清洁能源对工业城市的影响

本文以醴陵市为背景，阐述天然气对一个工业化城市的影响。“天下名瓷出醴陵”，醴陵陶瓷文化源远流长，陶瓷企业众多。然而传统能源的“瓷城”烟囱林立，浓烟滚滚,造成整个天空被烟雾笼罩。陶瓷企业在带来城市繁荣的同时，也给当地造成了严重的环境污染。西气东输管道二线樟树-湘潭联络线由江西萍乡经醴陵市进入湖南和忠武线(现属于西气东输)上的湘潭站对接互联。著有革命之乡美誉的醴陵是革命先烈李立三、左权、耿彪的故乡，同时以陶瓷之都美誉天下，工业的发达使醴陵市成为一个经济复合型发展的城市，醴陵市的工业主要以陶瓷为主，大大小小的瓷窑厂数百家，在西气东输管道进入湖南后，陶瓷厂逐渐脱离了使用煤炭等传统能源，甚至开始逐渐淘汰运输成本较高的LNG供气，铺天盖地的燃气管道开始接入工厂，成为了工业城市发展的一根根血脉。

1 采用管输天然气后的直接效应

a) 环保性：煤炭燃烧后生成硫化物(SO2)、碳化物(CO)等有害物质较多，且产生大量粉尘，对大气有较大的环境污染。陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前中国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源，会排出不少的烟气，企业对此要严格控制烟尘浓度和SO2浓度，使之符合国家允许的排放标准，这样势必增加产物处理成本。而天然气的燃烧产物主要以CO2和H2O为主，属于清洁能源;

b) 常规成本：天然气属于一次成型，管道的建设是一劳永逸的，供给方便，点火方便。而煤需要考虑交通运输，且对于大规模耗能的工厂还需要提前滞留空间作为囤煤使用;

c) 辅助成本：在西气东输醴陵分输站分输投产以前，醴陵市华联火炬瓷厂用的是CNG槽车供气，由于是CNG，所以在瓷窑厂还必须配备减压撬，及其它附属设施。这大大增加了设备的投入成本和维护成本，在醴陵分输站对下游进行分输以后，由于资源的捷径利用，该厂直接将管道从天然气门站接入，利用门站的调压撬将压力调到指定值后直接输送到瓷厂，不仅节约了投入成本还节约了管理成本。

2 天然气在传统能源使用基础上的细节比较

2.1 使用传统煤的经济性

标准煤的燃烧值约为29 MJ/kg，如果烧一批陶瓷需要5×105 MJ的热量，那将耗焦炭17 t，按照每吨焦煤出厂价1 650元/t的价格计算，每吨焦煤运输成本450元计算，将消耗直接燃烧成本3.57×104元。由于煤的燃烧需要用专用的煤炭燃烧炉，由于环保要求，对废弃物和粉尘的排放必须达标，对此，还会有一笔废弃物处置费用的消耗，1 t煤燃烧后的废气处理费用约为13元。残渣清运处理费100元/t，即如果烧一批瓷器所需的热量为5×105 MJ，废气处理费用约为221元，按照小型常规的工业废气处理设备150×104元计算，折旧年限20 a，则每天的折旧费约为205元。要将煤送入燃烧炉，还将消耗大量的人工成本，总成本约为3.612 6×104元。

2.2 使用CNG燃料的经济性

CNG的燃烧值为35 MJ/m3,如果烧一批陶瓷需要5×105 MJ的热量，需要14 285 m3 CNG，在醴陵地区CNG主要由CNG槽车供气，由于槽车的装卸成本较高，用槽车将CNG运输到工厂，算上运输成本及装卸成本，约6元/m3，即工厂需要燃烧5×105 MJ的热量需要消耗CNG成本8.571元，由于CNG的压力为20 MPa～25 MPa，在接入到燃烧炉之前还需要经过减压撬减压，目前中型企业所用的减压撬市场价格约为14×104元/套左右，按折旧费0.05元/m3计算，14 285 m3 CNG的减压成本为0.071 4×104元。由于CNG燃烧后的主要产物为CO2和H2O，无污染，不考虑废气处理成本。即使用CNG烧制一批耗能为5×105 MJ热量的陶瓷，经济成本为8.642 4×104元。

2.3 使用管输天然气燃料的经济性

西气东输管道的天然气CH4含量均大于94%，高发热位约为37 MJ/m3左右，如果烧一批陶瓷需要5×105 MJ的热量，将耗天然气13 513 m3，工业用管输天然气的价格为3元/m3，总价为40 539元。厂区内的燃气管道采用不锈钢波纹管，市场价格30元/m～50元/m，管输费约为3 000元。即使用天然气烧制一批耗能为5×105 MJ热量的陶瓷，经济成本为4.353 9×104元。

3 总结对比

从以上数据比较，如果单纯地用短期产出比较，煤炭燃料似乎更节约经济成本。但是用天然气做为燃料，炉温回升快，大幅提高了出产效力，窑炉维修由一年两次减少为一年一次或三年两次，节约维修成本15×104元～20×104元，而且天然气燃烧供热稳定，燃烧充分且比较纯净，烧成产品质量优于煤烧窑炉，能效在生产中得到大幅提高。同样产能的炉窑，用天然气作为燃料的产出效率是用煤作为燃料的2倍。而且用天然气作为燃料可控性强，更有利于实现自动化控制，烧出的陶瓷质量更高，输出价格更高。天然气属于气体燃料，技术改进型更强，可以采用喷射式燃烧，热能更加聚集，相对于煤的热能浪费更小。

4 西气东输管道对醴陵产生的效益

天然气的大力推广普及使用使醴陵的节能减排和大气污染的治理取得了公认的成绩，实现了减少SO2排放8 000 t多，减少烟尘排放50 000 t多，大大地减少了SO2的排放，净化了“瓷城”的天空，企业使用天然气后，不仅改善了醴陵市的环境质量，促进了工业发展，维护了环境安全，燃料成本也下降了1/3。同时对于企业来说，因为炉内温度稳定，产品质量得到了提高，产品跨入到高档瓷器之列，市场销售额大幅度增长，利润率不断提高，同时也降低了工人的劳动强度，市场竞争能力也随之增强。管输天然气为醴陵市陶瓷企业节约燃料成本约3×108元左右，并且改善了大气环境，为醴陵的地方经济发展和创卫、创文、创园及提高醴陵人民生活品位做出了一定的贡献。

5 结语

传统的焦炭燃烧对环境的污染比较严重，一个城市如果将煤作为主要工业能源，不仅产能结构受限很大，同时对城市的环境改善也有较大阻碍。因而管输天然气能源的引入，不但可以有效地降低对环境的污染，而且能够降低产业链过程中产生的各种成本，有效地提升企业的经济效益。西气东输每年500×108 m2多的管输量，不仅从能源角度改善了长三角、珠三角一带的工业耗能结构，同时“蓝火焰”让祖国的天空更加湛蓝。