【乌审旗百方绿源油气】分享：压缩天然气：能源领域的新兴力量

一、引言

在当今能源领域，压缩天然气（Compressed Natural Gas，简称CNG）正逐渐崭露头角，成为一种备受瞩目的清洁能源。随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提高，寻找高效、清洁的能源替代方案成为当务之急。CNG以其独特的优势，在能源结构中占据着越来越重要的地位。

二、压缩天然气的定义与生产过程

（一）定义

压缩天然气是将天然气压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态形式，是天然气加压并以气态储存在容器中的一种能源形态。它主要成分为甲烷（CH₄），与管道天然气的组分相同。

（二）生产过程

天然气的压缩生产通常需要两个关键步骤。首先，通过天然气适配器，将从井口或勘探洞采集到的原始天然气收集起来。随后，将这些天然气传输至天然气压缩机中，压缩机利用曲轴旋转和连杆传动，使活塞在气缸内进行往复运动，改变气缸工作容积，从而实现气体的压缩。在压缩过程中，气体体积被压缩成原先的几倍，密度得以提高。同时，由于气体压缩会产生大量热量，导致压缩机内气体温度迅速上升，因此需要通过空气冷却或水冷却等手段来控制温度，防止压缩机过热或损坏。经过这一系列处理后，天然气便被压缩成为CNG，可储存于高压容器中。

三、压缩天然气的物理化学性质

（一）物理性质

天然气本身是无色无味的，但在输送给最终用户之前，会添加硫醇以赋予其气味，便于泄漏检测。天然气比空气轻，甲烷作为其主要成分，在低温高压下可变成液体，临界温度为-82.11℃，临界压力为4.64MPa，液化后体积将缩至1/600。压缩天然气一般存储在压力为2900—3600 psi（约20—25MPa）的圆柱或球形压力容器中。

（二）化学性质

甲烷燃烧时会产生微微发光的蓝色火焰，燃尽1Nm³甲烷需9.52Nm³空气。甲烷在空气中的爆炸极限为下限5%，上限15%。甲烷燃烧生成水和二氧化碳，水虽然无害，但二氧化碳是温室效应气体之一，会对环境产生**影响。

四、压缩天然气的应用领域

（一）车用燃料

CNG作为一种理想的车用替代能源，其应用技术经过数十年发展已日趋成熟。以CNG为燃料的车辆被称为NGV（Natural Gas Vehicle）。CNG汽车主要将甲烷构成的天然气在25MPa左右的压力下储存在车内类似油箱的气瓶内，用作汽车燃料。在CNG加气站，0.3—0.8MPa的低压天然气经过天然气压缩机升压到25MPa，由顺序控制盘控制，按高、中、低压顺序储存到储气钢瓶组，再由CNG加气机向汽车钢瓶加注。汽车钢瓶内的高压气经过减压装置减压后，经燃气混合器向发动机供气。CNG汽车具有成本低、效益高、无污染、使用安全便捷等特点，在亚太地区、拉丁美洲、欧洲和美国等地，随着汽油价格上涨以及对环境问题的关注，CNG汽车越来越多地得到应用，大量CNG改装套件和卡车、游览车、校车、火车等开始普及。

（二）城市燃气

在城市燃气领域，CNG也发挥着重要作用。它可满足城镇居民炊事、生活热水等用气需求，还可为公共服务设施如机场、政府机关、医院、宾馆、学校等提供燃气。此外，CNG还可用于集中式采暖用户、燃气空调以及分户式采暖用户等。

（三）工业燃料

在建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域，CNG可作为可中断的用户使用。例如，以天然气代油、液化石油气项目，以天然气为燃料的新建项目，以及以天然气代煤项目等，都可以使用CNG作为能源。同时，在城镇中心城区的工业锅炉燃料天然气置换项目中，CNG也有着广泛的应用。

（四）其他领域

除了上述领域，CNG还可用于天然气发电，如煤层气（煤矿瓦斯）发电项目和天然气热电联产项目。在天然气化工领域，CNG可作为可中断用户用于天然气制氢项目。此外，CNG还可用于内河、湖泊和沿海航运的以天然气为燃料的运输船舶（含双燃料和单一天然气燃料运输船舶），以及城镇中具有应急和调峰功能的天然气储存设施和用于调峰和储备的小型天然气液化设施等。

五、压缩天然气的优缺点

（一）优点

• 成本低、效益高：与气瓶组相比，管束容器虽然略重，但制作工艺较为简单，相同容积的造价更低。同时，CNG技术难度低，成熟度高，适用于零散用户及车用燃气的用气，具有较高的经济效益。
• 无污染：CNG作为一种清洁能源，燃烧后产生的污染物较少，对环境的污染较小，有助于减少大气污染，改善空气质量。
• 使用安全便捷：CNG比空气轻，泄漏后容易扩散，相对较为安全。而且其储存和运输技术相对成熟，使用起来较为便捷。
• 补充管输天然气需求：作为管输天然气的一种有效补充手段，CNG能够满足长输管线不能覆盖的中小城镇的天然气需求，扩大天然气的供应范围。

（二）缺点

• 储存要求高：由于CNG的储气压力高达20MPa以上，对储存容器的要求**，需要具备高强度、耐高压等性能，这增加了储存容器的制造成本和安全风险。
• 能量储存密度不大：CNG的能量储存密度相对较低，这限制了其在大规模能源存储和长距离运输方面的应用，不具有大规模发展应用的可能性。
• 供应因素复杂：影响压缩天然气供应方式的因素较多，如供气规模、用气性质、气源位置及数量、原料价格、运距等，需要综合考虑这些因素，才能合理地确定供气方案，增加了供应管理的复杂性。

六、压缩天然气的发展趋势

（一）技术创新

未来，压缩天然气技术将在安全方面做出更多改进，通过研发更先进的储存容器材料和安全监测技术，提高CNG储存和运输的安全性，保证技术的实用性和运行稳定性。同时，还将进一步提高压缩效率，降低压缩过程中的能耗，提高能源利用效率。

（二）应用范围扩大

随着技术的不断发展和普及，压缩天然气技术将更多地应用到民用和工业领域中，满足日益增长的能源需求。例如，在民用领域，CNG可能会在更多的家庭供暖、热水供应等方面得到应用；在工业领域，CNG有望在更多的工业生产过程中替代传统能源，推动工业的绿色发展。

（三）与其他能源融合

压缩天然气技术将与其他能源技术进行融合，形成多元化的能源供应体系。例如，CNG可以与可再生能源如太阳能、风能等进行结合，实现能源的互补和优化配置，提高能源供应的稳定性和可靠性。

七、结论

压缩天然气作为一种重要的清洁能源，在能源领域具有广阔的发展前景。尽管目前存在一些缺点和挑战，但随着技术的不断进步和创新，这些问题将逐步得到解决。未来，CNG将在车用燃料、城市燃气、工业燃料等多个领域发挥更加重要的作用，为优化能源结构、减少环境污染、实现可持续发展做出更大的贡献。我们应充分认识到CNG的价值和潜力，加大对CNG技术研发和推广应用的支持力度，推动压缩天然气产业的健康发展。

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