摘要:本文介紹世界燃氣發(fā)展史和我國燃氣事業(yè)走過的路程。我國燃氣事業(yè)走過不少彎路,要吸取教訓,尤其在發(fā)揮燃氣效益的應用環(huán)節(jié)中還有不少地方需要改進?;仡櫄v史總結經驗和教訓,讓燃氣應用事業(yè)發(fā)揮應有的作用。
引言
中國是全世界公認的使用天然氣最早的國家。由于各種因素的影響,燃氣事業(yè)一直沒有被重視。自本世紀開始進入天然氣時代,燃氣事業(yè)有了很大進步,但是比起先進國家還有很大差距。本文回顧世界燃氣事業(yè)燃氣發(fā)展沿革,總結歷史教訓,并對今后燃氣事業(yè)的發(fā)展提點粗淺的意見。
一.世界燃氣事業(yè)的歷史沿革與發(fā)展趨勢
世界燃氣事業(yè)發(fā)展也是與人類經濟發(fā)展緊密結合的。我們祖先鉆木取火,開始熟食。當時燒的是樹木雜草。瓦特發(fā)明蒸汽機后大量使用煤。汽車的普及后,石油逐漸成為主要能源,由于燃氣看不見摸不著,被利用得比較晚。
1. 我國是發(fā)現與使用天然氣最早的國家
大約在2000年以前,我們的祖先就用天然氣煮鹽。1950年在四川出土的東漢畫像磚中的用燃氣煮鹽的圖,證明我國利用天然氣最早,并被世界公認。(圖1)為古代火井制鹽圖。

2. 燃氣工業(yè)化生產是在英國從煤制氣照明開始【1】
1792年蘇格蘭人莫克多(William M.Murdoch)發(fā)現了干餾煤氣并用其照明。開始只是利用燃氣燃燒發(fā)出的光能。1812年4月30日英國成立世界第一個威斯敏斯特(Westminster)燃氣、照明和焦碳公司。1813年該公司用燃氣點燃了威斯敏斯特大橋兩側的燃氣燈,當時光華四射,標志著燃氣事業(yè)的起點。在當時,用燃氣燈代替蠟燭照明,也是一件科技發(fā)展的大事。(圖2)為街燈圖。

此后美(1816)、法(1819)、德(1825)、瑞典(1846)、加拿大(1847)、香港(1864)、上海(1865)、日本(1871)等先后興建燃氣照明焦碳廠。這一階段是煤制氣照明的全盛時代[1],“煤制氣”被簡稱為煤氣,在我國燃氣與煤氣混稱。在日本侵華時期,稱燃氣為瓦斯(是日語),現在多數指礦井氣。
3. 電燈將燃氣燈 擠出照明市場
1879年愛迪生發(fā)明白熾電燈,對燃氣燈進行了有力的挑戰(zhàn)。1884年燃氣燈行業(yè)發(fā)明了用稀土金屬做的燈罩,使燃氣燈與電燈一樣明亮,并且1897年出現可以倒置的燃氣燈。但是無論燃氣燈的制造者如何抗爭。電燈在運輸、安裝、使用等方面都比燃氣燈優(yōu)越。并且沒有易爆、中毒的危險。電燈先是把燃氣燈趕出室外,然后又熄滅了燃氣街燈。1915年美國一些廠家開始放棄照明市場。1925年燃氣燈用于照明的比例只有15%。從此燃氣失去了照明市場。
4. 本生把燃氣帶進熱能市場
早在1826年英國已有簡單的燃氣家庭炊事灶,但是效果不好。1855年德國工程師本生發(fā)明“本生燈”后,在燃燒前將燃氣預混了部分空氣,提高了燃燒效果,開始探討利用燃氣熱能的途徑。1864年紐約的鷹燃氣爐具廠開始生產家用燃氣灶。1874年美國的第一次在化鐵爐上用天然氣,從此燃氣走入工業(yè)。1879年英國展出300多種燃氣用具。燃氣的烤箱(1879)、熱水器(1889)、采暖爐(1904)、冰箱(1927)、空調(1935)等相繼出現。此后美國成立燃氣學會,麻省理工學院開出過燃氣課程。
5. 天然氣鞏固了燃氣在能源中的地位
1821年,美國在紐約州鉆了一個只有9米深的鉆井,用空心的木制管道,引到幾間房子里去照明。這雖然比中國利用天然氣晚了幾千年,但是比英國利用煤制氣,僅僅晚了幾年。在美國,幾乎是天然氣與煤制氣一起發(fā)展起來的。美國在開發(fā)石油的同時,非常重視天然氣的生產。由于天然氣的質優(yōu)、量大、易輸送、成本低等優(yōu)勢,逐步淘汰了煤制氣、油制氣等人工制造的燃氣。1954年天然氣在城市燃氣中占98.4%,美國率先完成天然氣化。法國在二戰(zhàn)后,開發(fā)拉克大氣田后逐步完成天然氣化。1964年英國在領海海域內348個區(qū)進行鉆探,1966年打出氣井。從此花了10年時間,消耗了10.27億英鎊, 1976年完成天然氣化。從此燃氣在世界能源的比重也逐步提高。目前已幾乎達到和石油并駕齊驅的局面。
根據現代技術的發(fā)展,能源的終端的應用,多采用氣體燃料的形式。除民用外,天然氣兩級發(fā)電已經普及使用,效率達50%以上。尤其運輸業(yè)使用燃氣后(天然氣汽車、液化石油氣汽車以及今后的氫汽車),燃氣的使用范圍會越來越廣泛。此外,最近開始重視的煤層氣、可燃冰等新氣源的開發(fā),預料今后可能與石油并駕齊驅,也有可能超過石油。
6. “氫經濟”的設想
美國總統(tǒng)布什在2001年5月17日發(fā)布“國家能源政策報告”。提出發(fā)展氫能并把氫能作為美國未來主要能源的設想。美國能源部在2001年11月集中各界代表召開了“國家氫能發(fā)展展望”研討會,并形成了“美國向氫經濟過度的2030年遠景展望報告”。認為氫能是美國未來能源的發(fā)展方向,美國要走以氫能為能源基礎的經濟發(fā)展道路。向“氫經濟時代”過渡。
從汽車發(fā)展的趨勢看來,交通方面使用氫燃料會走在前面。
二、我國燃氣事業(yè)走過的道路
我國燃氣的發(fā)展史【2】:我們?yōu)槲覀兊淖嫦茸钕仁褂锰烊粴舛湴?,但是不得不承認我們在發(fā)展燃氣的過程中走了不少彎路。
(一)解放以前:上海早在1986年建立煤制氣廠。主要為洋人服務,用于炊事和照明。當時一度稱其為自來火(圖3)。日本侵華時期,在沈陽、長春、大連等地建煤制氣廠,主要為供侵略者享受。

(二) 新中國成立后,燃氣事業(yè)開始為人民群眾服務。煤制氣開始發(fā)展。1959年結合北京人民大會堂等十大建筑的建設,開始了以石景山鋼鐵公司焦化廠和北京焦化廠為氣源的北京城市燃氣供應。六十年代初,上海建設了上海焦化廠,擴大了城市燃氣供應。東北一些城市的煤制氣廠也有不同程度的擴展。
六十年代中期,大慶、大港、勝利等油田的開發(fā)和相應的煉油廠的建設給城市燃氣工業(yè)帶來了液化石油氣和重油資源。許多城市開始應用液化石油氣作為城市燃氣氣源,而一些大城市開始使用重油制氣?! ?/div>
發(fā)展煤制氣的教訓:七十年代末和八十年代初,隨著城市建設的發(fā)展,天津、南京、杭州等大中城市建設了采用連續(xù)式碳化爐工藝的煤制氣廠。而蘇州、無錫等一些中等城市則將附近煉焦廠的煤氣凈化以供應城市。這一時期算是我國煤制氣的發(fā)展時期。由于信息閉塞,當時,在各個先進國家的煤制氣廠紛紛倒閉時,我們還在引進并不先進的煤制氣設備(魯奇爐)規(guī)劃生產民用燃氣。另一方面把天然氣分解為化工原料,同時我們還在發(fā)展成本高的煤制氣。結果煤制氣廠建一個,虧損一個。再加上環(huán)保、資源等原因,使燃氣的發(fā)展在許多地區(qū)特別是沿海發(fā)達地區(qū)受到制約。
八十年代中期以來,我國能源工業(yè)市場經濟和國際貿易逐步發(fā)展,為沿海地區(qū)引進了液化石油氣資源,有力地促進了這些地區(qū)城市燃氣事業(yè)的發(fā)展,并使其逐步納人市場經濟的軌道。在此以前,我國液化石油氣公司僅靠我國廣東沿海地區(qū),然后是華東沿海地區(qū),由于一開始就按國際價格和市場經濟規(guī)律經營,上下游各個環(huán)節(jié)都獲得利潤,因而引起了各方面的經營興趣,使液化石油氣貯配站和各級經營公司迅速發(fā)展,并從沿海伸向內地。在市場經濟的帶動下,國內液化石油氣生產單位也增加了產量,改善了服務。這樣,液化石油氣就很快成為我國近期發(fā)展民用燃氣的主要資源,形成了供求平衡,供大于求的局面。據建設部統(tǒng)計,我國1985年用氣人口為35×106人,到1995年猛增為130×106人,比原來增加2.7倍,而其中67%的增量依靠液化石油氣。但是從長遠觀點來看液化石油氣只能滿足民用炊事和制備熱水需要,是一種過渡性的主氣源。發(fā)達國家的主要燃氣消費市場是工業(yè)、建筑物采暖和發(fā)電,如此大量的燃氣消費并不是液化石油氣所能承擔的,必須依靠天然氣來解決問題。
天然氣發(fā)展初期的困惑:九十年代中期我國開始重視天然氣的發(fā)展,當時由于沒有處理好供需關系,一度造成浪費。1996年建成由鶯歌海至香港900多公里輸氣管道,計劃給香港供氣29×108m3/a,。由于用戶進展緩慢,大量的天然氣送到香港放空燒掉。
陜京天然氣管道,1997年10月建成給北京供氣,直到1998年9月,用氣量不足輸氣能力的十分之一,直到2000年末仍沒有達到預期的用氣量,致使管線處于虧損狀況。
目前天然氣發(fā)展迅猛:進入21世紀,隨著我國經濟的騰飛,天然氣事業(yè)逐步進入正軌,得到快速發(fā)展。根據中國城市建設年鑒,天然氣供氣量,由1979年的6.85×108m3,到2007年增加到308.64×108m3,增長了45倍。管道長度由751km增加到155251km。增長量207倍。供氣人口由76萬增加到10190萬,增加了134倍。這標志著我國已經進入燃氣界人士盼望已久的天然氣時代。另外還有一個特點是家庭用氣量的比例小于其他方面的用氣。城市燃氣的用氣結構在發(fā)生變化,已經是工業(yè)占主要地位。
三.燃氣應用事業(yè)的重要性
在整個燃氣事業(yè)中包括氣源、輸送與輸配和應用三部分。而真正體現燃氣節(jié)能和環(huán)保的效果只表現在應用方面。如果應用的不好,燃氣照樣會產生污染環(huán)境、浪費能源,甚至產生事故,毀物傷人,結果使數以百億元的前期投資沒有效果。這比早期天然氣沒有配合好供求關系造成的浪費還要嚴重。為此必須對燃氣應用事業(yè)予以密切的關注。
(一)。民用燃氣應用事業(yè)的進步和存在的問題
1. 民用燃具的發(fā)展:從目前燃氣事業(yè)來看,燃氣應用技術有很大的進步。但是主要表現在民用燃氣用具方面。燃氣熱水器由自吸閥的自動點火熱水器發(fā)展到電磁比例閥的出水恒溫的全自動熱水器都達到產品要求。此外燃氣空氣比例閥的全一次空氣預混燃燒設備也在開發(fā)。家用燃氣灶外觀華麗,形式多樣。這些民用燃具除了在性能及耐久性方面還與國際水平存在差距以外,基本能達到我國燃氣具的標準。其中大食堂的炒菜灶,因為環(huán)境的惡劣,難以承受界限氣的檢驗,需要進一步研究。
2. 民用燃具的誤區(qū):民用燃具身在建筑中,因此和建筑有密切的關系。
(1)建筑抑制了燃氣熱水器的發(fā)展【3】:
燃氣熱水器由于建筑不考慮熱水器排煙的出路,結果造成如下不正?,F象:
1)目前我國熱水器的排煙道安裝大部分不符合安全要求。主要是因為建筑沒有考慮燃氣熱水器排煙的要求,造成連年發(fā)生煙氣事故;
2)一個建筑物中有多種熱水器。普通一個6層的住宅樓中,有的使用自然排煙式熱水器,也有使用機械排煙熱水器,也有使用強制給排氣熱水器。而這些熱水器的排煙道大部分不符合安全要求,并且隨意在外墻打洞,這是燃氣熱水器煙氣事故的根本原因;
3)自從在行政上取消5升熱水器后,燃氣熱水器市場逐步讓給了電熱水器。首先廚房電熱寶熱水器占據了廚房的洗菜、洗手的熱水市場。同時在北方冬季燃氣熱水器煙氣傷人事件更為嚴重,因此用戶無奈地使用電熱水器。我國煤電廠還是多數,估計占總電量的65%。并且效率不高。家庭用電熱水器實際上是用由煤生產的電。電熱水器的一次能源效率不會超過40%,CO2排放量也和用煤差不多。只不過由分散改為集中罷了。為此建議有關領導單位組織建筑能源的合理利用課題的研究。確定我國各區(qū)建筑用熱水的能源,用氣還是用電。如果用氣,建筑必須與燃氣專業(yè)配合決定使用哪種燃氣熱水器,并確定燃氣熱水器的位置和煙道。使用戶不必自己選擇熱水器。因煙道占建筑使用面積,必要時應作技術經濟比較。當然也應考慮幾種供熱水的方案。
近來國外先進國家有禁用電熱水器的信息。因為電是二次能源,其本身發(fā)電效率,先進的國家只能達到50%,經過輸送后就低于50%。電加熱器效率不可能100%。因此用電加熱水不僅其火用效率極低,沒有發(fā)揮電的做功能力,同時其一次能源利用率也超不過50%??紤]我國現況,更是不應該使用電熱水器。不用電熱水器的先決條件是建筑必須考慮燃氣熱水器的排煙問題??磥斫ㄖㄒ?guī)中增設具體的排煙條例是亟待解決的關鍵問題。
(2)建筑設計給燃氣家用燃氣灶頒發(fā)銷售證:
現在的建筑設計。在廚房中確定了燃氣灶及其排煙罩的位置,這樣拿到新房的用戶自然地要買一個燃氣灶。因此燃氣灶基本上沒有被電代替的危險。但是家用燃氣灶并不讓用戶滿意。因為中國城市家庭人口平均不到3人。節(jié)假日請客也多數到飯店。實際上是不需要“猛火的中華烹飪灶”。頭部很大的高負荷灶降低了實際使用的熱效率,沒有發(fā)揮燃氣的節(jié)能減排的效果【4】。另一方面燃氣灶功能單一,很多廚房工藝被電微波爐、電磁爐、電高壓鍋、電面包機等代替。如果燃氣灶只圖加大負荷,不在多功能方面下功夫開發(fā),將來很可能像燃氣燈那樣被電淘汰。尤其在夏天,為了避免觸發(fā)溫度過高,大部分家庭采用電設備。
(3)今后的工作展望
建筑節(jié)能是節(jié)能工作中的重要部分,不容忽視。當然建筑如果考慮燃氣用具的煙道安裝,無疑地會減少建筑有用面積。但是一個建筑能源消耗應該由哪家能源負擔,應該慎之又慎,要做充分的技術經濟比較。如果家庭熱水應用燃氣能源,那么我國建筑法規(guī)要向國際建筑法規(guī)靠攏。要明確提出燃氣燃具及其排煙到的安排和正確的排煙出口的位置。
(二)工業(yè)燃氣應用事業(yè)的進步和存在的問題
首先要承認城市燃氣學會和協(xié)會沒有重視這部分問題。在歷屆學術討論會也很少這方面的內容。實際上發(fā)展天然氣以來,主要供氣對象由民用轉向工業(yè)及其它用戶。但是在歷屆的燃氣用具展覽會上,只看到國外的燃燒機,國產展品很少。
隨著我國加工業(yè)的發(fā)展,我們引進不少先進生產設備,其中也包括燃氣設備。但是我們的學會和協(xié)會很少關注占天然氣消耗量近79%以上的工業(yè)用氣。為了充分發(fā)揮耗資巨大得來不易的天然氣,需要我們予以密切的關注工業(yè)燃具性能以及開發(fā)節(jié)能減排的工業(yè)燃具。
燃氣事業(yè)雖然有了巨大的進步,但是在管理方面還是粗獷型的。例如我們有些地方的產銷差高達10%。這對于銷售量達十數億立方米甚至更多的天然氣公司將是一個很大的漏洞。因此不僅在流量計的選用、維護、校正等方面認真執(zhí)行有關標準,同時在管理制度上也應加以改革。杜絕一切漏洞。
結束語
總之天然氣事業(yè)發(fā)展起來只不過十年左右。我們的缺點是前進過程中的缺點,但是我們也要接受燃氣事業(yè)發(fā)展中的教訓。認真總結歷史教訓,結合實際地吸取國外先進經驗。讓燃氣重復發(fā)揮其綠色能源的作用。
參考資料
1. 劉宗侖譯著 《煤氣工業(yè)發(fā)展史》 1986.10
2. 煤氣發(fā)展史 《博燃資訊》 2005~2008
3. 金志剛 《燃氣熱水器與建筑》 《城市燃氣》 2001.1
4. 金志剛 《家用燃氣灶的熱負荷——中華猛火灶忽悠了群眾,浪費了能源》 (博燃資訊)
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