城鎮(zhèn)燃氣基礎知識-第一章

二〇一四年七月基礎知識城鎮(zhèn)燃氣基礎知識（Ⅰ）制作：李帆山東港華培訓學院二〇一五年十月燃氣行業(yè)運行、維護和搶修人員培訓（第三類從業(yè)人員）目錄第一章燃氣分類及其性質(zhì)第二章燃氣生產(chǎn)與凈化常識第三章城鎮(zhèn)燃氣運輸與配送第四章城鎮(zhèn)燃氣的市場供應第五章燃氣燃燒與應用第六章燃氣安全管理第七章燃氣行業(yè)工人的基本素質(zhì)第八章崗位考核第一章燃氣分類及其性質(zhì)011.1城鎮(zhèn)燃氣的分類1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求1.3燃氣的基本性質(zhì)1.4燃氣輸送的物理基礎1.5單位換算1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類城鎮(zhèn)燃氣：可作為城鎮(zhèn)燃料的可燃氣體，城鎮(zhèn)燃氣必須符合城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量標準。可燃組分：碳氫化合物（甲烷CH4、丙烷C3H8

、丁烷C4H10等）、氫H2、一氧化碳CO、硫化氫H2S等。不可燃氣體：二氧化碳CO2、氮N2、氧O2等。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類1.1.1、按氣源分類按燃氣的來源通常可以把燃氣分為天然氣、人工燃氣、液化石油氣和生物質(zhì)氣等。（一）天然氣天然氣是指通過生物化學作用及地質(zhì)變質(zhì)作用，在不同地質(zhì)條件下生成、運移，在一定壓力下儲集的可燃氣體。常規(guī)天然氣非常規(guī)天然氣1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（正文宋體28號）中國天然氣形勢圖1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類常規(guī)天然氣氣田氣：指產(chǎn)自天然氣氣藏的純天然氣。氣田氣組分以甲烷為主，還含有少量非烴組分，其低熱值約為36MJ/m3。石油伴生氣：指與石油共生的、伴隨石油一起開采出來的天然氣。主要成分為甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，還有少量戊烷和重烴。低熱值約為48MJ/m3。凝析氣田氣：指從深層氣田開采出來的含石油輕質(zhì)餾分的天然氣。凝析氣田氣除含有大量甲烷外，還含有2~5%戊烷及以上的碳氫化合物。低熱值約為45MJ/m3。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類非常規(guī)天然氣天然氣水合物：俗稱“可燃冰”，是天然氣與水在一定條件下形成的類冰固態(tài)化合物。煤層氣：又稱煤層甲烷氣，是煤層形成過程中經(jīng)過生物化學和變質(zhì)作用以吸附或游離狀態(tài)存在于煤層及固巖中的自儲式天然氣。成分以甲烷為主，含有少量的二氧化碳、氮、氫以及烴類化合物頁巖氣：是以吸附或游離狀態(tài)存在于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中的天然氣。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（二）液化石油氣液化石油氣：是油氣開采和煉制加工石油過程中，作為副產(chǎn)品而獲得的碳氫化合物可燃氣體。液化石油氣成分主要是丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8），習慣上也稱C3、C4，它在常溫常壓下呈氣體，當壓力升高或溫度降低時呈液態(tài)。氣態(tài)液化石油氣的熱值約為92100~121400kJ/Nm3。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（三）人工燃氣人工燃氣：是指以固體或液體可燃物為原料經(jīng)各種熱加工制得的可燃氣體。主要有干餾煤氣、氣化煤氣、油制氣和高爐煤氣等。干餾煤氣：利用焦爐或直立式炭化爐等對煤進行干餾，所獲得的可燃氣體。焦爐煤氣是煉焦過程的副產(chǎn)品。熱值在16.7MJ/m3。氣化煤氣：煤在高溫條件下與氣化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)反應氣化而得到的可燃氣體。通常有發(fā)生爐煤氣、水煤氣、蒸汽一氧氣煤氣。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類油制氣：以石油及其產(chǎn)品作為原料，經(jīng)過高溫裂解而制成的可燃氣體。按制取方法的不同又可分為熱裂解（熱值約為41.9MJ/m3）、催化裂解（熱值約為17.6~20.9MJ/m3）等幾種。高爐煤氣：鋼鐵廠在煉鐵過程中由高爐排放出來的氣體，主要成分是一氧化碳和氫氣，熱值約為4MJ/m3。高爐氣可用于焦爐加熱，頂替出焦爐煤氣供應城市。也可用作鍋爐燃料或與焦爐氣摻混作為鋼鐵廠加熱工藝的燃料。城鎮(zhèn)燃氣國家標準:熱值≥14.7MJ/m3

1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（四）生物質(zhì)氣（沼氣）生物質(zhì)氣：是以生物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、纖維素、脂肪、淀粉等）為原料在隔絕空氣的條件下通過發(fā)酵、并在微生物的作用下可產(chǎn)生可燃氣體。沼氣中甲烷的含量約為60%，二氧化碳約為35%，還含有少量的氫、一氧化碳等氣體。生物質(zhì)氣的低熱值約為21MJ/m3。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類1.1.2、按燃燒特性分類以城鎮(zhèn)燃氣的燃燒特性指標進行分類，這是用氣設備分類及標準化、系列化的基礎，也是燃氣生產(chǎn)和供應部門根據(jù)規(guī)定，調(diào)整多種燃氣的摻混比例，以確保燃氣供應基本質(zhì)量的基礎。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（一）燃氣的互換性燃氣互換性是城鎮(zhèn)燃氣的重要指標。當燃氣成分發(fā)生變化時，燃燒器（燃氣具）的燃燒工況會發(fā)生變化，可能會使得燃氣具不能正常工作。任何燃具都是按一定的燃氣成分設計的，設某一燃具以a燃氣為基準進行設計和調(diào)整，若以b燃氣來置換a燃氣，此時燃具不加任何調(diào)整而能保證正常工作，則表示b燃氣可以置換a燃氣，或稱b燃氣對a燃氣具有“互換性”。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類（二）燃氣的燃燒特性指標決定燃氣互換性的是燃氣的燃燒特性指標：華白指數(shù)(或稱發(fā)熱指數(shù))燃燒勢(或稱燃燒速度指數(shù))。當燃氣性質(zhì)(燃氣成分)改變時，華白指數(shù)和燃燒勢同時改變。1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類

1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類

1.1城鎮(zhèn)燃氣的分類1.1課堂練習一、判斷題（正確的打√，錯誤的劃×，答案寫在每題的括號內(nèi)）1．燃氣是多種氣體的混合物。（√）2．燃氣可以人工方法制取，也可以從天然資源中獲得。（√）3．采用燃氣取代煤或木柴作為城市氣源的主要原因是減少環(huán)境

污染。(×)4．城市燃氣有的有臭味，有的無臭味，無臭味的更好，因為毒

性也小。(×)5．從氣井開采出來的氣田氣稱為純天然氣。（√）6．天然氣一般分為：石油伴生氣、凝析氣田氣、礦井氣三種。

(×)7．天然氣的主要成分是甲烷，此外還會有少量的二氧化碳、硫

化氫等氣體。（√）1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量：《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》GB50028規(guī)定的質(zhì)量指標城鎮(zhèn)燃氣（應按基準氣分類）的發(fā)熱量和組分波動應符合城鎮(zhèn)燃氣互換性要求；城鎮(zhèn)燃氣偏離基準氣的波動范圍宜按現(xiàn)行國家標準《城市燃氣分類》GB/T13611的規(guī)定采用，并應適當留有余地；天然氣的質(zhì)量指標應符合規(guī)定。1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求一、液化石油氣的質(zhì)量要求1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求二、人工燃氣的質(zhì)量要求1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求三、加臭

城市燃氣應具有可以察覺的氣味，無臭或臭味不足的燃氣應加臭。1、燃氣中含臭劑量的要求有毒燃氣(一般指含有一氧化碳、氰化氫等有毒成分的氣體)泄漏到空氣中，達到對人體允許的有害濃度之前，應能察覺。無毒燃氣(一般指不含有一氧化碳、氰化氫等有毒成分的氣體，如天然氣、液化石油氣等)泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20％濃度時，應能察覺。1.2城鎮(zhèn)燃氣的質(zhì)量要求2、臭味劑的選擇原則3、常用臭味劑與加臭程度常用臭味劑為四氰噻吩（THT）、硫醇、硫醚等有機化合物。無硫加臭劑（新產(chǎn)品）加臭程度：門站加臭劑用量不宜小于20mg/m3THT。一般空氣中THT為0.08mg/m3時可達到臭味強度2級的報警濃度，天然氣相當于8mg/m3。（管網(wǎng)末端）1.2課堂練習一、判斷題（正確的打√，錯誤的劃×，答案寫在每題的括號內(nèi)）14．我國城市燃氣標準中規(guī)定，每立方米天然氣硫化物含量小于

20mg。(×)15．無毒燃氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的10%濃度時，應能

察覺到臭味。(×)16．液化石油氣在常溫常壓下是液體。(×)17．液化石油氣鋼瓶中殘液就是水。(×)1.3燃氣的基本性質(zhì)一、燃氣的組成燃氣是由多種氣體組成的混合氣體。可燃組分：低級烴（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯）、氫氣、一氧化碳；不可燃組分：二氧化碳、氮氣、氧氣；雜質(zhì)：氨、硫化物、氰化物、水蒸氣、焦油、萘、灰塵；1.3燃氣的基本性質(zhì)1.3燃氣的基本性質(zhì)

1.3燃氣的基本性質(zhì)燃氣的平均分子量：M=1?100×(y1M1+y2M2+???????+ynMn)

式中：M——燃氣的平均分子量；y1，y1，??????，yn——各單一氣體容積成分（%）；M1，M2，??????，Mn——各單一氣體分子量。1.3燃氣的基本性質(zhì)

1.3燃氣的基本性質(zhì)

1.3燃氣的基本性質(zhì)1.3燃氣的基本性質(zhì)四、臨界參數(shù)當溫度不超過某一數(shù)值，對氣體進行加壓可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論施加多大壓力都不能使之液化，這個溫度稱為該氣體的臨界溫度；在臨界溫度下，使氣體液化所需的壓力稱為臨界壓力；此時的比容稱為臨界比容；上述參數(shù)統(tǒng)稱為臨界參數(shù)。臨界參數(shù)是氣體的重要物性數(shù)據(jù)，一些單一氣體的臨界參數(shù)列于表1-11。氣體臨界溫度越高，越易液化。由于組成天然氣的主要成分甲烷的臨界溫度低，故天然氣較難液化；而組成液化石油氣的碳氫化合物的臨界溫度較高，故較易液化。1.3燃氣的基本性質(zhì)五、粘度燃氣是有粘滯性的，這種特性用粘度表示。是由內(nèi)部摩擦力引起的阻力。氣體的粘度隨溫度的升高而增加，而液體的粘度則隨溫度的升高而降低。這是因為流體的粘度一方面是由分子間的吸引力所引起，另一方面也因分子不規(guī)則的熱運動而變換動量的結(jié)果。對于燃氣，其分子間吸引力很小，溫度升高則體積膨脹，對分子間吸引力的影響不大，但增大了氣體分子的運動速度，于是氣體層間作相對運動時產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力就增大，即粘度增大。1.3燃氣的基本性質(zhì)六、飽和蒸氣壓在一定溫度下密閉容器中的液體及其蒸氣處于動態(tài)平衡時蒸氣所表示的絕對壓力。蒸氣壓隨溫度升高而增大。七、沸點和露點1、沸點：在一定壓力下液體沸騰氣化時的溫度。2、露點：在一定壓力下氣體冷卻出現(xiàn)液體時的溫度氣態(tài)碳氫化合物在某一蒸汽壓時的露點也就是液體在同一壓力時的沸點。當用管道輸送燃氣時，必須保持其溫度在露點以上，以防凝結(jié)，阻礙輸氣。1.3燃氣的基本性質(zhì)

1.3燃氣的基本性質(zhì)十、水化物如果碳氫化合物中的水分超過一定含量，在一定溫度壓力條件下，水能與液相和氣相的C1、C2、C3和C4生成結(jié)晶水化物CmHn?xH2O在濕氣中形成水化物的主要條件是壓力和溫度，次要條件是含有雜質(zhì)、高速、紊流、急劇轉(zhuǎn)彎等因素。1.3燃氣的基本性質(zhì)十一、燃氣的熱值燃氣熱值是指單位數(shù)量(1kmol、lm3或1kg)燃氣完全燃燒時所放出的全部熱量。單位分別為kJ/kmol、kJ/Nm3、kJ/kg。燃氣工程中常用kJ/m3，液化石油氣有時用kJ/kg。燃氣熱值可分為高熱值和低熱值。高熱值是指單位數(shù)量的燃氣完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物和周圍環(huán)境恢復至燃燒前溫度，而其中的水蒸氣被凝結(jié)成同溫度水后放出的全部熱量，低熱值是指單位數(shù)量燃氣完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物和周圍環(huán)境恢復至燃燒前溫度，而不計其中水蒸氣凝結(jié)熱時所放出的熱量。單位換算：1cal=4.187J1.3燃氣的基本性質(zhì)十二、燃氣的氣化潛熱單位數(shù)量物質(zhì)由液態(tài)變成與之處于平衡狀態(tài)的蒸氣所吸收的熱量為該物質(zhì)的氣化潛熱。反之，由蒸氣變成與之處于平衡狀態(tài)的液體時所放出的熱量為該物質(zhì)的凝結(jié)熱。單位為：kJ/kmol、或kJ/kg1.3燃氣的基本性質(zhì)十三、著火溫度和爆炸濃度極限1、著火溫度燃氣開始燃燒時的溫度稱為著火溫度，又稱燃點，不同可燃氣體的著火溫度不同。2、爆炸濃度極限燃氣的爆炸濃度極限是燃氣的重要性質(zhì)之一，因為但燃氣和空氣混合后，如果這兩種氣體達到一定比例時，就會形成具有爆炸危險的混合氣體。1.3燃氣的基本性質(zhì)（正文宋體28號）1.3燃氣的基本性質(zhì)（正文宋體28號）1.3課堂練習一、判斷題（正確的打√，錯誤的劃×，答案寫在每題的括號內(nèi)）18.LPG的爆炸濃度極限低子天然氣，所以比天然氣要安全一

些。(×)19.LPG燃燒后的煙氣中不含CO，因此對人體無害。(×)20.LPG的氣態(tài)密度比空氣重，液態(tài)比重比水輕。（√）21．檢查室內(nèi)燃氣管網(wǎng)是否泄漏的最有效而且經(jīng)濟的方法是用

肥皂水。（√）22．發(fā)生室內(nèi)燃氣泄漏應首先開啟排風扇，排除室內(nèi)燃氣。

(×)23．發(fā)現(xiàn)燃氣泄漏時，可用小火檢查一下。(×)24．物理學上規(guī)定，水的沸點100℃，水的冰點是0℃。(×)25．沸點是指1個工程大氣壓下液體沸騰時的溫度。(×)26．氣體的黏度隨分子量的增加而增加。(×)1.4燃氣輸送的物理基礎一、管道內(nèi)輸送氣體的壓力損失管道內(nèi)壓力的降低分為沿程損失和局部損失兩部分沿程損失是由流動氣體在管壁上的摩擦及其內(nèi)摩擦所引起；局部損失是主要是流動氣體經(jīng)過彎頭、閥門、支管等管件和彎道變形處所造成的阻力引起。1.4燃氣輸送的物理基礎二、管道摩擦系數(shù)管道摩擦系數(shù)是對流動阻力大小的一種量度，它與燃氣在管道內(nèi)的流動狀況、管材（內(nèi)壁粗糙度）以及連接方式、安裝質(zhì)量等因素有關。層流流動時，摩擦系數(shù)λ=64/Re；此時λ與管壁粗糙度關系不大，只有流動氣體的內(nèi)摩擦力對壓力損失起作用。喘流流動時，必須考慮管道情況，與Re、d、k（絕對粗糙度）有關。1.4燃氣輸送的物理基礎三、管道總粗糙度（絕對粗糙度）四、壓力損失計算五、燃氣輸送的影響因素壓力影響溫度影響管線遇到地形和高層建筑時會有急劇的高程變化1.4課堂練習一、判斷題（正確的打√，錯誤的劃×，答案寫在每題的括號內(nèi)）46．燃氣在管道內(nèi)流動是沒有阻力的。

(×)47．氣體在管道中流動時能產(chǎn)生靜電。

(√)1.5單位換算我國法定單位是國際單位制。一、壓力單位在工程上所說的壓力，就是物理概念中的壓強，即垂直作用在單位面積上的力。1、標準大氣壓大氣對地球上的一切物體都有壓力，這個壓力相當于760毫米高的水銀柱垂直作用在底面積上的壓力。760mmHg柱1.0332kgf/cm2

1.013×105Pa1.