甲醇和天然气性能对比.doc

甲醇燃料与天然气性能对比

天然气输送、储存对设备要求高，对于中、小城镇，远离气源的地区不易获得。在中、小城镇引入天然气气源前，有部分用户使用甲醇作为燃料。甲醇产能过剩，每年过剩2700万吨，价格低廉，储运、运输简便，安全性高，是各国政府目前大力推广的环保洁净能源；面对石化能源的枯竭，醇基燃料是最有潜力的新型替代能源，深受各国企业组织的青睐。
新型醇基液体燃料对环境无污染，运输方便，可用普通塑料桶装运，常温常压下燃烧安全可靠。燃烧热效高于其他燃料 20%多。因此，项目所开发的新型、节能且无污染的新型醇基液体燃料，以优异的品质替代柴油、液化气应用在餐饮业领域内中餐灶、茶炉、小锅炉等，将对减少城市污染，降低餐饮业成本，提高燃料利用率和使用的安全性，改善能源供应紧张，推动我国民用燃料的技术进步，满足社会对清洁能源的需求具有重要意义。
1、甲醇及甲醇燃料物理特性
甲醇无色、透明、易燃、易挥发、有毒、略有酒精气味；相对密度（20℃）：0.792；沸点：64.5℃；熔点：-97.8℃；闪点：12.22℃；燃点：8℃；自燃点：463.89℃；蒸汽蒸汽与空气混合物爆炸极限：6~36.5%；能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃等许多有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂容易燃烧，燃烧产物为水和二氧化碳。
粗甲醇中,甲醇约占80%，水约占20%,其余杂质为有机醇、醚、醛、酸等（如甲酸、乙醇等，比例非常小，几百到几十个ppm）。 粗甲醇价格在1500~2000元/吨。加入醇基燃料增热添加剂后，热值可以达到7300~9000大卡（约30.6~37.7MJ/kg）。目前市场上添加剂主要有三类。
第一类是醇水型燃料。就是燃料中含有20%以上的水，燃料的热值更低，达不到“醇基民用燃料”行业标准技术要求，而且使用此类添加剂的灶具气化效果都不好，灶具设计复杂，不宜推广。
第二类是醇烃型燃料。这种燃料主要给粗甲醇加烃类物质来提高燃料热值，加入烃类物质容易产生分层，适当加入助溶剂使燃料与烃类物质混合均匀不至分层。目前此类燃料使用较多，严禁加入有害的有机化学产品为添加剂，同时控制水的含量，烃类含量应与灶具适应。
第三类醇醚型燃料。由化工部西南化工研究院开发，将二甲醚溶于甲醇和水中，同时由二甲醚在钢瓶中产生原料所需的压力，这样就避免了现有醇水、醇烃型燃料在点火过程中需要额外预热、加压的过程，是一种很有前途的燃料，但二甲醚成本较高、贮存困难。目前适宜推广第二类醇烃类燃料，随着人们生活水平的提高，逐步推广含水较低的醇醚型燃料。
2、经济性对比
甲醇燃料一般取75~85%的粗甲醇，添加20~25%的水及2~5%的添加剂进行搅拌，得到甲醇燃料，甲醇燃料的热值与添加剂种类及加入剂量有关，热值一般在30.6~37.7MJ/kg。液体燃料在储罐中储存，通过灶头完全气化。
粗甲醇市场价在1500~2000元/吨，加入添加剂后，甲醇燃料市场售价一般为3500~4000元/吨，供货商一般会提供适合甲醇燃烧的灶芯，价格大概为40~100元/只，只需要购买灶具，不产生额外的设备安装费用，对于家庭及小餐馆、饭店来说投入较低。
天然气每方价格在2~4元/m3不等（澄城商业用户天然气价格为3.5元/m3），二类天然气热值不低于（低热值）31~37MJ/m3。从产生相同热量需要的燃料价格来看，甲醇燃料与天然气燃料价格比接近1，但使用甲醇初装费用低，或不产生费用，只需要在原有灶具更换灶芯。天然气初装费用较高，需要安装燃气管道，计量仪表，电磁阀等仪器、仪表，额外产生的费用较高，家庭初装费在2000~3000元不等（不含灶具），而对于商业用户，酒店、饭店等根据规模的大小初装费用也相差较大。
澄城县甲醇用户只需要支付甲醇燃料的费用，甲醇供应商提供对灶具的安装、改装费用，大大降低了成本，节约投资。
3、燃烧产物
从甲醇燃料与天然气的燃烧产物来看，二者燃烧后生成CO2和H2O，都不产生污染环境的气体，相对清洁。对人体无害，使用无异味。但甲醇燃料易出现不完全燃烧，从用户使用反馈情况来说，容易出现流眼泪等情况，目前醇基燃料中的添加剂成份复杂，商家是否会添加对人体有害的物质不明确，可能会造成一定的身体伤害。
4、安全性
甲醇燃料不易挥发，常态下可以储存在塑料容器中，燃料包装视距离远近及数量而定。远距离及量大时，应用铁桶或用运输罐车装运， 贮罐必须有直观的液位计，并标有最高液面充装量的红线标记，贮罐顶上应有放空管与阻火器。甲醇即使泄漏也不容易出现爆炸等事故，易溶于水，燃烧时用水扑灭即可。
天然气从储存、运输到使用，压力均高于大气压，泄漏后不易被察觉，容易出现爆炸事故，发生火灾不易被水扑灭，危险性较高。
5、使用中存在问题
甲醇燃料在使用过程中也存在以下问题：1）甲醇属于有毒物质，在不完全燃烧条件下产物容易对人体有一定伤害；2）无法实现燃烧效率，浪费燃料，火力不猛；3）由于燃料自身的不稳定性，燃烧中极易损坏炉头。
天然气属于易燃易爆物品，使用中需要格外注意燃气泄露问题，对于使用环境要求较高，一旦发生泄露极易出现爆炸事故，爆炸破坏力大，后果严重。
6、国家相关标准、规范技术要求
醇基燃料是有国家标准的，早在1996年国家就已经出台了GB 16663-1996《醇基液体燃料》，是国家技术监督局以四川省地方标准DB51/181-93《合成液体燃料》为基础制定的。随后1997年，国家农业部发布了NY 311-1997《醇基民用燃料》行业标准，同时发布了NY 312-1997《醇基民用燃料灶具》行业标准。这3个标准对规范醇基燃料及灶具的生产及使用具有重大意义，但由于当时的醇基燃料技术还处在发展阶段，所以对于燃料及灶具的生产及使用不可避免的存在一些问题，2009年9月4日，农业部行业标准废止。
GB 16663-1996《醇基液体燃料标准》中要求：
1）产品外观为均匀的透明液体，无恶臭；
2）醇基液体燃料性能符合下表要求：
表1 醇基民用燃料的技术条件
序号
项目
指标
一级
二级
1
醇含量，%
≥70
≥70
2
密度（20℃），g/cm3
≤0.83
≤0.85
3
机械杂质，%
<0.02
<0.05
4
凝点，℃
<-30
<-30
5
引燃温度，℃
>200
>200
6
pH值
6~8
6~8
7
50%馏出温度，℃
<76
<76
8
总硫含量，%
<0.01
<0.015
9
低热值，kJ/kg
≥21000
≥16750
10
稳定性
不分层
不分层
6
游离碱，%
<0.01
<0.015
7
pH值
6~8
6~8
8
50%馏出温度，℃
<76
<76
9
引燃温度，℃
>200
>200
10
总硫含量，%
<0.01
<0.015
11
甲醛
无
无
3）燃料中不允许添加任何无机盐、卤代烃和硝基化合物。添加烃类时，烃中芳香烃含量不高于40%。
《醇基液体燃料家用灶》标准要求，使用醇基燃料灶具时厨房空气中有害气体最高允许浓度如下表示。
表2 厨房有害气体最高允许浓度表
项目
最高允许浓度，mg/m3
甲醇
≤5
甲醛
≤0.13
氮氧化合物
≤0.5
一氧化碳
≤25
二氧化硫
≤1

从以上对比来看，天然气与甲醇燃料都属于清洁能源，符合国家能源发展相关政策，满足用户对清洁能源的需求。使用甲醇燃料和天然气各有优劣，天然气燃烧稳定，热值高，但泄漏后危险性高，安装费用较高。甲醇燃料投入少，但是燃烧稳定性不好，火力不稳定，容易造成燃料浪费，甲醇的不完全燃烧，及燃料中的添加剂成分复杂，燃烧后容易对人体产生一定的危害。目前我国地方政府在大力推广甲醇燃料，但缺乏相关的国家标准及政策扶持，甲醇燃料难以得到普及。甲醇燃料发展困难重重。一旦相关扶持政策颁布，甲醇将会得到广泛的应用。
7.实际使用情况：
调研澄城县甲醇燃料用户使用情况，甲醇燃料成本低，无需安装费用，免费赠送灶具，一公斤价格在3.5元左右，一般的小餐厅每月使用大约850~1000公斤，费用约为3000元，但甲醇燃料燃烧属于雾化燃烧，燃烧效率较低，存在一定的浪费，同时大量的不充分燃烧甲醇容易对人体造成一定的伤害，气味刺鼻。
天然气经济、清洁、燃烧效率高，但初装费用高，导致一部分用户有顾虑。