天然氣在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展優(yōu)勢(shì)分析

孔軍

摘要：資源稟賦決定了我國(guó)大部分工業(yè)企業(yè)用能結(jié)構(gòu)，而在向低碳、清潔化社會(huì)的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，能源的利用應(yīng)當(dāng)逐步從經(jīng)濟(jì)性比較轉(zhuǎn)向以環(huán)保為重、經(jīng)濟(jì)性并行的思路轉(zhuǎn)變。盡管天然氣相比煤炭、燃料油、焦?fàn)t煤氣經(jīng)濟(jì)性偏弱，但隨著國(guó)家對(duì)高耗能行業(yè)的嚴(yán)格監(jiān)管以及碳達(dá)峰、碳中和的影響，天然氣作為高效、清潔的能源，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)并會(huì)進(jìn)一步提高工業(yè)企業(yè)的附加產(chǎn)值。

關(guān)鍵詞：天然氣，替代能源，工業(yè)，環(huán)保，碳達(dá)峰，碳中和

1.工業(yè)領(lǐng)域主要用能方式

根據(jù)《2017國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)》，工業(yè)包括采掘業(yè)、制造業(yè)及電力燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。工業(yè)用戶(hù)使用的燃料較多的行業(yè)主要是金屬冶煉、非金屬礦物制造業(yè)、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)，用能一般只在冶煉、熔化、加熱、退火、干燥、烘烤、熬制等過(guò)程。

根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2020》數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)能源消費(fèi)總量31.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能源消費(fèi)總量的65%左右。2018年工業(yè)領(lǐng)域天然氣消費(fèi)量1940億立方米，占全國(guó)天然氣消費(fèi)總量的70%。2018年工業(yè)終端用能中，天然氣占比約為8.3%，占比最大的能源仍是煤炭接近60%，電力約25%，油品約10%，天然氣在工業(yè)領(lǐng)域的占比仍較低。從占比來(lái)看，工業(yè)領(lǐng)域用能仍然是以煤炭主導(dǎo)，電力也已成為支柱能源之一，相比之下，天然氣仍有發(fā)展空間。

2.天然氣在工業(yè)用能的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)工業(yè)領(lǐng)域中實(shí)際購(gòu)買(mǎi)天然氣和其他能源的市場(chǎng)價(jià)格，并考慮各類(lèi)能源的熱值、熱效率，測(cè)算各類(lèi)工業(yè)用能的單位熱值價(jià)格，從各類(lèi)能源本身成本來(lái)作經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。重點(diǎn)通過(guò)天然氣熱值價(jià)格對(duì)比燃料油、LPG、煤炭、焦?fàn)t煤氣替代的經(jīng)濟(jì)性。

通過(guò)測(cè)算，在考慮用能熱效率的情況下，當(dāng)前價(jià)格水平和經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，工業(yè)用天然氣的單位熱值價(jià)格明顯低于煤炭，相比煤炭經(jīng)濟(jì)性較弱;與燃料油、LPG、焦?fàn)t煤氣相比，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)基本相當(dāng)。以某玻璃企業(yè)為例，其使用能源包括焦?fàn)t煤氣、重油、煤焦油和石油焦，單位燃料成本最低的是石油焦，為24元/重量箱，最高的是重油，為40.4元/重量箱，天然氣為30元/重量箱，天然氣單位成本處于中游水平。以氧化鋁公司為例，采用的能源包括焦?fàn)t煤氣、燃料油、煤炭，其單位燃料成本最低的是煤炭，生產(chǎn)一噸氧化鋁僅為97元;需要燃料油單位成本為299元;需要天然氣的單位成為245元，天然氣同樣處于中游水平。

3.天然氣在工業(yè)用能中環(huán)保優(yōu)勢(shì)

在工業(yè)燃料領(lǐng)域中，對(duì)天然氣、煤炭和燃料油利用中排放的污染物進(jìn)行比較，測(cè)算單位熱值下天然氣、煤炭和燃料油的CO2、SO2、NOx、煙塵/懸浮物排放量（詳見(jiàn)表1）。測(cè)算之后：天然氣在工業(yè)燃料領(lǐng)域環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，相比煤炭和燃料油分別減排CO2約57%、29%，相比煤炭和燃料油減排SO2均為99%，相比煤炭和燃料油減排NOx均為59%，相比煤炭和燃料油分別減排煙塵/懸浮物約94%、100%。

至此，天然氣在工業(yè)燃料領(lǐng)域相比煤炭和燃料油具備明顯的環(huán)境效益。

4.天然氣在工業(yè)中工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)

天然氣在工業(yè)領(lǐng)域的利用主要包括工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐，可替代能源主要包括煤炭、燃料油、LPG、焦?fàn)t煤氣等。在熱效率方面，根據(jù)《鍋爐技能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》（TSG G0002-2010）給出的各類(lèi)燃料工業(yè)鍋爐在額定工況下的熱效率情況，燃?xì)猓òㄌ烊粴狻⒊鞘忻簹狻PG）鍋爐的熱效率比燃煤高10%左右，比燃油鍋爐高2%以上。對(duì)于熱負(fù)荷相同的工業(yè)窯爐來(lái)說(shuō)，燃?xì)飧G爐的熱效率也要大于燃油窯爐和燃煤窯爐。以國(guó)內(nèi)日用陶瓷燒成工序?yàn)槔?，燃煤隧道窯為1.42～1.85千克標(biāo)煤/千克瓷;燃油隧道窯為1.14～1.5千克標(biāo)煤/千克瓷;天然氣隧道窯為1.00～1.35千克標(biāo)煤/千克瓷，燃?xì)馑淼栏G的熱效率明顯高于燃煤隧道窯。

在其他工藝技術(shù)方面，天然氣在部分工業(yè)領(lǐng)域有明顯的自身特性?xún)?yōu)勢(shì)，甚至有不可替代的作用。其中天然氣工業(yè)窯爐，由于便于溫度控制，是爐膛溫度均勻，程序升溫平穩(wěn)，可避免爐內(nèi)結(jié)渣結(jié)焦等問(wèn)題，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，提高裝置生產(chǎn)率。用于建材行業(yè)生產(chǎn)平板玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷、高檔陶瓷餐具、陶瓷工藝品等工藝的燃料，由于不產(chǎn)生炭黑、顆粒、麻點(diǎn)等缺陷，窯爐內(nèi)溫度均勻等因素，可減少產(chǎn)品變形，提高產(chǎn)品質(zhì)量、成品率、產(chǎn)品附加值。天然氣玻璃窯爐工藝上，較燃油窯爐可提高浮法玻璃的成品率5%，提高優(yōu)質(zhì)品率3%。天然氣陶瓷窯的優(yōu)勢(shì)最為突出，一是提高產(chǎn)品質(zhì)量，因?yàn)樘烊粴夂s質(zhì)極少，燃燒時(shí)火焰的潔凈度很高，不會(huì)發(fā)雜質(zhì)污損產(chǎn)品的現(xiàn)象，從而提高產(chǎn)品合格率，尤其對(duì)于高檔產(chǎn)品更為明顯。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著國(guó)層面家碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)的深入實(shí)施，未來(lái)清潔、低碳將是我國(guó)主要的能源利用方向，而目前工業(yè)領(lǐng)域能耗相對(duì)較高，要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)工業(yè)領(lǐng)域的清潔、低碳化利用是關(guān)鍵，短期內(nèi)天然氣在工業(yè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)高碳能源的替代是最現(xiàn)實(shí)的選擇。工業(yè)領(lǐng)域中部分行業(yè)對(duì)煤炭的依賴(lài)度較深，因此除了政策方面的引導(dǎo)之外，提高天然氣經(jīng)濟(jì)性也是我國(guó)天然氣健康有序發(fā)展最為迫切的需要。

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