✔ 最佳答案
天然氣(Natural Gas)是一種主要由甲烷組成的氣態化石燃料。它主要存在於油田和天然氣田,也有少量出於煤層。
當非化石的有機物質經過厭氧腐爛時,會產生富含甲烷的氣體,這種氣體就被稱作生物氣(沼氣)。生物氣的來源地包括森林和草地間的沼澤、垃圾填埋場、下水道中的淤泥、糞肥,由細菌的厭氧分解而產生。生物氣還包括胃腸漲氣(例如:屁),胃腸氣最通常來自於牛羊等家畜。
當甲烷散逸到大氣層中時,它將是一種直接促使全球變暖愈演愈烈的溫室氣體。這種飄散的甲烷,就會被視作一種污染物,而不是一種有用的能源。然而,在大氣中的甲烷一旦與臭氧發生氧化反應,就會變成二氧化碳和水,因此排放甲烷所導致的溫室效應相對短暫。而且就燃燒而言,天然氣要比煤這類石炭紀燃料產生的二氧化碳要少得多。甲烷的重要生物形式來源是白蟻、反芻動物(如牛羊)和人類對土地的耕種。據估計,這三者的散發量分別是每年15、75和100百萬噸(年散發總量約為1億噸)。
化學成分和能含量
化學成分
天然氣的主要成分是甲烷(CH4),甲烷是最短和最輕的烴分子。它也可能會含有一些較重的烴分子,例如乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),還有一些不定量的含有氣體的硫磺,參見天然氣冷凝物。
有機硫化物和硫化氫(H2S)是常見的雜質,在大多數利用天然氣的情況下都必須預先除去。含硫雜質多的天然氣用英文的專業術語形容為「sour(酸的)」。
儘管天然氣是無色無味的,然而在送到最終用戶之前,還要用硫醇來給天然氣添加氣味,以助於泄漏檢測。天然氣不像一氧化碳那樣具有毒性,它本質上是對人體無害的。不過如果天然氣處於高濃度的狀態,並使空氣中的氧氣不足以維持生命的話,還是會致人死亡的,畢竟天然氣不能用於人類呼吸。
作為燃料,天然氣也會因發生爆炸而造成傷亡。雖然天然氣比空氣輕而容易發散,但是當天然氣在房屋或帳篷等封閉環境里聚集的情況下,達到一定的比例時,就會觸發威力巨大的爆炸。 爆炸可能會夷平整座房屋,甚至殃及鄰近的建築。甲烷在空氣中的爆炸極限下限為5%,上限為15%。
天然氣車輛發動機中要利用的壓縮天然氣的爆炸,由於氣體揮發的性質,在自發的條件下基本是不具備的,所以需要使用外力將天然氣濃度維持在5%到15%之間以觸發爆炸。
能含量及相關數字
每燃燒一立方米商業品質的天然氣可產生38兆焦(10.6千瓦·時)的能量。在美國使用的英制單位下,相當於燃燒每一立方英尺天然氣產生1031英制熱量單位(BTU)。
在美國,天然氣經常以「撒姆」(Therm,縮寫為th,1 Therm = 100,000 BTU)為單位零售。批發交易則通常是使用「十撒姆」(Decatherms,縮寫為Dth),或採用「千十撒姆」(Thousand decatherms,縮寫為MDth),或「百萬十撒姆,縮寫為MMDth)作為單位。一個百萬十撒姆大致相當於十億立方英尺天然氣。
發電
作為燃氣渦輪和蒸汽渦輪發電的主要原料,天然氣非常重要。在燃氣渦輪蒸汽渦輪聯合循環的模式下發電,能源利用的效率特別高。對自然環境而言,燃燒天然氣比起石油和煤之類化石燃料要更加清潔,產生更少的溫室氣體。獲得同樣的熱量,燃燒天然氣產生的二氧化碳比燃燒石油要少30%,比煤要少45%。 [1]使用天然氣的聯合循環發電在可用化石燃料能源中最為潔淨。此項技術在能夠以合理的成本獲得天然氣的地方正被廣泛採用。燃料電池(fuel cell)技術可能最終為天然氣轉化為電提供更清潔的選擇,但是此項技術目前還不具備價格競爭力。同樣,據說天然氣將在2030年左右達到頂峰,比石油頂峰晚了20年。全球天然氣供應將在二十一世紀八十年代中葉枯竭。