天然氣在工業領域的發展優勢分析

孔軍

摘要：資源稟賦決定了我國大部分工業企業用能結構，而在向低碳、清潔化社會的轉型過程中，能源的利用應當逐步從經濟性比較轉向以環保為重、經濟性并行的思路轉變。盡管天然氣相比煤炭、燃料油、焦爐煤氣經濟性偏弱，但隨著國家對高耗能行業的嚴格監管以及碳達峰、碳中和的影響，天然氣作為高效、清潔的能源，具有明顯的環保優勢并會進一步提高工業企業的附加產值。

關鍵詞：天然氣，替代能源，工業，環保，碳達峰，碳中和

1.工業領域主要用能方式

根據《2017國民經濟行業分類》，工業包括采掘業、制造業及電力燃氣及水生產和供應業。工業用戶使用的燃料較多的行業主要是金屬冶煉、非金屬礦物制造業、紡織、醫藥等行業，用能一般只在冶煉、熔化、加熱、退火、干燥、烘烤、熬制等過程。

根據《中國統計年鑒2020》數據顯示，工業能源消費總量31.1億噸標準煤，占全國能源消費總量的65%左右。2018年工業領域天然氣消費量1940億立方米，占全國天然氣消費總量的70%。2018年工業終端用能中，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%，天然氣在工業領域的占比仍較低。從占比來看，工業領域用能仍然是以煤炭主導，電力也已成為支柱能源之一，相比之下，天然氣仍有發展空間。

2.天然氣在工業用能的經濟性分析

根據工業領域中實際購買天然氣和其他能源的市場價格，并考慮各類能源的熱值、熱效率，測算各類工業用能的單位熱值價格，從各類能源本身成本來作經濟性對比。重點通過天然氣熱值價格對比燃料油、LPG、煤炭、焦爐煤氣替代的經濟性。

通過測算，在考慮用能熱效率的情況下，當前價格水平和經濟形勢下，工業用天然氣的單位熱值價格明顯低于煤炭，相比煤炭經濟性較弱;與燃料油、LPG、焦爐煤氣相比，經濟優勢基本相當。以某玻璃企業為例，其使用能源包括焦爐煤氣、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，采用的能源包括焦爐煤氣、燃料油、煤炭，其單位燃料成本最低的是煤炭，生產一噸氧化鋁僅為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.天然氣在工業用能中環保優勢

在工業燃料領域中，對天然氣、煤炭和燃料油利用中排放的污染物進行比較，測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（詳見表1）。測算之后：天然氣在工業燃料領域環保優勢明顯，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，天然氣在工業燃料領域相比煤炭和燃料油具備明顯的環境效益。

4.天然氣在工業中工藝技術優勢

天然氣在工業領域的利用主要包括工業鍋爐和工業窯爐，可替代能源主要包括煤炭、燃料油、LPG、焦爐煤氣等。在熱效率方面，根據《鍋爐技能技術監督管理規程》（TSG G0002-2010）給出的各類燃料工業鍋爐在額定工況下的熱效率情況，燃氣（包括天然氣、城市煤氣、LPG）鍋爐的熱效率比燃煤高10%左右，比燃油鍋爐高2%以上。對于熱負荷相同的工業窯爐來說，燃氣窯爐的熱效率也要大于燃油窯爐和燃煤窯爐。以國內日用陶瓷燒成工序為例，燃煤隧道窯為1.42～1.85千克標煤/千克瓷;燃油隧道窯為1.14～1.5千克標煤/千克瓷;天然氣隧道窯為1.00～1.35千克標煤/千克瓷，燃氣隧道窯的熱效率明顯高于燃煤隧道窯。

在其他工藝技術方面，天然氣在部分工業領域有明顯的自身特性優勢，甚至有不可替代的作用。其中天然氣工業窯爐，由于便于溫度控制，是爐膛溫度均勻，程序升溫平穩，可避免爐內結渣結焦等問題，有利于生產優質產品，提高裝置生產率。用于建材行業生產平板玻璃、建筑衛生陶瓷、高檔陶瓷餐具、陶瓷工藝品等工藝的燃料，由于不產生炭黑、顆粒、麻點等缺陷，窯爐內溫度均勻等因素，可減少產品變形，提高產品質量、成品率、產品附加值。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%，提高優質品率3%。天然氣陶瓷窯的優勢最為突出，一是提高產品質量，因為天然氣含雜質極少，燃燒時火焰的潔凈度很高，不會發雜質污損產品的現象，從而提高產品合格率，尤其對于高檔產品更為明顯。

結束語：

隨著國層面家碳達峰、碳中和的目標的深入實施，未來清潔、低碳將是我國主要的能源利用方向，而目前工業領域能耗相對較高，要實現該目標工業領域的清潔、低碳化利用是關鍵，短期內天然氣在工業領域中實現高碳能源的替代是最現實的選擇。工業領域中部分行業對煤炭的依賴度較深，因此除了政策方面的引導之外，提高天然氣經濟性也是我國天然氣健康有序發展最為迫切的需要。

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