天然氣基礎(chǔ)知識.doc

天然氣基礎(chǔ)知識第一部分天 然 氣 基 本 性 質(zhì)一、概述 天然氣是從地下開采出來的一種可燃性氣體,它是埋藏在地殼下面的生物有機體,經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代和復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程而形成的。 我國利用天然氣有著悠久的歷史，它是氣體燃料中出類拔萃的新秀，具有清潔、無毒、熱值高、使用調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，廣泛用于各行各業(yè)，如熬鹽、化工、化肥、冶煉、碳黑生產(chǎn)，CNG汽車和城市民用等。 隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市天然氣事業(yè)迅速壯大，公用、民用氣用戶大量增加，為減輕環(huán)境污染，天然氣在各行各業(yè)不斷受到重視，它是二十一世紀一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的環(huán)保能源。二、天然氣的種類1、氣田氣 熱值一般為34.69MJ/Nm3(8300KCAL/Nm3）2、油田伴生氣 熱值一般為45.47MJ/Nm3(10878KCAL/Nm3）3、凝析氣田氣 熱值一般為48.36MJ/Nm3(11569KCAL/Nm3）4、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm3(8700KCAL/Nm3）5、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm3(4500KCAL/Nm3）三、主要成分天然氣的典型組分（體積%）氣源CH4C2H6C3H8C4H10C5H12+N2CO2西氣東輸96.21.80.30.10.110.5忠武線97.00.711.3東海西湖88.56.70.413.5澳西北大陸架LNG96.32.00.30.21.2美國（一）73.123.82.8美國（二）58.716.59.95.03.5美國（三）72.314.412.80.5 注：其它稀有組分未列出。西氣東輸?shù)臍怏w密度約為0.6982kg/m3，忠武線氣體密度約為0.75kg/m3四、主要參數(shù)1、主要成分： CH4（甲烷），另外含有少量的其他烷烴以及 氮、二氧化碳、硫化氫、水份等。2、臨界溫度： -82.3，臨界壓力4.58MPa。3、沸點： -162 （1atm），著火點：650 4、低熱值： 8800Kcal/Nm3（36.96MJ/Nm3）5、高熱值： 9700Kcal/Nm3（40.98MJ/Nm3）6、爆炸范圍： 下限為5%，上限為15%7、氣態(tài)密度： 0.75Kg/Nm3，為空氣的0.58倍。8、華白指數(shù)： 44.94MJ/Nm39、燃燒勢： 45.18以上數(shù)據(jù)按CH4含量約為97%的天然氣參數(shù)，為近似值。五、天然氣的類別類別基準燃氣界限燃氣波動范圍（%）W（MJ/m3）CPW（MJ/m3）CPWCP4T18.02516.7-19.3022-57-7-7-12-1286T26.42924.5-28.225-65-7-7-14-12410T43.83341.2-47.331-34-6-8-6-312T53.54048.1-57.836-88-10-8-10-12013T56.54154.3-58.840-94-4-4-3-129六、天然氣的燃燒1、燃燒 天然氣和氧氣在達到一定濃度及一定溫度下可以燃燒，燃燒產(chǎn)物主要是水和二氧化碳，當氧氣不足時，燃燒會產(chǎn)生CO。 CH4+2O2=CO2+2H2O 1Nm3天然氣燃燒需要2Nm3氧氣（即需要約10Nm3空氣） 因此從安全角度講，使用天然氣的廚房需要良好通風；衛(wèi)生間內(nèi)安裝舊式的直排式熱水器是相當危險的。2、爆炸 天然氣在室內(nèi)空氣中的含量達到5%-15%時,一遇明火或高溫物體,甚至開關(guān)電燈時所產(chǎn)生的電火花,都可引起門窗緊閉的房間發(fā)生爆炸。 天然氣中含有少量的硫化氫氣體,國家有關(guān)規(guī)范要求,一立方米天然氣中硫化氫含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋氣味,并且硫化氫氣體還是一種強烈的神經(jīng)性毒物。 為保證使用安全，城市燃氣內(nèi)添加臭劑（通常為四氰噻吩 ），臭劑量1520mg/Nm3，保證天然氣在空氣中濃度達到1%時即可聞到。3、熱值 單位體積天然氣完全燃燒可放出的熱量稱為天然氣的熱值，單位KJ/Nm3。熱值分高熱值和低熱值兩種。天然氣的高熱值在數(shù)值上大于低熱值，區(qū)別是高熱值指煙氣中所含水蒸氣以冷凝狀態(tài)所釋放的汽化潛熱。4、著火溫度指燃氣與空氣的混合物開始進行燃燒反應(yīng)的自燃的最低溫度。甲烷著火溫度為540 。、燃燒速度垂直于燃燒焰面，火焰向未燃燒氣體方向傳播的速度叫做燃燒速度。甲烷最大燃燒速度為0.38米/秒。6、華白數(shù)華白數(shù)是一項控制燃具熱負荷恒定狀況的指標。是燃氣互換性指標，華白數(shù)在內(nèi)的兩種燃氣可以互換。W=Qh/S1/2W-華白數(shù)；Qh-天然氣的高熱值；S-天然氣的相對密度；7、燃燒勢燃燒勢是反映燃氣燃燒火焰所產(chǎn)生離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的傾向性的一項反映燃具燃氣燃燒穩(wěn)定的狀態(tài)的綜合指標。是不同類型燃氣間互換時燃燒穩(wěn)定狀態(tài)的特性指數(shù)。Cp=KH2+0.6（CmHn+Co）+0.3CH4/S1/2 K=1+0.0054O228、天然氣的臨界參數(shù) 當溫度低于某一數(shù)值時，對氣體進行加壓，都可以等溫壓縮成液體，但當高于該溫度時，無論加多大壓，都不能使氣體液化。可使氣體壓縮成液體的這個極限溫度稱為該氣體的臨界溫度。當溫度等于臨界溫度時，使氣體液化時所必須的最低壓力稱為臨界壓力。此時的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。氣體在臨界狀態(tài)下的溫度、壓力、比體積、密度分別稱為臨界溫度、臨界壓力、臨界比體積和臨界密度。天然氣的臨界溫度為-82.3，臨界壓力4.58MPa。9、各種熱值1千克標準煤的熱值為29.308兆焦（7011KCal）1度電（1KWh）的發(fā)熱量為3.6兆焦（860KCal）1千克重油的熱值：10000KCAL/千克 汽油：10313KCAL/千克柴油：11014KCAL/千克10、民用建筑的采暖、空調(diào)及生活熱水熱負荷的計算Qn=qA10-3Qn采暖熱負荷，KW；q-采暖熱指標，W/m2,A-采暖建筑物的建筑面積，m2采暖熱指標推薦值建筑物類型住宅學校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂餐廳影劇院展覽館大禮堂體育館熱指標W/m258-6460-8065-8040-7065-8011514095-115115-165七、城市天然氣熱值和雜質(zhì)含量的要求1、天然氣發(fā)熱量，總硫、硫化氫含量、水露點指標應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準天然氣GB17820的一類氣或二類氣的規(guī)定。天然氣的技術(shù)指標GB17820 項 目 一類 二類 三類試驗方法高位發(fā)熱量（MJ/m） 31.4GBT11062總硫（以硫計mgm） 100 200 460GBT11061硫化氫（mgm） 6 20 460GBT11060.1二氧化碳（%體積分數(shù)） 3.0GBT13610水露點（） 在天然氣交換點的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點應(yīng)比最低環(huán)境溫度低5GBT17283注：1、標準中氣體體積的標準參比條件是101.325Kpa,20。 2、取樣方法按GBT13609。2、在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的烴露點應(yīng)比最低環(huán)境溫度低5，天然氣中不應(yīng)有固態(tài)、液態(tài)或膠狀物質(zhì)。八、天然氣的儲存與運輸1、管道輸送 天然氣在常溫下不能液化，通常保持在一定壓力下采用管道輸送。城市間天然氣管道輸送造價較高，通常需要較大規(guī)模用氣量才可能實施長輸管道工程。城市內(nèi)天然氣通常全部采用管道輸送至各用戶。2、CNG（壓縮天然氣） 將天然氣壓縮到20MPa，壓縮后體積縮小約220倍，采用氣瓶車運輸至城市門站減壓供給城市用氣，或壓縮后供給CNG汽車作為燃料。 CNG儲存效率較高，但是由于壓力很高，需多級壓縮，耗能較高，同時氣瓶金屬耗量非常大，因此CNG汽車運輸效率很低，因此通常為近距離小規(guī)模運輸。一般為200公里，最大400公里。3、LNG（液化天然氣） 將天然氣深度冷凍，通常約-162（即1atm下，天然氣的沸點溫度），此時液化后的體積約縮小約600多倍，采用低溫槽車（國際間采用低溫槽船）運輸至城市氣化站氣化為常溫天然氣供給城市用氣。 LNG儲存溫度很低，儲存壓力略高于常壓，儲存效率高，單位體積運輸費用較低。 國際間天然氣貿(mào)易中LNG所占比重逐年增加，我國正在大力引進國外的LNG。 我國天然氣資源分布不均，目前國內(nèi)已有2座中小型LNG液化廠，并有多座正在建設(shè)，極大的促進了國內(nèi)天然氣事業(yè)的發(fā)展。LNG的覆蓋范圍約1000-3000公里，每1000公里運費約0.5元（指40立方米槽車）。九、城市燃氣管網(wǎng)壓力級制 城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計壓力(表壓)分級 名 稱 壓力(MPa)高壓燃氣管道 A2.5P4.0 B1.6P2.5次高壓燃氣管道 A0.8P1.6 B0.4P0.8中壓燃氣管道 A0.2P0.4 B0.01P0.2低壓燃氣管道P0.01第二部分CNG工藝流程及基本原理一、概述 壓縮天然氣(CNG)是將管道天然氣經(jīng)過脫水、脫硫后用壓縮機將天然氣壓力增加到20-25Mpa。 目前主要應(yīng)用于汽車燃料、城市小區(qū)、工業(yè)用戶等領(lǐng)域。 壓縮天然氣具有清潔、儲存效率高、運輸使用方便、快捷等優(yōu)點。 壓縮天然氣的應(yīng)用還可解決管道施工困難的城市人口密集地區(qū)的清潔燃料供應(yīng)問題，從而有效提高城市氣化率。解決部分需要天然氣作為燃料(原料)工業(yè)企業(yè)的用氣要求。 二、CNG的性質(zhì)、儲存壓力：20-25MPa、水露點溫度：水露點溫度55 以下、其他指標同天然氣三、CNG加氣站工藝流程（略）四、CNG減壓站及子站工藝流程（略）第三部分LNG工藝流程及基本原理一、概述LNG (Liquefied Natural Gas) ,是天然氣經(jīng)過凈化，壓縮制冷而得到162的液態(tài)天然氣，體積縮小了約600倍，適宜于長途運輸和儲存。LNG比液化前的天然氣組分更純凈,幾乎不含水分。主要成份為CH4，還有少量CH、CH、N。二、LNG的性質(zhì)、儲存溫度：-145-162、儲存壓力：0.10.6MPa、液態(tài)密度： 0.45t/m3 4、其他參數(shù)同天然氣三、LNG 氣化工藝流程LNG槽車卸車柱空溫式氣化器調(diào)壓裝置計量、加臭城市燃氣管網(wǎng)LNG儲罐用戶BOG加熱器水浴加熱器各種燃料燃值及換算1千克標準煤的熱值為 29.308兆焦（7011KCal） 即29.308 MJ/Kg (7011 KCal /Kg）氣1Nm31.24 Kg1千克焦炭的熱值為 30 MJ/Kg（7011KCal）1度電（1KWh）的發(fā)熱量為3.6兆焦（860KCal） 即3.6 MJ/KWh (860 KCal /KWh）氣1Nm310.12 KWh重油的熱值：10000 KCal /千克 即MJ/Kg (10000 KCal /Kg）氣1Nm30.87 Kg汽油的熱值：10313 KCal /千克 即MJ/Kg (10313 KCal /Kg）氣1Nm30.84 Kg=1.16L柴油的熱值：11014 KCal /千克 即MJ/Kg (11014 KCal /Kg）氣1Nm30.79 Kg=0.96L液化石油氣熱值：45.4 MJ/ Kg 即45.4MJ/Kg (10860 KCal /Kg）氣1Nm31.25 Kg天然氣燃值：1、氣田氣 熱值一般為 34.69MJ/Nm3 (8300 KCal /Nm3） 2、油田伴生氣 熱值一般為45.47MJ/Nm3 (10878 KCal /Nm3） 3、凝析氣田氣 熱值一般為48.36MJ/Nm3 (11569 KCal /Nm3）4、煤層氣 熱值一般為 36.37MJ/Nm3 (8700 KCal /Nm3）5、礦井氣 熱值一般為 18.84MJ/Nm3 (4500 KCal /Nm3）在一個標準大氣壓下,每立方米空氣所具有的質(zhì)量(千克)就是空氣密度.我們一般采用的空氣密度是指在0攝氏度、絕對標準指標下，密度為1.293kg/m3公式：重量=密