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1、泰州金路天然气有限公司,1,燃 气 基 础 知 识,课程目标,2,课程结束后,学员应该能够做到： 掌握燃气分类及理、化性质，理解相关参数、掌握基本单位换算。 初步了解燃气输配常识,课程概要,3,1,燃气的分类与天然气理、化性质,1,2,天然气的生产与相关知识,燃气输配知识,3,燃气的分类与天然气理化性质,4,燃 气 的 分 类,天 然 气 的 种 类,天 然 气 基 本 性 质,天 然 气 物 理 性 质,天 然 气 化 学 性 质,什 么 是 燃 气？,5,燃 气：在具有氧气、火源、二者同时存在时可以控制燃烧的可燃混合气体。,城市燃气：城市民用和厂矿企业使用的燃气，一般是由数种单一气体组成的
2、可燃混合气体。,天 然 气：指动、植物通过生物、化学及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质的可燃混合气体。其组分以甲烷为主，同时还含有少量的其他碳氢化合物、二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。,一、什么是燃气？,6,城市燃气的分类,天然气,人工煤气,液化石油气,生物气（沼气）,新型合成能源（二甲醚DME等）,二、燃气的分类,7,气田气：由气井开采出的可燃气体。主要成分是甲烷，约占98左右。平均热值：38MJ/NM3（合9080kcal)。 石油伴生气：随石油开采一起喷出，经分离而获得。乙烷含量较高，平均热值：42 MJ/NM3(合9
3、910kcal)。 凝析气田气：天然气开采过程中，从天然气中凝析出的一部分石油轻质馏分。戊烷含量较高，平均热值：46 MJ/NM3(合10992kcal)。 矿井气：原煤开采中，从井下煤层中抽出的可燃气体。CH4含量约为30-55%。平均热值：18.84MJ/NM3(合4502kcal)。 页岩气：页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是一种重要的非常规天然气资源。我国页岩气的勘探与开发还处于起步阶段，美国成为世界上唯一实现页岩气大规模商业性开采的国家，2010年页岩气的开采量增长至美国天然气总量20%,三、天然气的种类,8,煤炭、石油、天然气并称为世界能源的三大支柱。我国是多煤
4、少油乏气的国家。 天然气现已成为全球公认的最清洁能源，是世界各国改善环境和维持经济可持续发展的最佳能源选择。 世界各国能源结构将逐步围绕天然气作巨大的调整。在中国能源结构中，到2020年，预测天然气占一次能源消费总量的比例将从现在的4上升至10。 一些能源界人士认为，中国天然气行业的黎明已经来临。一场以天然气为主力军的历史性能源革命正在展开。(朝阳产业：改善生存环境；提高生活品质),天然气行业发展现状,9,天然气资源概况,我国大约在公元前900年就开始使用天然气，是世界上最早利用天然气的国家之一，公元前211年在四川钻了第一口天然气气井。 蕴藏量丰富，现已探明储量为38.6万亿立方米，可开采量
5、24.7万亿立方米，可供使用60年 西一线、西二线、西三线、川东线、陕京一、二、三线贯穿内陆管网，合计年输气能力达1190亿立方米。 俄气南下、海气登陆、西气东输、川气东送、形成良好的天然气发展格局。 天然气液化与天然气压缩技术极大的推动天然气的利用与蓬勃发展。2011年国内达产近1400万立方/日，2015年LNG年接收预计可达3000万吨。进口LNG将满足中国需求量30%,21世纪是天然气的世纪,10,1、天然气比空气轻，易挥发，不易聚集，安全性能好。天然气中各组分均可彻底燃烧，燃烧后不产生灰份等固体杂质，是完全清洁的燃料。 2、天然气的成分随气源产地的不同而不同。但甲烷总是主要成分。 3
6、、天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性，易燃、易爆的气体。 4、天然气与其它城市燃气相比：安全、清洁、经济、方便。,三、天然气基本性质,11,天然气比空气轻，且小于1 Kg/Nm3，其密度一般在0.72kg/Nm3左右，不同产地、不同气田天然气组分之别导致其密度是有差异的。 涠洲岛天然气：0.7643 Kg/Nm3 广东大鹏(澳大利亚）天然气：0.802 Kg/Nm3 濮阳（中原油田)天然气：0.772 Kg/Nm3 新疆广汇天然气：0.872 Kg/Nm3 相对密度指气体密度与空气平均密度（1.293kg/ Nm3)之比，显然天然气的相对密度小于1。 与LPG对比：气态LPG（2.35kg/
7、Nm3 ）比重约为空气的1.5-2倍，比空气重，比天然气更重。,四、天然气物理性质一：密度及相对密度,12,应用一：天然气的相对密度小于1，比空气轻，因此，易扩散，液化石油气较易聚集，天然气较液化石油气安全； 应用二：天然气使用场所泄漏报警器应安装在场所上方，距离天花0.3米以内；液化石油气使用场所泄漏报警器应安装在场所下方，距离地板0.3米以内。,五、天然气物理性质一:应用,13,应用一：因为天然气无色无味，且易燃易爆，所以必须加臭，以便天然气若有泄露能及时发现，第一时间处理。 目前常用的加臭剂是四氢噻吩(THT)。 加臭标准：16-25mg/NM3,五、天然气物理性质二：无色无味,14,天
8、然气水露点：在一定压力条件下，天然气不断冷却，直至有水滴凝析出来时的温度。,应用：天然气水露点要求（）： 在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5。 天然气水蒸汽来源：生产过程中携带或长输管线吹扫、干燥不彻底余水。 天然气水蒸汽干燥不彻底危害：在输送过程中易因水分含量过大损害设备：如对管道腐蚀加重，调压时易结冰引起调压失灵等故障。压缩过程中水分吸热，变成气态，气压升高，损害设备；大气温度低达到天然气的水露点，易造成加气机冰堵。故天然气应首先进行脱水处理，合格后方可使用。CNG需进行干燥。,五、天然气的物理性质三：水露点,15,天然气的热值： 单位体积天然气完全燃烧可
9、放出的热量称为天然气的热值，单位kJ/Nm3。 热值分高热值和低热值两种。天然气的高热值在数值上大于其低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态呈现，释放出汽化潜热时的热值。 天然气汽化潜热： 在常压下液体沸腾时，1kg饱和液体变成同温度的饱和蒸气所吸收的热量称为汽化潜热。甲烷在沸点时的汽化潜热为510.80KJ/kg。 天然气高热值与低热值之间存在着燃烧时生成的水的汽化潜热。 低热值=高热值-水蒸气的气化潜热 甲烷在标准状态下 ： 高热值为39.82MJ/m3；低热值为35.88MJ/m3,五、天然气的物理性质四热值,16,几种不同地天然气及液化石油气的热值（ kcal/Nm3 ）,注
10、：1MJ=238.9Kcal,热值的应用：天然气正是拥有较高的热值，才能用作燃料,涠洲岛： 8809Kcal 广东大鹏(澳大利亚）： 9474Kcal 濮阳（中原油田)： 9260Kcal 新疆广汇： 10127.5Kcal 液化石油气 气态时91.96121.22MJ/Nm3 21969.228959.5Kcal 1立方LPG=？立方NG 液态时45.1445.980MJ/Kg 10783.910984.6Kcal 1KgLPG=？立方NG 注：天然气作为混合气体，其热值根据组分不同在一定区间波动，具体数值对应具体抽样分析到样本气。,五、天然气的物理特性四热值（续）,天然气,充分燃烧:天然气
11、中有机组分均可彻底燃烧（氮气及惰性气体等不能燃烧），充分燃烧后不产生灰粉等固体杂质，是完全清洁的燃料。充分燃烧理论空气需要量：指每立方米（或公斤）燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量。 CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2O CH4+2O2= CO2+ 2H2O 因此： 20.219.52 （空气中氧含量为21%） 即1体积的天然气充分燃烧至少需要消耗9.52体积的空气。 实际上，实际供给燃具的空气量V与理论空气量V0之比称为过剩空气系数a，即：V=aV0。对于民用灶具，a：1.21.6，对工业燃烧器，a：1.051.10,17,六、天然气化学性质一：燃烧特性,不完全燃烧:天
12、然气的主要成分是甲烷（CH4），它本身是一种无毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要大量氧气（O2）。如果居民用户在使用灶具或热水器时不注意通风，室内的氧气会大量减少，造成天然气的不完全燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（CO），最终可能导致使用者中毒,反应式为: 2CH4+3O22CO+4H2O。 爆炸极限：可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。当空气中含有的燃气浓度增加到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸上限，因为燃烧产生的热量不足以弥补散失的热量；当空气中含有的燃气浓度减少到不能引起爆炸的浓度点时称为爆炸下限，因为无法维持继续燃烧。天然气
13、的爆炸极限是515%（占空气中体积%）；液化气的爆炸极限是1.59.5%,18,六、天然气化学性质一：燃烧特性,着火温度：燃气与空气混合物开始燃烧反应的自燃最低温度。甲烷着火温度为540。 燃烧温度：燃气按燃烧反应方程式完全燃烧时产生的理论温度。理论燃烧温度是在理想情况下才可能达到的最高温度，是指燃烧过程中所产生的热量，全部用来加热烟气，这在实际上是做不到的，因为总有一部分热量散失掉。实际燃烧温度总比理论燃烧温度低。甲烷理论燃烧温度为1970。 燃烧速度：垂直于燃烧焰面，火焰向燃烧气体方向传播的速度，就是火焰传播速度。甲烷最大燃烧速度为0.38米/秒。,19,六、天然气的化学性质一：燃烧特性,
14、脱火：由于供气压力高导致的火焰飞离燃烧器头部而熄灭的现象,易造成燃烧事故，损坏设备，伤害人员。(燃气流速大于其燃烧速度造成的现象) 回火：由于供气不足所造成的火焰缩回燃烧器内部而熄灭的现象,具有极大的危险性：由于空气进入供气系统很容易引起爆燃，从而导致设备损坏甚至造成人员的伤亡。 (燃气流速小于其燃烧速度造成的现象) 燃烧势：是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧倾向性及一项反映燃具燃气燃烧稳定状态的综合指标。(具体计算公式比较复杂),20,六、天然气的化学性质一：燃烧特性,21,（1) 两种燃气的热值不同，天然气为40MJ/Nm3，液化石油气的热值为104.65MJ/m3. （
15、2）两种燃气的燃烧速度，理论空气量、压力、比重均不同，而设计灶具时却是根据各自的特性来决定灶具各部分尺寸的。若液化石油气通过天然气灶具由于一次空气量不足，点火后使液化石油气不能充分燃烧，从火孔中喷出长而无力的黄火焰，因此不同气源的灶具不能互换使用。,燃烧特性:天然气灶具不能与液化石油气灶具互换的原因,六、天然气的化学性质一：燃烧特性,22,天然气无毒无腐蚀性的特点，使得钢质燃气管道内壁不用防腐处理；同时该特点也导致了PE管等优质管材的应用。,六、天然气化学性质二：无毒无腐蚀性,天然气的生产与相关知识,23,燃气的分类与天然气理化性质,24,天 然 气 的 液 化,天 然 气 的 加 压,常 见
16、 单 位 换 算,25,天然气液化后变成LNG。 LNG生产过程： 天然气 除酸气 脱水 除汞 液化 LNG储存 液化冷冻工艺通常采用以乙烷、丙烷及混合冷冻剂为循环介质的压缩循环冷冻法。经过加压、节流、降温等过程,七、天然气的液化LNG生产过程,脱除重烃,冷冻,酸气,26,七、天然气的液化LNG特性,LNG：液化天然气。LNG的主要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷及氮气等。 液态温度：162，液化后体积缩小约600倍。 液态密度：0.425T/m3，气态密度：0.718kg/Nm3 1TLNG=？立方NG 气态热值：9100kcal/m3,液态热值：12000kcal/kg LNG特性概述：不易燃 不易爆 易蒸发 易泄漏 易扩散 不易产生静电 重要特性应用：液化后体积缩小600倍，可用耐低温、绝热性能好的
