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张家口金隅水泥有限公司燃煤窑改燃气窑项目建议书宣化煤气总公司宣化金鸿燃气有限公司2011年2月一、前言天然气作为一种城市燃气，在宣化还刚刚起步。比起液化石油气和人工煤气来说，天然气对我们大多数人来说都是一个新鲜事物，对其性质及用途，我们绝大部分人还比较陌生。为了能够让我们的管理者、操作者和使用者能够正确认识、管理和使用天然气，从容应对天然气的到来，首先，我们对天然气的性质及宣化天然气引进概况，做一简介。（一）、天然气概述1、天然气的主要成分为甲烷，是一种无色、无味、无毒、易燃易爆气体，和空气混合后，温度只要达到550℃就会燃烧。在空气中，天然气的浓度只要达到5-15%就会爆炸。2、天然气比空气轻，不溶于水。一立方米气田天然气的重量只有同体积空气的55%左右。3、天然气的热值较高，一立方米天然气燃烧后发出的热量是我们现在使用焦炉煤气的两倍多，即35.6-41.9兆焦/立方米（约合8500-10000千卡/立方米）。4、天然气可液化，当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。5、压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)，是天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用。6、天然气的主要成分是甲烷（CH4），约占总体积的95%—98%，甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水。（反应式见下）。CH4＋2O2→CO2＋2H2O（完全反应）2CH4+3O2→2CO+4H2O（不完全反应）天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物。1立方米天然气充分燃烧时，排放二氧化碳质量仅为1.964千克。因此，天然气是一种清洁的能源。7、天然气有几大优点：(1)它比空气轻，万一泄漏不易引发爆炸事故，因此其安全性比人工煤气和液化石油气要好；(2)天然气不含有毒的一氧化碳气体，不易引发中毒事故；(3)它的热值高，是人工煤气的2．3倍，因而比人工煤气耐用；(4)它的杂质含量极少，是洁净能源，其燃烧所造成的污染仅为石油的1／40、煤炭的1／800。综上所述，天然气作为一种清洁能源，对减少对煤炭的依赖，促进节能减排，提高人民生活水平有着重大的意义。2007年国家发改委在《能源发展“十一五”规划》中提出，在“十一五”时期我国能源的总体安排是：有序发展煤炭；加快开发石油天然气；同时指出“十一五”时期，油气输送管网应按照：“西部油气东输、东北油气南送、海上油气登陆”的格局，加快骨干油气管线建设，增加必要的复线和联络线，加快中转枢纽和战略储备设施的建设，逐步形成全国油气骨干管网和重点区域网络。随着我国天然气管网建设逐渐铺开，国内天然气消费呈现高速增长态势，每年以10%的速度增长。2010年，我国天然气产量达800亿m3，2012年消费量将突破1400亿m3。（二）、宣化天然气引进概况目前，张家口市政府正在积极开展引进天然气的工作。山西应县—河北张家口天然气长输管线项目，已纳入《河北省天然气综合利用规划》及建设中，气源来自中石油长庆气田，并得到中石油供气的批准。管线起点为陕京一线山西应县加压站，途经山西朔州市、大同县、河北阳原县、化稍营、宣化，终点为张家口市东山产业园区，在宣化河子西沙屹垯村东设分输站及门站，长输管线管道总长283公里，管径508mm，设计压力4.0MPa，输气规模6亿立方米/年，计划2011年投产供气。二期投资增至12亿立方米/年，供气量有较大富裕，完全能够满足张家口和宣化区的用气需求。宣化煤气总公司成立于1987年，城区现建成中低压燃气管线约300公里，发展民用用户10万户，工业用户6户，公共福利用户168户。经过20多年来的运营，积累了丰富的燃气运行、管理及维修经验，为天然气引进打下了坚实的基础。宣化金鸿燃气有限公司是宣化煤气总公司与中油金鸿合资成立的股份股份制公司，将主要经营管理宣化地区的天然气业务。作为应县—张家口输气管道供气范围内的宣化区，将依托管道天然气资源优势，调整能源消费结构，利用1—2年时间完善城市燃气基础设施，逐步以天然气取代现有的人工煤气，改善城市投资环境，提高居民生活水平，为宣化区长远发展奠定基础。二、天然气在水泥行业的应用1976年5月,我国第一台用天然气作燃料的φ2.0/1.8×38米水泥回转窑在四川广汉水泥厂建成投产。三十多年来，我国水泥行业应用天然气迅猛发展，生产技术逐趋成熟，窑的设计生产能力已达到先进水平。目前，在四川、山西等省得到广范应用。广汉天然气回转窑的诞生，为发展我国水泥工业作出了积极的贡献。三、项目建设的必要性分析（一）、是实施节能减排基本国策的需要水泥行业是一个高耗能和高污染的行业。国家“十一五”规划提出，国内生产总值能源消耗降低20%，主要污染物排放总量减少10%，全国要节能20%的奋斗目标。节能降耗是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是落实科学发展观，实现可持续发展的主要措施。国家提出：坚持开发节约并重，节约优先，按照减量化，再利用，在资源开采，生产消耗，废物产生，消费等环节逐步建立全社会的循环利用体系，强化能源节约和高效利用的政策导向，加大节约力度。实现结构节能，技术节能，管理节能。低效燃煤工业锅炉（窑炉）改造，是国家确定十大节能重点工程之首。水泥燃煤窑炉耗能高，污染重，应进行燃气炉改造。（二）、是加快实现节能降耗的需要煤为固态，天然气为气态。从物质形态来看，煤的成分没有天然气的成分均匀，因此煤在入窑前要先经破碎机破碎后由皮带输送到均化堆场进行均化，然后进煤磨磨成一定细度的煤粉利于其入窑后充分燃烧，出煤磨含尘气体由袋收尘将合格煤粉收下，经过螺旋输送机送到中间仓，中间仓煤粉经计量设备计量以后由煤粉管道输送到用料点。整个流程工艺设备多、流程复杂，占地、耗电、耗时、耗人，生产经营综合成本高。天然气则直接由天然气管道输送进厂，经天然气减压站减压后直接送到用气点，流程简单，生产经营综合成本低经济。（三）、是避免征收环保税和碳税冲击的必要途径《中国应对气候变化的政策与行动――2010年度报告》，国家发改委及有关部门，正在积极地研究征收环保税和碳税的问题。“十二五”期间，将会更多地利用市场机制和经济手段来实现碳排放强度降低的目标。现在国家已经确定在北京等五省、八市进行低碳发展的试点，探索开展碳交易行动，碳税的征收是大势所趋。宣化作为北京的周边城市，必将快速被这一浪潮袭卷。在低碳全球化背景下的利益暗战一触即发，这就是一场抢时间的战斗,必须赶在低碳风潮冲击之前,完成自己的技术转型。（四）、是企业实现生存发展的需要节能减排是企业生存发展的关键。在节能化、技术化、环保化发展大趋势的情况下，企业必须在“环保、节能、减排、创新”上下工夫，立足市场需求，千方百计降低成本，努力在同行业同类产品中赢得价位优势，提升竞争力，从而在激烈的市场竞争中取得主动。不然，就势必被淘汰。本项目用燃气清洁能源作为燃料，节能减排明显；降低成本；提高水泥产品的质量和档次，提升企业的竞争力。更重要的是可以减少对环境的污染，有力地促进企业的生存发展能力。（五）、是发展低碳经济的需要目前，绿色的低碳经济已成为各国共识。对中国而言，发展低碳经济，顺乎世界潮流、合于中国国情，是全面贯彻落实科学发展观，实现可持续发展的必由之路。高碳能源煤的利用将逐步被低碳能源取代。发展低碳经济，首先强调的是节能减排，其次是循环经济的发展，第三是新能源产业的发展，增加清洁能源的比重。（六）、是保护生态环境的的需要我国是煤炭储量大国，同时也是世界上最大的煤炭消费国，耗煤量占世界总耗煤量的1/4，原煤年产量约30亿吨。这样多的煤炭，大部分作为燃料烧掉，故煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源。目前我国大气中90%的SO2、85%的CO2、80%的ROX（粉尘）和50%的NOX均来自煤的燃烧，其中煤炭燃烧后排放出的温室气体CO2，占我国全部矿物燃料燃烧排放出的CO2的85%，而我国每年的CO2的排放量已排名世界第二位（13.6%）。SO2虽然不是温室气体，但却是有害气体，它与空气中的水蒸气结合生成亚硫酸和硫酸，对森林植被、农作物、建筑物、文物古迹、牲畜等一切生物及人类本身都有很大的危害。椐统计，世界历史上最典型的10次公害中，有8次是由于大气受SO2等有害气体物污染而引起的。目前，我国每年由于环境污染造成的损失高达380亿元，占国民生产总值的6.75%；大气污染造成的损失高达120亿元，占国民生产总值的1.67%。煤炭燃烧不可避免要产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等空气污染物，同时产生大量温室气体，长此下去，对宣化及首都北京的生态环境将会带来极大的影响和破坏。因此，使用燃气窑炉生产线项目建设，既是企业发展的现实所需，更是企业担负保护生态环境的社会责任重担所在。同时，型成绿化成荫的花园式厂区及整洁的办公楼，明镜的玻璃窗再已不是梦想。四、烧煤和燃气的比较1、煤的热值较低；天然气的热值较高。1立方米天然气热值约是1公斤煤热值的2倍，提高生产效率。2、煤窑是砖砌式窑墙结构，窑墙厚度达1米以上。由于大都采用重质耐火砖，导热系数大，故窑墙外表面温度高。不但造成大量的热损失，降低了窑炉的热效率，还造成了严重的热污染。如车间窑炉旁温度高达几十度，车间环境恶劣，严重影响窑炉操作工人的身体健康。现代的窑炉的轻质窑墙或全纤维窑墙保温性能都很好，窑外壁温度可降到30-60℃，大大提高了窑炉的热效率，减少了窑墙的热污染。同时，由于保温性能好，不但减少热损失，减少了废气排放，而且烟囱余热烟气可回收再利用，作为取暖、制料烘干、热水等使用。3、可停止除尘环保装置的运行，煤的灰分高达13%，天然气没有灰分。在实际生产中，煤的热值及灰分波动较大，操作人员的操作水平也不尽相同，煤灰在窑内不均匀沉落及未燃烧完全的煤粉被带入熟料中均会给窑的操作带来不利影响，同时也使熟料质量下降。天然气由燃烧器进入窑内与窑内氧气分子充分接触迅速燃烧，燃烧时热值稳定，同时使熟料质量也稳定。4、可节约所有的燃煤磨粉环节的大量用电，目前煤磨粉每吨约需40度电，每度电按0.5元计算，可节约20元。全年可节约200万元。5、可节约土地资源。煤场及设施占地约为10～15亩，而天然气管道不占地（可重复利用），设施占地不到100平米。完全可以利用企业现有土地进行再开发，经济收益可观。6、据计算，烧气CO2排放量比烧煤炭少45%左右，因此世界各国对烧煤的工业严加控制。7、天然气窑炉。天然气洁净、绿色环保、热值高、无毒、燃烧温度最高可达1970℃，能源将是未来发展的主题，将会有很大的市场前景。8、减轻劳动强度：由于无需人工磨粉、加煤等操作，因此与烧煤窑炉相比工人的劳动强度大大降低。9、减排效益：煤在燃烧过程中产生大量的烟气、烟尘、粉煤灰和炉渣。烟气中主要污染物有二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等。天然气在保证原有生产能力的同时大大降低燃料消耗和减少污染物的排放。燃烧1吨煤炭排放的污染物量（kg/t）序号有害物资名称污染物量1烟尘602二氧化硫（SO2）11.23一氧化碳(CO)1.364碳氢化合物(CnHm)0.455氮氧化物(以NO2)9.08煤渣300改造完成后，大大减少了对环境的污染。按照年用煤10万吨计，每年可以减少排放烟尘6000吨；减少二氧化硫1120吨；减少一氧化碳136吨；减少碳氢化合物(CnHm)45吨；减少氮氧化物908吨；减少产生煤渣30000吨。项目的环保效益非常明显。由此可见，水泥生产中使用气体燃料比使用燃煤，更加节约经营成本，对国家来说有利于节约资源和能源，对企业来说通过节能减耗，可以获得更多的经济效益回报。因此，使用燃气窑炉是今后水泥生产行业必然的选择。五、结论与建议结论：1.该项目煤改气窑做到了“三个符合”。符合国家产业政策，符合国家十二五规划，节约优先，强化能源节约和高效利用的政策导向属十大节能重点工程，符合中央经济工作会议精神，突出抓好节能减排，生态环境保护重点工