液化天然氣、管道天然氣與煤制天然氣的比較分析

婁洌萌

吉林市燃氣管理中心，吉林吉林 132011

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展腳步的不斷加快，對天然氣的需求也越來越高。液化天然氣、管道天然氣和煤制天然氣均為天然氣的種類之一，但是三者之前卻存在著很大的區(qū)別。為了能夠更好的將三種來源的天然氣進行對于研究，本文采用LCA方法，對三者生命周期各個環(huán)節(jié)所涉及的環(huán)境效應(yīng)進行分析，以此來為今后煤利用和天然氣的利用提供一定的定量依據(jù)。

1 生命周期評價的目標定義和范圍界定

1.1 研究對象和功能單位

為了能夠更好的對液化天然氣、管道天然氣與煤制天然氣進行比較，本次研究選用了三個不同國家的不同類別的天然氣，分別為俄羅斯進口管道天然氣、澳大利亞進口液化天然氣和我國的煤制天然氣。在本次研究中，主要的內(nèi)容是三種不同來看天然氣的生命周期能源使用和相關(guān)的環(huán)境排放，而研究中涉及的功能單位則為1000m3天然氣。

1.2 研究系統(tǒng)邊界和目標

通過本次研究，力求能夠?qū)θN不同來源天然氣的不同生命周期階段所涉及的資源消費、能源消費以及環(huán)境排放等進行全面、系統(tǒng)的研究分析，從而總結(jié)出三種不同天然氣之間的區(qū)別，以便今后更合理的對其進行應(yīng)用。但考慮到本次研究的對象均為天然氣，即使每種類型所呈現(xiàn)出來的熱值存在較大差別，但最終也不會影響到得出的結(jié)論。由此可見，在本次研究中，我們可以暫時將環(huán)境排放研究忽略。而本次研究的系統(tǒng)邊界則主要包括兩個方面，即原材料生產(chǎn)和運輸。

2 生命周期清單分析

在本次研究中，對于煤制天然氣用煤的選擇主要采用的是我國山西、內(nèi)蒙古等地的褐煤。根據(jù)研究目標的實際需求，我們將天然氣產(chǎn)地選擇在了山西北部，并利用管道運輸將山西北部的天然氣運送到北京，從而確保北京地區(qū)的天然氣氣源能夠得到持續(xù)供給。

縱觀煤制天然氣的整個流程，主要包括3個步驟，首先要將激冷合成氣從汽化爐中送到水煤氣變換反應(yīng)器中，以此來對甲烷合成過程中所需的氫碳比進行合理調(diào)整，使其達到相關(guān)需求。其次要收集CO2，該步驟需要注意的是，對于所收集的CO2純度，應(yīng)該是越高越好。同時，要對單質(zhì)硫進行回收，并將合成氣送入甲烷化反應(yīng)器以生產(chǎn)天然氣。最后，將部分合成氣作為干燥煤用燃料，甲烷化過程放出的大量熱用于產(chǎn)生高壓蒸汽，可以驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電供給控給空分系統(tǒng)。

而對于俄羅斯進口管道天然氣和澳大利亞液化天氣的運輸途徑來看，前者主要是全程通過管道輸送的方式，將天然氣運輸?shù)奖本笳邉t是先將天然氣運至天津沿海碼頭，然后再通過管道運輸?shù)姆绞綄⑵溥\送至北京。不同來源的天然氣生命周期清單分析如表1所示：

表1 不同來源的天然氣生命周期清單分析

表1中主要分析的是不同來源天然氣在建設(shè)和生產(chǎn)階段的CO2和SO2的環(huán)境排放情況，從表1的相關(guān)數(shù)據(jù)我們能夠看出，相對于生產(chǎn)階段的環(huán)境排放量來說，建設(shè)階段的排放量的數(shù)值要更多一些。因此，我們可以斷定，建設(shè)階段是煤制天然氣主要的環(huán)境排放階段，生產(chǎn)階段次之。俄羅斯進口管道天然氣建設(shè)階段所消耗的鋼材的生命周期排放則是主要的環(huán)境排放階段。而澳大利亞進口液化天然氣的主要的環(huán)境排放階段則是船用材料的生命周期的排放。

3 煤制天然氣項目的經(jīng)濟競爭力分析

上文提到，煤制天然氣所用煤主要是山西、內(nèi)蒙古等地區(qū)的褐煤，這種類型具有熱值低的特點。但就近幾年褐煤的價格來看，卻呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，正因為如此，煤制天然氣項目的經(jīng)濟競爭力也受到了嚴重影響，具體項目零利潤價格如表2所示：

表2 煤制天然氣方案項目零利潤價格

從表2的相關(guān)數(shù)據(jù)我們能夠看出，褐煤價格的變動對于天然氣產(chǎn)品具有重要的影響。在煤價格為100和350的時候，天然氣零利潤價格分別為1.36和3.01，上升了一倍多，由此可見，，煤制天然氣項目的經(jīng)濟競爭力與煤價格的變動具有密切關(guān)聯(lián)。目前，在人民幣對美元的匯率下，相關(guān)部門將天然氣的價格定在1.9-2.4元·m-3之間。同時，考慮到運輸費用和站線建設(shè)、運用成本等費用的存在，因此，在該價格區(qū)間上又添加了0.1元·m-3以上的降低空間。此外，還需考慮油價的價格。由此可見，與俄羅斯管道天然氣和澳大利亞液化天然氣相比較，隨著褐煤價格的不斷上漲，煤制天然氣項目的經(jīng)濟性將會受到很大的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)論

通過本文的分析我們能夠看出，就我國當前煤制天然氣的使用現(xiàn)狀來看，是一種以鄰為壑的不科學的發(fā)展模式，在該模式下，煤制天然氣不僅存在生命周期熱能轉(zhuǎn)換率不高的現(xiàn)象，而且在不同區(qū)域的環(huán)境中，煤制天然氣的容量也不盡相同，容量的大小直接關(guān)系到損失的嚴重程度。因此，為了能夠更好的促進我國煤制天然氣的有效使用，不斷引進國外成功經(jīng)驗是非常重要的。

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