一定體積或質(zhì)量的燃?xì)馑芊懦龅臒崃糠Q為燃?xì)獾陌l(fā)熱量,也稱為燃?xì)獾臒嶂怠?/p>
其常用單位有千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米(kcal/Nm3)、千焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米(KJ/Nm3)或兆卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米(Mcal/Nm3)、兆焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米(MJ/Nm3),以兆焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米(MJ/Nm3)最為常用。
卡路里和焦耳的換算
1卡(cal)=4.1868焦耳(J)
1大卡=4186.75焦耳(J)
1大卡=1000卡=4200焦耳=0.0042兆焦。
1度=1千瓦時(shí)。根據(jù)W=Pt=1千瓦*1小時(shí)=1000瓦*3600秒=3600000焦耳。
熱值比較
1公斤液化氣燃燒熱值:10800-11000大卡
1立方米天然氣熱值:8000-9000大卡
1度電的熱值:860大卡
1立方米的煤氣熱值:7110-7350大卡
1)高熱值指規(guī)定量的氣體完全燃燒,所生成的水蒸汽完全冷凝成水而釋放出的熱量。
2)低熱值指規(guī)定量的氣體完全燃燒,燃燒產(chǎn)物的溫度與天然氣初始溫度相同,所生成的水蒸汽保持氣相,而釋放出的熱量。
完全燃燒是指燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水等不能再進(jìn)行燃燒的穩(wěn)定物質(zhì)。
燃?xì)獾母?、低位熱值通常相差?0%左右。燃?xì)馊紵龝r(shí)要產(chǎn)生水蒸氣,這些水蒸氣要冷卻到燃燒前的燃?xì)鉁囟葧r(shí),不但要放出溫差間的熱量,而且要放出水蒸氣的冷凝熱,所以,高位熱值減去水蒸氣的冷凝熱就是低位熱值。在實(shí)際燃燒時(shí),水蒸氣并沒(méi)有冷凝,冷凝熱得不到利用,這是影響通過(guò)實(shí)驗(yàn)的形式測(cè)定熱值的重要因素。
日本和大多數(shù)北美國(guó)家習(xí)慣于使用燃?xì)獾母呶粺嶂担覈?guó)和大多數(shù)歐洲國(guó)家習(xí)慣于用低位熱值。
燃?xì)鉄嶂道碚撋峡梢杂糜谒械目扇細(xì)怏w,但實(shí)際上更多地用于人工煤氣、天然氣和管道液化石油氣領(lǐng)域,是城市燃?xì)夥治鲋械闹匾笜?biāo)。隨著西氣東輸工程的快速拓展,燃?xì)鉄嶂抵笜?biāo)也正在成為重要的民生指標(biāo)。
1.地方燃?xì)夤镜娜細(xì)鈦?lái)源于天然氣長(zhǎng)輸管道中的管輸天然氣,燃?xì)夤酒湓诠夂贤芯蛯?duì)管輸天然氣的熱值作出了一定的要求,從這可以看出不是越高越好。
2.燃?xì)獾臒嶂凳菦Q定燃?xì)鈨r(jià)格的重要因素,同等熱負(fù)荷下熱值升高,居民耗氣量減少。但是燃?xì)夤緩墓艿拦举?gòu)買(mǎi)熱值較高天然氣的時(shí)候,其購(gòu)買(mǎi)的氣源價(jià)格也會(huì)比低熱值的天然氣價(jià)格要高。即便是耗氣量減少,但是燃?xì)獾膬r(jià)格會(huì)上漲,居民用起來(lái)也不一定是省錢(qián)。
3.熱值高了之后,總熱負(fù)荷不變情況下,所需耗氣量減少。但是燃?xì)馐侵苯油ㄟ^(guò)家里的燃?xì)饩呷紵?,燃?xì)饩叨际歉鶕?jù)一定的熱值有固定的設(shè)計(jì)值,熱值升高太多之后,耗氣量減少太多,可能會(huì)低于燃?xì)饩哳~定的燃?xì)饬髁恐?,這樣也就是說(shuō)會(huì)偏離額定工況,可能會(huì)影響熱效率,燃?xì)馊紵煌耆貌坏接行Ю?,也?huì)造成污染。
法國(guó)
政府1997年9月16日發(fā)布政府令,準(zhǔn)許在法國(guó)兩種不同類(lèi)型的輸配管網(wǎng)中,輸送H型天然氣和B型天然氣,H、B型管網(wǎng)內(nèi)的天然氣熱值范圍分別:10.7-12.8kwh/Nm3,即為38.52-40.08MJ/Nm3(9200-11006kcal/Nm3,參比條件:0℃,101.325kpa,下同)和9.5-10.5kwh/Nm3,即為34.2-37.8MJ/Nm3(8169-9028kcal/Nm3)。兩套熱值不同的天然氣輸配管網(wǎng)分別供應(yīng)不同類(lèi)型的天然氣用戶,以此解決氣源不匹配而帶來(lái)的互換性問(wèn)題。
美國(guó)
美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)規(guī)定美國(guó)天然氣的熱值標(biāo)準(zhǔn):1000Btu/ft3,即為37.26MJ/Nm3(8900kcal/Nm3),隨著LNG進(jìn)口量增加,氣源越來(lái)越復(fù)雜,因此,目前也面臨起源互換性難題。
日本
雖然沒(méi)有全國(guó)性的管網(wǎng),但日本通產(chǎn)省規(guī)定各地天然氣公司都要遵守46.05MJ/NM3(11000kcal/Nm3)的標(biāo)準(zhǔn)熱值。
韓國(guó)
燃?xì)夤臼菃我粔艛嘟?jīng)營(yíng)的公司,其設(shè)備的天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)為43.96MJNm3(10500kcal/Nm3)。
比利時(shí)
投資開(kāi)發(fā)適配能力強(qiáng)的天然氣燃燒器,以燃燒器具適應(yīng)天然氣起源組分的變化。
荷蘭和德國(guó)
天然氣存儲(chǔ)設(shè)施容量大,通過(guò)將不同熱值的天然氣混配,調(diào)制成符合用戶需求的混合氣體來(lái)解決天然氣可置換性問(wèn)題。德國(guó)兩套管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)熱值:10.12-10.08kwh/Nm3,即為36.18-36.03MJ/Nm3(8646-8612kcal/Nm3)和11.21-11.18kwh/Nm3,即為40.08-39.97MJ/Nm39579-9552kcal/Nm3)。
英國(guó)
因?yàn)閾碛写罅筷惻f的國(guó)內(nèi)設(shè)備,在天然氣規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題上采取了等待和觀望的態(tài)度,目前推薦天然氣熱值為39.8MJ/Nm3,并以kwh/Nm3為計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
綜觀世界先進(jìn)國(guó)家利用天然氣的經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)天然氣利用現(xiàn)狀,可以得出一個(gè)結(jié)論:統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)大天然氣利用規(guī)范管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。我們必須借鑒其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),避免重復(fù)歷史錯(cuò)誤。
用一種燃?xì)獯媪硪环N燃?xì)鈺r(shí),必須充分考慮燃?xì)獾摹盎Q性”和燃具的“適應(yīng)性”。當(dāng)供給用戶的燃?xì)庑再|(zhì)發(fā)生改變時(shí),置換氣必須對(duì)基準(zhǔn)氣具有“互換性”,否則就不能保證用戶使用安全,這就對(duì)燃?xì)馍a(chǎn)單位(供應(yīng)單位)提出了嚴(yán)格的要求,限制了燃?xì)庑再|(zhì)的任意改變。因此,統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)就顯得非常重要。
一、統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)建共同管網(wǎng)的需要。
隨著天然氣供應(yīng)管網(wǎng)的延伸、擴(kuò)大和發(fā)展,將由小區(qū)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到區(qū)域性聯(lián)網(wǎng),最終到全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、甚至是跨國(guó)聯(lián)網(wǎng),這是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趁勢(shì)。這是要求進(jìn)入管網(wǎng)的各氣源必須共同遵守一個(gè)熱值標(biāo)準(zhǔn),必須適應(yīng)網(wǎng)內(nèi)用氣設(shè)施要求,形成多氣源、多產(chǎn)地、多銷(xiāo)售商和多用戶的質(zhì)量保證體系。
二、統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是等熱值交易商業(yè)行為的需要
目前,我國(guó)燃?xì)鈨r(jià)格標(biāo)明的都是每一立方米金額,并未考慮熱值影響因素,其實(shí)這是很不合理的,國(guó)際上通行的是熱量結(jié)算方式。利比亞天然氣熱值為12375kcal/Nm3,與挪威天然氣熱值9000kcal/Nm3比相差3375kcal/Nm3;新疆LNG氣熱值kcal/Nm3,與峽甘寧天然氣8232kcal/Nm3比相差1560kcal/Nm3。熱值差異太大的天然氣不可能是同一個(gè)售價(jià),因此,從這方面講,統(tǒng)一熱值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)商業(yè)結(jié)算有利。
三、統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是某些特殊工業(yè)用戶的需要
一些特殊工業(yè)制品像電視機(jī)顯像管及玻璃薄殼管的加工,對(duì)溫度控制要求精度很高,因此,要求燃?xì)饨M分和熱值相對(duì)平穩(wěn),只允許天然氣熱值在士100kcal/Nm?范圍內(nèi)波動(dòng)。
四、統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)是燃具生產(chǎn)企業(yè)和用戶降低成本、提高服務(wù)質(zhì)量的需要。
同一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn),有利于全國(guó)燃?xì)饩呱a(chǎn)企業(yè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。單一熱值標(biāo)準(zhǔn)的燃?xì)饩呱a(chǎn),有利于燃具廠家降低生產(chǎn)成本,有利于降低整個(gè)社會(huì)的產(chǎn)品維修服務(wù)成本,提高經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。
我國(guó)統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)的可能措施
統(tǒng)一天然氣熱值標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)在于解決不同氣源間的互換性問(wèn)題,其實(shí)施的手段是調(diào)配燃?xì)獾娜紵匦浴R驗(yàn)樘烊粴鉄嶂蹬c華白指數(shù)關(guān)系的單一性,因而實(shí)際表現(xiàn)為調(diào)整天然氣熱值。
一、升高熱值性
在天然氣中添加高熱值氣體,如液化石油氣、輕烴氣體等,使其達(dá)到所需要的熱值。日本就是采用此方法,在天然氣中添加液化石油氣,使其熱值達(dá)到11000kcal/Nm?,達(dá)到熱值一致的目的。
二、降低熱值法
1.摻混無(wú)熱(低熱)氣體:在天然氣中加入低熱值的氮?dú)狻⒖諝饣蚱渌蜔嶂等細(xì)?,使天然氣熱值降低以達(dá)到我們所設(shè)定的目標(biāo)值。
2.輕烴分離:將天然氣中熱值相對(duì)較高的乙烷和丙烷等重質(zhì)組分分離出來(lái),提高甲烷含量,使熱值降至目標(biāo)值。
3.天然氣混和法
按照設(shè)定的熱值目標(biāo)值,將不同熱值,不同來(lái)源的天然氣或其他燃?xì)獍聪鄳?yīng)的比例混合,使其滿足要求。像荷蘭和德國(guó),就是利用其龐大的天然氣儲(chǔ)存運(yùn)輸設(shè)施,采用此種方法實(shí)現(xiàn)熱值穩(wěn)定,解決天然氣的互換性問(wèn)題。
天然氣每立方燃燒熱值為8000大卡至8500大卡。每公斤液化氣燃燒熱值為11000大卡。氣態(tài)液化氣的比重為0.55。每立方液化氣燃燒熱值為25200大卡。每瓶液化氣重14.5公斤,總計(jì)燃燒熱值159500大卡,相當(dāng)于20立方天然氣的燃燒熱值。
天然氣是一種多組分的混合氣體,在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的能影響人類(lèi)呼吸系統(tǒng)健康的物質(zhì)極少,產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤的40%左右,產(chǎn)生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生,相較于煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。
液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料,已愈來(lái)愈受到人們的重視。用液化石油氣作燃料,由于其熱值高、無(wú)煙塵、無(wú)炭渣,操作使用方便,已廣泛地進(jìn)入人們的生活領(lǐng)域。液化石油氣是一種易燃物質(zhì),空氣中含量達(dá)到一定濃度范圍時(shí),遇明火即爆炸。
也就是說(shuō)天然氣更安全。
然后按照熱值高,但是天然氣總體的價(jià)格比液化氣便宜很多,又免去了換煤氣罐之類(lèi)麻煩事。
所以從安全和經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)講,還是天然氣劃算。
知識(shí)補(bǔ)充:
我國(guó)目前使用的民用燃?xì)庵饕刑烊粴?、液化氣、人工煤氣三種。
1.天然氣
天然氣的主要成分是:甲烷、乙烷、氮、二氧化碳、硫化氫、氫氣。最差的天然氣中甲烷成分也在75%以上。
天然氣密度低于空氣。
天然氣的來(lái)源主要有兩種:石油伴生氣和干氣田氣,以干氣田氣為主。由于近年來(lái)大型氣田不斷發(fā)現(xiàn)與開(kāi)采,特別是“西氣東輸”工程實(shí)施后,天然氣正以其性價(jià)比、安全性等優(yōu)勢(shì)逐漸取代液化石油氣,成為應(yīng)用越來(lái)越廣的民用燃?xì)狻?/p>
2.液化石油氣
液化石油氣的主要成分是:C3和C4直鏈烴(丙烷和丁烷),含有少量的C2和C5(乙烷和戊烷)。
液化石油氣密度大于空氣。
液化石油氣的來(lái)源:主要是由煉油廠排放出來(lái)的尾氣中得來(lái)的,經(jīng)過(guò)分離工藝,去掉其中的C3以下和C4以上的直鏈烴,加壓液化后即為液化石油氣。
液化石油氣曾經(jīng)是應(yīng)用最廣的民用燃?xì)?,以罐裝形式使用。但因其爆炸下限較低及價(jià)格不斷上漲,也逐漸被采用管道輸送的天然氣取代。
3. 人工煤氣人工煤氣的主要成分是:H2、CO、CH4和少量的烯烴CmHn(C2、C3等直鏈烴類(lèi)物質(zhì)的簡(jiǎn)稱),此外還含有一定量的N2、O2和CO2等。
人工煤氣密度低于空氣。
人工煤氣的主要來(lái)源:人工煤氣包括煤制氣和油裂解氣。
煤制氣:用煤炭制造,制造城市燃?xì)獾拿悍N主要是礦化程度較低的煙煤。
油裂解氣:用重油或輕油裂解得來(lái)。
目前中國(guó)已經(jīng)明確了將天然氣發(fā)展成為主體能源的意見(jiàn),LNG進(jìn)口已經(jīng)超過(guò)韓國(guó)成為全球第二大進(jìn)口國(guó)。按照中國(guó)國(guó)家最新發(fā)展規(guī)劃,到2030年天然氣在一次能源中占比將達(dá)到15%。中國(guó)國(guó)家能源革命戰(zhàn)略提出到2030年全國(guó)能源消費(fèi)總量控制在60億噸以內(nèi)。若按照能源消費(fèi)總量60億噸標(biāo)煤上限規(guī)劃計(jì)算,2030年中國(guó)天然氣需求將達(dá)到9億噸,相當(dāng)于7000億立方米天然氣,而目前的天然氣消費(fèi)僅為2400億立方米。這一需求規(guī)模若真的實(shí)現(xiàn),2030年中國(guó)天然氣需求將較當(dāng)前水平翻兩番。