煤与天然气的优劣势比较(详细版)

我国是一个产煤大国，煤炭在我国一次能源结构中占70%以上，是世界上现有少数以煤为主要燃料的国家之一。由于我国煤炭中灰分和硫分含量高，洁净煤技术尚未普及，所以我国一些大中城市和工业、经济较发达的地区，形成了煤烟型的大气污染。根据有关部门对大气污染检测表明，直接燃煤，污染环境，引发酸雨，造成地球温室效应，引起光化学烟雾。与低效高污染的煤相反，天然气是一种优质、高效、清洁的能源，热值高，燃烧产生的有害物质最少，经济评价和环境评价最好，被人们称为“绿色能源”。在国家注重环保，强调节能减排，倡导低碳的政策引导下，天然气作为绿色燃料，在气体质量、输送使用、环境保护、减少大气污染等方面有着无法比拟的优越性。

为使煤炭与天然气的优劣势更直观，现将煤炭、天然气作为燃料进行下列综合比较。

为便于计算，在使用量及价格方面，采用国际统一标准的能量单位——标准煤与天然气进行比较。但由于标煤是一个能量单位，没有各类成分含量的具体数据。故通常以与标煤能量接近的焦炭计算其各类大气污染物的排放量。

现取标煤热值为29.308MJ/kg，天然气热值为35.3MJ/Nm3，并假定标煤价格为900元/吨。则在两者燃烧效率相等的条件下，燃烧一吨标煤相当于燃烧830 Nm3的天然气，此时相对应的天然气价格为1.08元/ Nm3。若以煤的燃烧效率为40%，天然气的燃烧效率为90%计算，则燃烧一吨标煤相当于燃烧369 Nm3的天然气，此时相对应的天然气价格为2.44元/ Nm3。另有对照表如下：

不同燃烧效率下天然气价格对照表

单位：元/ Nm3

注：以上天然气价格为标煤价格为900元/吨时相对应的价格。

经过使用量及价格方面的比较后，现再从环境污染角度将两种燃料进行对比。

天然气作为绿色能源，其在上游就已经过净化，几乎不含硫。其完全燃烧后的产物可近似认为仅含二氧化碳和水。经计算，1标米立方的天然气(甲烷含量按96%计算，其余4%按杂质考虑；天然气密度为0.6980kg/Nm3)，完全燃烧将产生1.843kg二氧化碳。

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成。故其燃烧后会产生SO2、NOx等大气污染物。又由于煤作为固体燃料，若其燃烧时与空气接触不充分会导致燃烧不完全，会造成CO气体产生。现参考《煤气规划设计手册》中相关计算方法，并按每标米立方天然气完全燃烧产生1.843kg二氧化碳，计算出替代1吨标煤所减少的大气污染物排放量如下：

1.减少 SO2排放量计算

年减少二氧化硫排放量=1.6×年替煤量×煤的平均含硫量

硫的含量根据煤种不同而定，国家规定标准煤的含硫量为1% 。则，替代1吨标煤可减少0.016吨（16千克）SO2排放。

2.减少飞灰量计算

年减少飞灰量=年替煤量×煤平均灰分×烟气中烟尘占灰分量的比率×（1-除尘器的总效率）

根据各种炉型的不同，其产生的烟气中烟尘占灰分量的比率达范围为0.15~0.4（煤粉炉为0.7~0.8）；除尘率按85%计算，煤的平均灰分按20%计算。则，替代1吨标煤可减少0.0045~0.012吨（煤粉炉为0.021~0.024吨）飞灰的排放。

另一种较简易的算法：

耗煤量（吨）×煤的灰分（%）×灰分中的烟尘（%）×（1-除尘效率%）烟尘排放量（吨）=———————————————————————————————

1 - 烟尘中的可燃物（%）

其中耗煤量以1吨标煤为基准，煤的灰分以20%为例；灰分中的烟尘是指烟尘中的灰分占燃煤灰分的百分比，与燃烧方式有关，以常见的链条炉为例，15%~25%，取20%；除尘以旋风除尘为例，取80%；烟尘中的可燃物一般为15%~45%，取20%，

则1吨标煤的烟尘排放量=1×20%×20%×（1-80%）/（1-20%）=0.01吨=10千克

若除尘效率为85%，1吨标煤烟尘排放量=7.5千克。

3.减少炉灰量计算

年减少炉灰量=年替煤量×煤平均灰分×（1-烟汽中烟尘占灰分量的比率）

则，节省1吨标煤可减少0.12~0.17吨（煤粉炉为0.04~0.06吨）炉灰的排放。

4. 减少CO排放量计算

年减少CO排放量=年替煤量×CO生成量

采用与标煤最相近的焦煤的不完全燃烧值3%，含碳量85%来计算，则，节省1吨标煤可减少0.0595吨CO的排放。

5. 减少NO X排放量计算

NO X排放量（吨）=1.63×耗煤量（吨）×（燃煤中氮的含量×燃煤中氮的NO X转化率%+0.000938）

其中耗煤量以1吨标煤为基准，标煤中氮的含量取1.5% 标煤中氮的转化率取25%。则，替代1吨标煤可减少0.0076吨（7.6公斤）NOx排放。

6. 减少CO2排放量计算

年减少CO2排放量=年替煤量×CO2生成量

采用与标煤最相近的焦煤的不完全燃烧值3%，按含碳量85%；每标米立方天然气完全燃烧产生1.843kg二氧化碳来计算。则，节省1吨标煤可减少1.4935吨CO2的排放。

通过以上比较不难看出，仅从经济角度比较，煤炭较天然气更具优势。但综合环境保护这一方面考虑，若以煤炭为燃料，则用户需在环境保护方面投入不少资金及人力资源。故综合比较下，以天然气作为燃料较煤炭更经济、更环保。

另，由于天然气燃烧时的火焰及温度都较燃煤稳定，且易于控制。故对制造建材、陶瓷等行业的产品质量更有保证。