天然气作为全球三大化石能源之一,是以甲烷为主要成分的一次能源,源于古代有机质经长期地质演化形成的天然气藏。凭借燃烧效率高、污染物排放少、调峰能力强等优势,天然气在居民生活、工业生产、电力供应、交通运输及化工制造等领域发挥着重要作用。相较于煤炭和石油,天然气单位热值碳排放更低,且几乎不产生粉尘和二氧化硫,被视为清洁高效的优质能源。
天然气主要分为常规天然气和非常规天然气(如页岩气、煤层气和致密气),其中常规天然气占全球供应主体。天然气形成过程主要经历远古有机质沉积、成岩作用、热裂解和运移聚集等阶段,少量天然气来源于地幔脱气或火山活动等无机成因。
天然气以甲烷为主,还含有乙烷、丙烷、丁烷等轻烃以及二氧化碳、氮气、硫化氢等非烃类组分。甲烷占总体积的70%~98%,是热值的主要来源。商品天然气需满足组分、热值及杂质控制要求,经净化处理后使用。
天然气具有以下特性:
- 物理性质:常温常压下呈无色、无味气体,密度小于空气,泄漏后向上扩散。城市燃气通常会加入加臭剂便于检测。
- 燃烧特性:燃烧热值高,主要产物为二氧化碳和水蒸气,几乎不产生烟尘和硫氧化物,改善空气质量。
- 应用价值:能源利用方面,燃气联合循环发电效率可超60%,启停快、调峰能力强;环境保护方面,污染物排放低于煤炭和重油;终端消费方面,广泛应用于居民炊事、供暖、工业燃料、燃气发电、交通运输和化工生产等。
天然气作为衔接传统能源与可再生能源的重要过渡能源,其战略地位长期存在。未来需求将稳步增长,但受资源分布、运输基础设施及市场价格波动等因素影响。下一章将介绍天然气及相关产品的分类,包括PNG(管道天然气)、CNG(压缩天然气)、LNG(液化天然气)等不同形式。