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城市供燃气 是什么意思

城市供燃气 : 将固体或液体燃料加工取得的燃料气体,或直接从地下开采的天然气,经净化后作为生活和生产用的燃料输送给各类用户。城市供燃气是城市建设的一项基础设施,通常由气源、输配系统和燃烧应用装置组成(见城市燃气气源、城市燃气输配、城市燃气应用)。
城市供燃气工程  主要内容包括:①气源方面为开发燃气的生产过程以及净化、加工等后处理工艺;因地制宜,合理选择气源和制气工艺;提高燃气质量,降低生产成本,保证安全可靠供气。②输配方面为结合城市建设规划,优选合理的燃气输配系统,建立输气管线和配气管网,设置储气、压送和调压设备;监测管网运行工况,掌握消费规律,调节供需之间的不平衡性。③应用方面为研究燃气的各种燃烧方式和规律,寻求高效的燃烧和传热方法,发展各种用途的燃气设备;完善燃气计量和测试方法;节约和安全使用燃气。
燃气工业简史  中国是最早发现和最早利用燃气的国家。汉晋以来,常有关于"火井"和利用这种气源煮盐的史实记录。明《天工开物》一书介绍古代钻井和用竹管引出天然气煮卤制盐的情况见图。

图

1792年,苏格兰人W.默多克把煤干馏所得的煤气最先用于照明。1812年在伦敦成立了世界上第一家煤气公司,其后巴黎(1815年)、利物浦和巴尔的摩(1816年)、柏林(1826年)、彼得堡(1835年)等大城市相继建成了煤气厂。中国第一家经营城市煤气的企业设在上海,于1865年11月正式供气。
早期的气源以干馏煤气为主,煤的气化技术也从19世纪中叶起得到开发。传统的煤干馏设备有水平炉、连续直立式炭化炉和焦炉,煤气化设备有发生炉和水煤气炉。20世纪20年代以来,为了提高热能转化率、增大制气设备的单位产气量、扩大煤种和粒度的使用范围以及简化净化过程等不同目的,气化工艺有新的发展,出现了常压流化床气化炉(1926年,温克勒炉)。固定床加压气化炉(1936年,鲁奇炉)和气流床粉煤气化炉(1952年,柯柏斯-托切克炉)先后投入工业规模运行,但很少供应城市燃气。
天然气作为城市公用燃料,最初是1858年美国的弗雷多尼亚天然气照明公司。液化石油气灌瓶供民用则是1903年始于德国,1912年美国也开始使用。50年代随着石油和天然气的大量开发,天然气用量激增,液化石油气也大量供应民用,各种油制气技术蓬勃发展,天然气又实现了液化储运,很大程度上推迟了煤制气的发展。1973年以后,由于石油和天然气的价格上涨,才重新促进了煤气化和新能源的研究开发。但80年代以来,用气较多的国家仍以天然气为主,有些城市还采用轻质石油产品改制的代用天然气或液化石油气应付高峰负荷。
燃气的输配在单一气源输向一条街或一家工厂作定时供应的原始方式的基础上,取得很大发展,管网系统不断扩大,有些国家建成了全国性的燃气管网系统。第一条长输管线于1944年建成于美国(田纳西州输气管),直径600毫米,干线全长3300公里,后来又出现国际和洲际长输管线。输气压力从单一级制发展为多级制。管材从铸铁管转为大量采用钢管,以承受较高的输气压力。随着天然气的发展,塑料管(多数是聚乙烯和聚氯乙烯管)的应用迅速扩大,多用于150毫米以下的配气管和用户管。管道施工日益机械化。阴极保护和无损探伤等以预防为主的维护保养措施日益完善。城市燃气的储存方法从常压发展为高压和液态储存,并利用管道储气和利用地下多孔岩层和洞穴等地下储气方式,储气设施的运行也实现了自动化和远程控制。
燃气的应用早期主要供照明。1882年电灯的发明取代了燃气,于是燃气的主要用途从光源过渡到热源,灶具、热水器、采暖炉以及工业燃气设备和燃气炉窑等也都随之发展。燃烧方法从扩散式燃烧发展为预混式燃烧,燃烧器不断革新。民用燃具不仅追求效率的提高,而且向恒温、定时、自动化、安全使用和舒适化发展。工业应用也能满足各种要求,根据不同用途发展出平焰烧嘴、高速烧嘴、辐射管和预热空气的燃烧器等后,效果显著提高。催化燃烧、浸没燃烧和脉冲燃烧方式的研究也有所发展。
中国较早建立供燃气设施的城市,除上海外,有大连(1907年)、抚顺(1910年)、鞍山(1919年)、沈阳(1923年)、丹东(1924年)、长春(1925年)、锦州(1938年)、哈尔滨(1943年)等 8处。50年代台湾省引进了液化石油气。此后由于冶金工业的发展,推动了焦炉的建设,相应地促进了城市燃气事业。在此同时,四川省开始发展天然气。随着石油工业的扩大,60年代后期,北京、天津、南京等城市也开始使用液化石油气,并在上海、北京、沈阳等城市建成重油裂解制气装置。至今已有100余个城市建有城市供燃气设施。
经济效益和社会效益  城市使用燃气的效益在于:①有利于资源的综合利用,提高热能的利用率。城市燃料传统上主要用煤,但直接烧煤,热效率低。民用煤炉的热效率一般只有15~18%。使用燃气则热效率可达到55~60%,即使考虑了人工制气过程的能量损失,总热效率仍可达到30%以上。②有利于提高人民生活水平,促进工业生产。居民使用气体燃料,洁净方便,大大减少了家务劳累,节约了时间。在工业应用上,燃气易于调节,燃烧较稳定,可以满足各种工艺要求,保证产品质量,生产线也易于实现自动化,从而改善劳动条件,提高劳动生产率。③有利于减轻大气污染,保护环境。燃煤后遗留大量灰渣、飞灰、二氧化硫及其他有害物质,严重危害居民健康和生物成长,侵蚀各种设备和结构物。城市燃气已经过净化,有害杂质很少,燃烧也较完全,对环境影响小。此外,使用燃气还能大幅度地节省城市运输量。
城市燃气发展趋势  大多数国家城市燃气气源的开发,一般都经历过煤制气、油制气和液化石油气,再到天然气的过程,但天然气和石油可资利用的资源一般认为不过几十年,而煤至少尚可开采几百年。因此,在继续勘探、开采天然气和石油的同时,应重视煤转化的新技术和新能源的开发。已经使用大量天然气的国家,趋向于以煤制造高甲烷含量的城市燃气,以充分利用现有城市燃气输配和应用设施。正在开发中的煤气化新工艺大多数只生产氢和一氧化碳的混合气,因而,甲烷化的工艺引起普遍重视。利用核热能充作煤气化的热源,可以大大提高煤的产气率。氢作为燃料的开发利用,有很大前途。另外,生物质也是可以转化为燃气的取之不竭的有希望资源。
中国内陆和沿海大陆架的油、气资源都有广阔前景。然而中国已探明的煤储量,到1982年底止,在7000亿吨以上;在历年能源产量中煤也占绝对优势。在中国城市能源消费构成中,煤的比率也很大。发展煤制气,提高能源利用率,减少环境污染,也是改变中国能源消费构成和实现城市燃料以燃气为主的一个重要途径。

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