了解一些天然氣的基本知識
發(fā)布時間：2024-04-16
天然氣是當(dāng)今人類社會消費(fèi)的第三大能源資源，每年的產(chǎn)量和消費(fèi)量超過4萬億立方米。近年來，為解決氣候問題和推動能源轉(zhuǎn)型，天然氣的生產(chǎn)和消費(fèi)受到了世界各國的重視，天然氣在世界能源消費(fèi)中的地位不斷上升，在全球能源市場中的重要性日益顯現(xiàn)，天然氣行業(yè)已經(jīng)邁入了“黃金的時代”。
天然氣是什么？
天然氣是一種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，存在于地表深處。它是由生活在?shù)百萬年前的動植物遺骸形成的，隨著時間的推移，高溫和壓力將這些有機(jī)材料轉(zhuǎn)化為我們所知的化石燃料，即天然氣。
天然氣來自哪里？
天然氣有幾種不同的類型，每一種都有其獨(dú)特的組成和性質(zhì)，最常見的天然氣類型包括：
- 常規(guī)天然氣：這是最常見的天然氣類型，從地下巖層中開采，或與石油資源伴生。
- 頁巖氣：這種類型的天然氣存在于頁巖巖層中，需要水力壓裂或“壓裂”才能開采。
- 致密氣：這種類型的天然氣存在于低滲透砂巖、石灰?guī)r或白云巖巖層中，需要水力壓裂來開采。
天然氣用來干什么？
在不同的經(jīng)濟(jì)部門，天然氣有很多用途，一些最常見的用途包括：
- 供暖。天然氣最常見的用途之一是供暖。天然氣爐高效并具有成本效益，使其成為房主的流行選擇，天然氣也可以用來加熱淋浴和泡澡用的水。
- 發(fā)電。天然氣也是發(fā)電燃料的重要來源。通過在渦輪機(jī)或發(fā)電機(jī)中燃燒天然氣，發(fā)電廠用天然氣來發(fā)電，這個過程中產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。
- 運(yùn)輸。天然氣也可以用作運(yùn)輸燃料，其中，壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG），是兩種可以用作運(yùn)輸燃料的天然氣。
- 制造業(yè)。天然氣也是許多制造過程中的重要原材料，它被用作氨和甲醇等化學(xué)品的原料。最終，這些化學(xué)物質(zhì)被用于生產(chǎn)化肥、塑料和藥品等產(chǎn)品。
- 家用。最后，天然氣有許多家庭用途，使其成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠帧Ｓ捎谄湫屎褪褂梅奖?，天然氣灶在許多家庭中很常見。因其干燥時間短，天然氣干燥機(jī)也而廣受歡迎。
天然氣是如何加工、儲存和運(yùn)輸?shù)模?/h4>
從地下開采出來之后，天然氣就必須經(jīng)過幾個處理步驟來去除雜質(zhì)，并將其分離成不同的組分。這個過程的第一步，通常是脫水，脫水會去除氣體中可能存在的所有水蒸氣。
接下來，通過一系列過濾器，去除氣體中的雜質(zhì)，如硫化物、二氧化碳和其他污染物等。如果不加以處理，這些雜質(zhì)會對管道造成腐蝕或損壞。
經(jīng)過凈化后，氣體通常會被壓縮以增加運(yùn)輸壓力，這使得通過管道或船舶運(yùn)輸大量天然氣出口變得更加容易。
液化天然氣。液化天然氣（LNG），通過是將天然氣冷卻到大約-260°F(-162°C)，將其從氣體轉(zhuǎn)化為液體，這個過程允許以更加緊密有效的形式運(yùn)輸和儲存天然氣。液化過程有以下幾個步驟：
預(yù)處理：首先對天然氣進(jìn)行清潔處理，去除任何雜質(zhì)，如酸性氣體、水和重質(zhì)碳?xì)浠衔锏?，這些雜質(zhì)可能會在液化過程中凍結(jié)或引起其他問題。
壓縮：經(jīng)過預(yù)處理的天然氣，被壓縮以增加壓力，從而提高氣體的溫度。
冷卻：然后使用熱交換器對壓縮天然氣進(jìn)行冷卻，熱交換器使用丙烷或乙烯等制冷劑，將氣體溫度降低到-120°F(-84°C)左右。
液化：一旦溫度降得足夠低，天然氣就會凝結(jié)成液態(tài)，儲存在保溫罐中以便于運(yùn)輸。
裝載和運(yùn)輸：液化天然氣可通過專用的船舶或卡車運(yùn)輸至最終目的地，在那里液化天然氣可以再氣化為氣態(tài)，通過管道進(jìn)行輸送或用作發(fā)電燃料。
將天然氣轉(zhuǎn)化為液化天然氣，需要專門的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，但與傳統(tǒng)的氣態(tài)運(yùn)輸方法相比，在儲存和運(yùn)輸效率方面，液化天然氣具有顯著的優(yōu)勢。
天然氣的儲存。儲存天然氣的主要方法有三種：地下儲氣庫或地面儲氣罐。地下儲存設(shè)施，通常用于儲存大量的天然氣，以供以后在需求高峰時期使用，這些設(shè)施通常包括廢棄的油田或氣田、鹽穴或被改造為天然氣儲存的含水層。地面儲罐，常用于較小規(guī)模的存儲需求，這些儲罐可以在工業(yè)場所或用于天然氣加熱或烹飪的住宅物業(yè)中找到。
浮式天然氣儲存，是另一種地面儲存的形式，涉及將液化天然氣儲存在大型浮動的容器中，這些容器通常被稱為浮式存儲和再氣化裝置（FSRUs）。浮式存儲和再氣化裝置，可以停泊在海上或港口，允許它們從船舶中接收液化天然氣，儲存液化天然氣，直到需要時加以使用。與其他形式的液化天然氣存儲方式相比，由于靈活性和相對較低的成本，這種存儲方式越來越受到歡迎。此外，浮式存儲和再氣化裝置還可用于再氣化，即將液化天然氣轉(zhuǎn)換回氣態(tài)，以便通過管道或其他運(yùn)輸方式進(jìn)行輸送。
天然氣的運(yùn)輸。天然氣可以通過管道、卡車、輪船或軌道車輛運(yùn)輸，這取決于需要運(yùn)輸?shù)木嚯x和運(yùn)輸量。
管道，是長距離輸送大量天然氣最常見的方式，這些管道可以跨越國家，甚至大陸，綿延數(shù)千英里。
卡車和軌道車輛，通常用于較短的距離或不能用管道輸送時使用，這些車輛通常用專門設(shè)計的容器運(yùn)輸壓縮天然氣或液化天然氣。
船舶，是另一種跨越海洋向國際市場運(yùn)輸液化天然氣的方法。液化天然氣運(yùn)輸船使用絕緣罐，將液體保持在極低的溫度，以便在運(yùn)輸過程中保持液體的狀態(tài)。
總結(jié)以上，天然氣的儲存和運(yùn)輸需要專門的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，以確保天然氣從開采地點(diǎn)安全地運(yùn)送到世界各地的最終用戶。隨著對這種寶貴能源資源的需求持續(xù)增長，技術(shù)的進(jìn)步將繼續(xù)提高天然氣生產(chǎn)、儲存和運(yùn)輸各個環(huán)節(jié)的效率及其安全性。
天然氣為什么重要？
在滿足我們的能源需求方面，天然氣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時也減少了我們對煤炭和石油等污染更嚴(yán)重的化石燃料的依賴。事實(shí)上，天然氣和頁巖革命，在幫助美國實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。以下，是天然氣很重要的一些原因：
清潔燃燒：天然氣燃燒時排放的溫室氣體，比其他化石燃料少。
儲量豐富：世界各地都有豐富的天然氣儲量。
可靠：世界上許多地方的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施都很完善。
靈活：天然氣可用于不同行業(yè)的多種應(yīng)用。
成本效益：天然氣的價格在歷史上一直低于其他化石燃料。
隨著世界各國努力向更清潔的能源過渡，天然氣將繼續(xù)在滿足我們的能源需求方面發(fā)揮重要的作用，同時減少對環(huán)境的影響。
天然氣對環(huán)境的負(fù)面影響
作為一種化石燃料，天然氣被看作比煤和石油更清潔的替代能源。雖然它排放的污染物確實(shí)比其他燃料少，但它仍然對環(huán)境有重大的影響。以下，是天然氣對環(huán)境以及對氣候變化的負(fù)面影響：
空氣污染。天然氣燃燒產(chǎn)生氮氧化物，導(dǎo)致煙霧和呼吸問題。它還會釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物，這會導(dǎo)致頭痛、惡心和刺激眼睛等健康問題。甲烷是一種危害極大的溫室氣體，在天然氣的開采、加工和運(yùn)輸過程中，它被釋放出來。
水污染。水力壓裂法，是一種從頁巖巖層中開采天然氣的方法，需要將大量的水與化學(xué)物質(zhì)混合，這種混合物會污染附近的水源。運(yùn)輸過程中的泄漏，也會污染水源。
土地使用。管道和鉆井場地的建設(shè)和維護(hù)，可能會破壞生態(tài)系統(tǒng)和野生動物的棲息地。水力壓裂法，需要大量的土地作為鉆井的場所。
優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
與其他化石燃料相比，天然氣確實(shí)有一些優(yōu)點(diǎn)：作為能源燃燒時，它排放的污染物更少；它可以作為風(fēng)能和太陽能等可再生能源系統(tǒng)的備用電源。
當(dāng)然，這些優(yōu)點(diǎn)必須與其對環(huán)境的影響進(jìn)行權(quán)衡：天然氣燃燒造成的空氣污染，會導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病；水力壓裂帶來的水污染會污染飲用水源；甲烷泄漏對氣候變化有重大的影響。
作為石油生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，歷史上，天然氣一直被視為討厭的東西。在鉆探和開采石油時，天然氣隨石油一起生產(chǎn)出來，但由于分離、開采和運(yùn)輸天然氣并不總是經(jīng)濟(jì)可行的，因此有時會通過放空燃燒，將天然氣處理掉。燃燒過程中，天然氣向大氣中釋放二氧化碳和其他有害氣體，導(dǎo)致氣候的變化和空氣的污染。
通過收集天然氣，而不是將其作為廢物燃燒處理掉，我們可以減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，同時減輕釋放燃燒對環(huán)境的破壞。
作為過渡燃料的天然氣
通常，天然氣被稱為“過渡性燃料”，因為它可以作為通往更可持續(xù)能源未來道路上的臨時解決方案。在我們努力減少對化石燃料的依賴，轉(zhuǎn)而使用風(fēng)能和太陽能等可再生能源時，在幫助我們擺脫煤炭和石油等更臟的燃料方面，天然氣可以發(fā)揮重要的作用。
被視為“過渡性燃料”的一個原因是，作為能源用于燃燒生產(chǎn)時，天然氣排放的污染物比煤或石油少，這意味著，在我們繼續(xù)開發(fā)清潔能源的同時，它可以幫助減輕空氣污染，改善公眾健康。作為風(fēng)能和太陽能等可再生能源系統(tǒng)的備用電源，天然氣還可以有助于確保即使天氣條件對這些可再生能源不利時，也始終有可靠的電力供應(yīng)。
