发性大气污染一直没有很好的解决。这些都可以用来生产沼气(生物天然气)。农村沼气化已经搞了几十年,习总年轻时候插队,带领乡亲搞成了延安地区第一眼沼气池,从而受到了县里的表彰。农村沼气化几十年来一直起起伏伏,现在保持在几百万眼的规模,大概只有百分之一二的农户家里有沼气,但是在冬季等温线超过0°C的南方地区,分散的家庭沼气池还是有一定的生命力的。沼气化是乡村振兴、清洁型小流域建设和发展庭院经济重要的组成部分。北方商品粮主产区可以依托规模化养殖场发展大型沼气。一些大的畜牧业企业不仅可以生产肉蛋奶还可以生产清洁能源和高效有机肥。研究表明,水田中如果大量施用粪肥和秸秆,会产生大量的温室气体(甲烷),而沼气化以后的沼液和沼渣作为水田肥料就可以避免甲烷的释放。因此,发展生物天然气一举多得。生物天然气的另一个来源是城镇周边的大型垃圾填埋场

 



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