《天然气--讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天然气--讲义（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、天然气基础知识,讲课人：高江龙 王陆斌,天然气的简介,天然气广义指埋藏于地层中自然形成的气体的总称。但通常所称的天然气只指贮存于地层较深部的一种富含碳氢化合物的可燃气体，而与石油共生的天然气常称为油田伴生气。天然气由亿万年前的有机物质转化而来，主要成分是甲烷，此外根据不同的地质形成条件，尚含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质；有的气田中还含有氦气。密度多在0.60.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气，爆炸极限为5.0-15.1%。天然气是一种重要的能源，广泛用作城市煤气和工业燃料；在7
2、0年代世界能源消耗中，天然气约占 1819。天然气也是重要的化工原料。,液化石油气、人工煤气、天然气的区别,液化石油气（简称液化气）是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气，通过一定程序，对石油尾气加以回收利用，采取加压的措施，使其变成液体，装在受压容器内，液化气的名称即由此而来。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。因此，使用液化气也要特别注意。 煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此，煤气有毒，易于空气形成爆
3、炸性混合物，使用时应引起高度注意。,天然气的特性,1、相对密度小，比空气轻，易向高处流动。 2、具有易燃易爆性，遇到静电火花也会引爆，爆炸极限为5.0-15.1%。 3、热值高，天然气的热值为33.47-46.02MJ/NM3(8000-11000Kcal/NM3)大约是煤气的两倍，是液化石油气的1/3左右。 4、具有溶解性，能溶解普通橡胶和石化产品，因此用户必须使用耐油的胶管或棉线纺织的塑料管。 5、天然气具有腐蚀性。 6、天然气具有麻醉性，在空气中浓度较高时对人体中枢神经具有麻痹性。 7、天然气无毒性，不含一氧化碳，但燃烧不完全时，也容易产生一氧化碳有毒气体，造成人身中毒。 8、天然气燃烧
4、更完全、更卫生。 9、天然气的输送一般经过降压、计量、加臭后直接采用管道输送到用户灶前，因此运输、使用天然气极为方便。,天然气的燃烧化学方程式,1、 当氧气不足的时候，天然气在氧气中燃烧生成一氧化碳、水、二氧化碳。 3CH4+5O2=CO2+2CO+6H2O 2、 当氧气充足时，天然气在氧气中燃烧生成二氧化碳和水。 2CH4+3O2=2CO2+4H2O,我国天然气的主要分布,我国沉积岩分布面积广，陆相盆地多，形成优越的多种天然气储藏的地质条件。经过十几年的艰苦勘探表明，在我国960万平方公里的土地和300多万平方公里的管辖海域下，蕴藏着十分丰富的天然气资源。主要体现在： 东，就是东海盆地。那里
5、已经喷射出天然气的曙光； 南，就是莺歌海琼东南及云贵地区。那里也已展现出大气区的雄姿； 西，就是新疆的塔里木盆地、吐哈盆地、准噶尔盆地和青海的柴达木盆地。在那古丝绸之路的西端，石油、天然气会战的鼓声越擂越响。它们不但将成为我国石油战略接替的重要地区，而且天然气之火也已熊熊燃起，燎原之势不可阻挡； 北，就是东北华北的广大地区。有着众多的大油田、老油田，它们在未来高科技的推动下，不但要保持油气稳产，还将有攀登新的高峰； 中，就是鄂尔多斯盆地和四川盆地。鄂尔多斯盆地的天然气勘探战场越扩越大，探明储量年年剧增。四川盆地是我国天然气生产的主力地区，最近又有新的发现，大的突破，天然气的发展将进入一个全新的
6、阶段。,我国天然气分布图,我国主要输气管道,1、已建成管道 （1）西气东输一线工程 （2）西气东输二线工程 （3）川气东送工程 （4）陕京一二线工程 （5）陕京三线 （6）涩宁兰输气管线工程 （7）忠武输气管线工程 （8）淮武输气管线工程 （9）冀宁联络线工程 （10）中国中亚天然气管道工程,2、在建管道介绍 （1）中缅油气管道工程 （2）中哈天然气管道工程 （3）西气东输三线工程 3、拟建管道介绍 （1）陕京四线工程 （2）中俄输气管道工程（西气东输四线）,天然气的主要应用,1、发电：具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资
7、少，建设工期短，上网电价较低，具有较强竞争力。 2、城市燃气及工业生产：广泛用于居民生活及商业燃气灶具、燃气空调、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。 3、化工原料：天然气是非常好的化工原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。利用天然气可以生产很多化工产品，如：甲醇等，而甲醇是一种重要的化工原料，可以继而生产甲醛、乙醇、乙醛、乙二醚等。 4、汽车燃料：以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。,未来天然气的发展,预期： 预期2015年达到2000-2200亿方，进口500-700亿方；预期2020年达到2800-3000亿方
8、，进口800-1000亿方。 加大天然气的利用是大势所趋，其原因有： （1）必要性 （2）可行性 总体格局： “十二五”期间，我国将形成“西气东输、北气南下、海气登陆、就近外供”的供应格局。,天然气安全基本知识,天然气的危险特性 天然气是一种易燃、易爆的气体，与空气混合后，当其浓度在5%15%范围内，遇火源即会发生燃烧或爆炸。 天然气与空气混合后，只要温度达到650摄氏度左右，即使没有火源也会自行着火。 组成天然气的气态烃本身是无毒的，但是如果天然气中含有二氧化硫时就会对人体有毒害作用。当天然气大量泄漏到空气或室内达到一定浓度时，会使空气中的含氧量减少，严重时可使人窒息死亡。 此外，天然气燃烧
9、不完全时生成的CO，对人体也有毒害作用。,天然气火灾、爆炸的特点,1、冲击力强，威力巨大，爆炸破坏性大。 2、燃烧速度快。 3、火焰温度高。,天然气事故的预防,1、加强可燃介质系统的密闭性。 2、控制着火源。 （1）预防明火； （2）预防摩擦与撞击； （3）防止电气火花； （4）防雷电。,燃气的管道输送,天然气的输送,天然气的输送包括LNG船、LNG-CNG槽车、管道输送。 管道输送是天然气的主要输送方式之一，从油气井口到最终用户，历经矿场集气、净化、压气站、配气站以及调压计量等，形成了一个统一密闭的输气系统。,天然气的输送系统,一、输气管道的分类,1.根据用途分类：长距离输气管道 城镇燃气管
10、道 工业企业燃气管道 2.根据敷设方式： 地下燃气管道 架空燃气管道（沿桥架设，输送压力 0.4MPa）,3.根据输气压力： 低压燃气管道： P0.01MPa 中压B燃气管道： 0.01MPaP0.2MPa 中压A燃气管道： 0.2MPaP0.4MPa 次高压B燃气管道：0.4MPaP0.8MPa 次高压A燃气管道：0.8MPaP1.6MPa 高压B燃气管道： 1.6MPaP2.5MPa 高压A燃气管道： 2.5MPaP4.0MPa,二、管道压力的分布,长输管线： 高压 （1.6MPap4.0 MPa） 次高压 （0.4 MPap1.6 MPa） 城市干线： 中压 （0.01 MPap0.4
11、MPa） 城市支线： 低压 （p0.01 MPa） 低压庭院管网 ： （2000kPa） 低压入户管 ： （2000kPa） 高压管道主要功能是输气，并通过调压站向压力较低管网的各环网配气 一般由次高压或高压燃气管道构成大城市输配管网系统的外环网 中压管道必须通过区域调压站或用户专用调压站才能给城市燃气管网中的低压管道供气,三、长距离输气管道,1.特点： 距离长：一般从几百公里到几千公里 管径大：一般在16英寸以上（最大56英寸） （ 406.4mm 1422.4mm 1英寸=25.1mm ） 压力大：大于等于4MPa 目前陆上输气管道最高压力：12MPa 海底输气管道最高压力： 15/21M
12、Pa （共3条管线，平常15；若停用一条，俩条工作时为21）,2.组成,1进场 2转气站 3来自气田的输气管 4首站的罐区和泵房 5全线调度中心 6清管器发放室 7首站的锅炉房、机修厂等辅助设施 8微波通讯塔 9线路阀室 10管线维修人员住所 11一中间输气站 12一穿越铁路 13一穿越河流的弯管 14一跨越工程 15一末站 16、17、18城市门站,3.我国的著名输气管道,西气东输一线（轮南-上海） 西气东输二线（霍尔果斯-南昌） 管径1219mm 陕京一线、二线、三线（靖边-北京） 涩北-兰州 忠县-武汉 川气东送,四、管材的选择,钢管常用（易腐蚀） 管材 铸铁管（易断裂） PE管（不耐高
13、温高压，连接成本高） 附属设备：阀体、补偿器（防止管线拉断）、排水器、放散管、阀门井 1阀门：阀门是燃气管道中重要的控制设备，用以切断和接通管线，调节燃气的压力和流量。 2.补偿器：用于消除因管线胀缩对管道产生应力的设备，常用于架空管道 3.凝水缸（排水器）：为排除燃气管道中的冷凝水或石油伴生气管道中的轻质油。 4.放散管：用于排放管道内的空气或燃气，在管道投入运行时，排出管道内的空气，在管道检修时，排放管道内的燃气 5.阀门井：为便于阀门的操作以及管道的放散，通常在阀门和放空管出设阀门井,五、管道的泄漏、结冰,1.泄漏 1）泄漏原因 (1)燃气管道腐蚀穿孔 (2)违章操作 (3)设施老化或维
14、护不及时 (4)施工不当 腐蚀管道的外部 腐蚀管道的内部 (5)自然灾害 (6)不能及时发现事故隐患 2）防范措施 1做好线路的日常巡检工作 2.坚持做好职工的安全培训 3.加强工程材料的质量管理 4.管道焊接严格要求 5.加强施工监理工作 6.完善SCADA系统，实时地接受遥测点的压力、流量和温度参数，自动的绘出动态的曲线 （SCADA系统时数据采集和监视控制系统） 7.建立地理信息系统（GIS）和燃气管道档案,2.结冰 1）管内结冰 危害：减小当量管径，增加流动摩擦阻力甚至堵塞管道 结冰形式 冰块：管道由高的压力向低的压力流动，流速快，气体迅速膨胀吸 收大量的能量导致温度降低造成结冰 天然
15、气水合物：生成条件： 1.存在游离水 2.适当的温度和压力 3.含有杂质、高速、紊流、脉动，急剧转弯等因素 解决方法： 1）采用降低压力、升高温度 2）加入可以使水化物分解的反应剂（防冻剂）。 3）脱水，使气体中水分含量降低到不致形成水化物 的程度 2）管外结冰 通常发生在调压器后面的管道,由于压力的突然降低,导致要从空气中吸收 大量的热量,使管道外的空气中的水蒸气遇冷结冰（节流效应） 危害：阀门堵塞，不能够正常开关,城市燃气的输配,一、基础知识,1.供气对象：居民用户、工业用户、公服用户（商业用户， 采暖、制冷用户，燃气汽车用户） 2.不均匀性：城市燃气的需求量在每日、每月、每年 具有波动性
16、，不均匀性 影响因素：居民的生活习惯、季节性的气温变化等 3.供需平衡的方法(调峰) 1）改变气源的生产能力和设置机动气源 2）利用缓冲用户 3）发挥调度作用 4）利用储气设备（地下储气 、 液态储气 管道末端储气、储气罐储气）,二、燃气的分类,纯天然气 34.69 MJ/Nm3 常规天然气 石油伴生气 45.47 MJ/Nm3 凝析气田气 48.36 MJ/Nm3 天然气（CN） 矿井气 18.84 MJ/Nm3 天然气水合物（可燃冰） 非常规天然气 煤层气（瓦斯） 36.37 MJ/Nm3 页岩气 干馏煤气（焦炉煤气） 燃气 人工煤气（COG） 气化煤气（混合煤气、水煤气） 油质气 高炉煤气 液化石油气（LPG）：是开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。 主要组成：丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，习惯上又称为有C3、C4 92-121MJ/Nm3 沼气（生物气）： CH4 60% CO2 35% 21MJ/Nm3,
