2015年初，一部纪录片《穹顶之下》将中国雾霾和空气污染问题赤裸裸地展现在了全国民众和国家环保部的面前。这次事件让每一位百姓的环境保护意识更加提高了一个层次，同时也让本就愈发严厉的污染整治政策加快了调控的脚步。能源结构调整也成了目前摆在全行业面前的一大重要问题。

人类能源发展与天然气简介

人类的生存发展离不开能源，当人类学会钻木取火时便开启了利用能源的历史。薪柴、煤、石油、天然气等主要一次性能源的应用和更替，充分反映了人类社会的进步与发展。当前，人类对能源的过度消耗破坏了自己家园的和谐。随着世界经济发展，能源消费不断增长，温室气体和各种有害物质排放激增，导致人类生存环境加剧恶化，使得我们的美好家园出现了前所未有的危机。

世界各国政府、相关组织都在积极寻求解决方案。2013年9月12日，国务院发布了《大气污染防治行动计划》。其中最为引人瞩目的提法当属“加快调整能源结构，增加清洁能源供应。到2017年，煤炭占能源消费总量比重降到65%以下”。2014年5月，环保部颁布了新的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)。据了解，新标准出台后，全国大部分地区为了贯彻新标准，要求中小锅炉只能燃用天然气。

天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。有些天然气在送到最终用户之前，为助于泄漏检测，还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。

天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡。

甲烷燃烧方程式

完全燃烧：CH4+2O2===CO2+2H2O（反应条件为点燃）

甲烷+氧气→一氧化碳+水蒸气

不完全燃烧：2CH4+3O2=2CO+4H2O

计量单位

千瓦时（kw·h)或焦耳（J）

加气站销售单位：CNG 元/立方米（元/m³）、LNG **元/公斤

天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。

天然气作为炒货燃料，具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点，已成为整个行业能源的发展方向。天然气耗氧情况计算：1立方米天然气（纯度按100%计算）完全燃烧约需2.0立方米氧气，大约需要10立方米的空气。天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。我们目前常用的工业用天然气一般有管道运输天然气（PNG）、压缩罐装天然气（CNG）、液化天然气（LNG）三种。

1、管道天然气PNG，由于受到管道铺设的限制，国内燃气公司普遍需要开口建站，安装起来不是很方便。但是是最安全、用气量最稳定的。

2、液态天然气LNG，需要建立一个低温供气站。由LNG低温运输车来运送供应。使用时需要用设备将其液态转化为气态使用，转化过程中会大量吸收热量，可以用来辅助制冷。LNG在制作过程中需要完全净化所以LNG热值更高而且不含硫。

3、压缩天然气CNG，需要建立一个高压供气站或者直接对接CNG运送车辆。由CNG高压或中压运输车来运送供应。使用时需要用减压设备将高压降压后使用。最高压力达到25兆帕，运输使用中比较危险。

坚果炒货行业的能源更替与现状

坚果炒货工业化生产的这数十年来，我们也历经了薪柴、燃煤大火烧锅、直接燃煤烘干，到使用热风炉，再到蒸汽锅炉、导热油锅炉的应用，其中还有水煤气锅炉的昙花一现。到了今天，我们站在国家能源改革的路口，好多人有些不知所措了。到底是顶风继续燃煤，还是更替全套供热设备；是选择生物质燃料，还是天然气，还是电加热；新能源设备是否成熟可靠，产品质量是否稳定，能耗成本如何，成了让所有人头疼不已的问题。

中国坚果炒货行业在2014年底时，常见的各生产企业的供热方式有如下几种（以煮制烘干葵花籽为例）：

·最传统的燃烧煤炭、薪柴，直接火烧煮锅，烘干用热风炉进行燃煤热交换产生热风。市场占比40%。

·使用燃煤、薪柴来加热蒸汽锅炉、导热油锅炉，再由锅炉向煮锅、烘干机等用热设备传热。市场占比35%。

·使用煤气发生炉，将煤不完全燃烧转化成一氧化碳，再将可燃气体输送至煮锅下面燃烧加热、输送至热风炉进行热交换产生热风。市场占比10%。

·燃烧生物质燃料加热蒸汽锅炉、导热油锅炉、热风炉等产生热能。市场占比7%

·燃烧天然气燃料加热蒸汽锅炉、导热油锅炉、热风炉等产生热能。市场占比6%

天然气设备在坚果炒货行业中的应用

国内的坚果炒货企业在2014年年底普遍遇到政府禁煤令，开始寻求天然气供热的设备。但是实际上炒货设备制造企业更早就开始了燃气生产设备的研发，像飞龙食品机械在2011年就和四川遂宁某炒货企业开始联合研发并试水生产。在2014年，协会组织考察团参观美国坚果生产企业的时候，发现在美国的燃气供热设备使用更是成熟并且稳定，并且已经完全替换高污染燃料进行大规模生产。

想要改变现在国内坚果炒货企业的能源结构，单纯地将燃煤锅炉替换为燃气锅炉不是最佳方案。目前国内煤炭的价格均价为0.8元/公斤，燃烧热值约为6000大卡，换算出每1000大卡0.13元；天然气均价为3.5元/m³，燃烧热值约为9000大卡，换算出每1000大卡0.39元。所以不改变换热方式，仅仅更换锅炉的话，企业负担的能耗成本为将是原来的3倍！所以我们要想完美利用天然气，我们需要改变热能的利用方式。

前面提到了，天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧后只产生二氧化碳和水，均为无害化合物，所以可以不必完全依靠热交换器来产生热风，我们可以直接燃烧天然气来产生热量，将燃烧反应所产生的热量直接混合空气，将空气温度提高成为热风进行烘干使用。我们通常将这种供热方式成为天然气直燃供热，这种方式没有经过热传导交换，热能使用直接，热效率能达到97%以上。

在蒸煮设备中，天然气通常使用直接燃烧煮锅的方式，现在的设备技术，可以将最后排放的尾气降低至100℃左右（在煮锅中已没有利用价值），而这最后的尾气，也是纯净的热能，我们可以将尾气送至烘干机进行空气预热。这样最后的热能总体利用率也可以达到95%以上。

将原来的锅炉供热烘干设备更换为天然气供热，基本只需要更换原来的热交换器为天然气直燃系统，一般不必更换烘干设备本身。不过一般新研发的设备都会根据天然气供热的特性来优化升级，更换为配套的烘干设备会有更好的效果。目前我们国内先进的直燃供热系统，相对于传统锅炉供热：升温速度更快，从设备启动到升温至正常使用温度一般只需要3~5分钟，较以前节省时间90%；供热温度更稳定，自动的燃烧控制系统可以将烘干温度控制在±0.1℃的波动范围内，出产效果更稳定；停机降温更快，无需消耗大量的电能，也无需浪费大量的热载体热能，让生产成本更低。

在煮制过程中，燃气调节方便的特性可以让用户更方便的控制锅内产品的受热量，为炒货精确化生产提供最基础的支持。燃气的蒸煮锅可以将受热面积做的更大，让开锅速度加快更多，让煮锅的效率更高。在整条生产线、整个生产车间甚至整个厂区内，每台用热设备都可以完全独立地控温或者开关，绝不会向锅炉供热一样产生交叉影响。这让不同的设备不同的生产线能够更好地为用户服务，也为产品多样化提供了条件。目前，我们的行业先进水平在天然气3.5元/m³的条件下，可以将烘干成本控制在0.07元/斤，将煮制成本控制在0.04元/斤，生产一吨葵花籽的能耗成本为220元，和普遍认为的燃煤导热油锅炉供热基本持平。

能源变更后的坚果炒货行业

以葵花籽为例，我们国家全国制熟出产近200万吨。我们先进的生产设备平均生产一吨葵花籽约耗热55万大卡。需要热能1.1×10∧9万大卡。如果设备是由燃煤导热油锅炉供热，按照导热油锅炉供热的热效率70%，煤碳热量0.6万大卡/公斤。计算直接燃煤260000吨。工业锅炉每燃烧一吨标准煤,就产生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5 公斤,氮氧化物7.4公斤。全年炒货行业约排放681200000（六亿八千一百二十万）公斤二氧化碳，2210000（两千二百一十万）公斤二氧化硫，1924000（一千九百二十四万）公斤氮氧化物。如果设备是由天然气直燃供热，按照燃气设备热效率95%，天然气热量0.9万大卡/m³。直接计算耗气128655000m³。每燃烧1m³天然气产1m³二氧化碳,1/2.48*10-3*44克/mol=1.760kg。全年炒货行业约排放226400000（两亿两千六百四十万）公斤二氧化碳。我们每年将为国家减少排放454800000（四亿五千四百八十万）公斤二氧化碳，2210000（两千二百一十万）公斤二氧化硫，1924000（一千九百二十四万）公斤氮氧化物。