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1、热烈庆祝中国共产党第十九次代表大会胜利召开 主讲人简介：谢新茂，党员，1985年毕业于北京经济学院安全系统工程专业，熟悉国家相关技术标准与专业规范，曾参与火力发电、石油炼化、LPG充装站、CNG加气站、大型LNG工厂及城市燃气调峰站等多项工程设计技术文件修改审核、工艺设备安装质量过程控制与特种设备安全监管工作，具备高级工程师，注册安全工程师，高级节能评估师职业资质，在工程设计建设项目积累较丰富工作经验。现为葛洲坝集团机电公司四川华气公司LNG建设项目外聘技术专家。,热烈庆祝中国共产党第十九次代表大会胜利召开 天然气基础知识讲座,葛洲坝集团机电公司四川华气公司 主讲人：谢新茂 2017年10月,
2、讲座概要,第一章：天然气基础知识 第二章：天然气产业链与应用领域 第三章：气源种类与加气（注）站 第四章：加气（注）站工艺与设备 第五章：天然气液化工艺技术及设备 第六章：国家能源战略发展与天然气“十三五”发展规划,第一章 天然气基础知识,中国古人对天然气的利用有十分悠久的历史，2000多年前，人们就用竹筒装着天然气，用作火把照亮走夜路。我国四川天然气开发利用历史悠久，公元前三世纪当时担任蜀郡太守的水利专家李冰利用天然气凿井汲卤，煮卤熬盐，公元13世纪，四川自贡、富顺和荣县等地的浅层天然气已大规模开发和利用。 1659年在英国才发现了天然气，但并没有得到广泛应用。直到1790年煤气才成为欧洲街
3、道和房屋照明的主要燃料。1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气才得到商业应用。世界天然气的开发利用，以1925年美国铺设第一条天然气长输管道作为现代工业利用的标志。 能源是国家经济发展和现代化的基础和动力，天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源，可与核能及可再生能源等其他低排放能源形成良性互补，是能源供应清洁化的最现实选择。,1、能源分类,一次能源，也称天然能源，是指从自然界开采取得，未经改变或转变而直接利用的自然能源。如原煤、原油、天然气、水能、风能、太阳能、海洋能、潮汐能、地热能、天然铀矿等。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，前者指能够重复产生的天然能源，包括太阳能、风能、潮汐能、地热
4、能等；后者用一点少一点，主要是各类化石燃料、核燃料。 二次能源是由一次能源经过加工转换以后得到的能源，包括电能、汽油、柴油、液化石油气和氢能等。 例如将煤燃烧产生蒸气能推动发电机，所产生的电能即可称为二次能源。 二次能源与一次能源转化中必定存在一定程度的损耗。,2、天然气的来源、组成与分布,油田伴生气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（CH4）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。 天然气是指从自然界中开采，以碳氢化合物为主要成分的可燃气体混合物，其中甲烷（CH4）占大多数，除另有少量的乙烷（C2H6）丙烷（C3H8）丁烷
5、（C4H10、）和戊烷（C5H12）等气态烃类，还有硫化氢（H2S）有毒气体，二氧化碳（CO2）、氮（N2）、氦（He）、氩（Ar）等非烃惰性气体和微量水气，。 液态密度0.46t/Nm3（体积），气态密度0.71Kg/Nm3（体积）。 热值84009100Kcal/m3。(标煤热值:7000Kcal/kg，LPG热值:10016 Kcal/kg,电热值:860Kcal/度) 爆炸极限：5%15%。,国内气源：已基本形成以四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、松辽、准噶尔盆地六大陆上主探区和南海、东海两大海上主探区共八大天然气主要探区。 我国天然气基础设施主体框架已基本形成，西气东输、陕京线、川气东
6、送等天然气长输管道网络已初具规模。 LNG进口气源主要来源于澳洲、中东、欧洲等世界许多产油国，通过LNG船舶运输至沿海接收站。 当前初步形成了“西气东输、海气登陆、就近供应”的国内供气格局。,3、主要燃气的种类,1）煤制气（SNG）：煤制气是煤气的一种，是指以煤炭为原料，工艺制取以甲烷为主要成分、并符合天然气热值及有害物控制指标的可燃气体。是将燃料煤经干馏、气化、裂解制取的可燃气体，是原煤洁净利用技术的一种人工制取气体，以氢气、甲烷、一氧化碳为主要成分。 2）页岩气：是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源，主要
7、用于城市燃气、化工和发电等，有利于缓解油气资源短缺，增加清洁能源供应，是常规能源的重要补充，我国探明的页岩气可采储量居世界第一，储量十分丰富。,3）煤层气：煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，俗称“瓦斯“，其热值与天然气相当，相应热值在8000Kcal/m3以上，可以与天然气混输混用，且燃烧洁净。 4）焦炉煤气，是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。一般每吨干煤可生产焦炉气300350m3(标况
8、)。其主要成分为氢气(55%60%)、甲烷(23%27%)、一氧化碳(5%8%)、C2以上不饱和烃(2%4%)，均属于高热值可燃组分。,5）天然气水合物：简称可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与海水在高压低温条件下形成的类似冰状的结晶物质。已被证实其化学式为CH4-8H2O。1m3可燃冰在常压常温下可释放164m3的天然气及0.8m3的淡水。因其外观像冰而且遇火即可燃烧，又被称作“固体瓦斯“。天然气水合物中甲烷含量占80%99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用千年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。今年，我国科学家首次在我国
9、南海海域发现裸露在海底的“可燃冰”,并首次（可燃冰）试采成功。 6）沼气：化学名;甲烷CH4，顾名思义就是沼泽里的气体。是各种有机物质在隔绝空气(还原条件)，并在适宜的温度、PH值条件下，经过微生物的发酵作用所产生的一种清洁可燃气体。 沼气属于二次能源，并且是可再生能源。,7）二甲醚：又称甲醚：化学分子式为CH3OCH3，在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20）0.666，熔点-141.5，沸点-24.9，蒸气压0.5MPa,与石油液化气（LPG）相似，具有良好的易压缩、冷凝和气化的特性。热值14200Kcal/Nm3，6900Kcal/kg，储存压力1.35Mpa。
10、作为民用燃料其储运、燃烧的安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于LPG，市场前景广阔，属于国内外优先发展的产业。 自然界中并不存在二甲醚，其一般由甲醇脱水法和（CO+H2）直接合成气法制取二甲醚，工艺技术成熟。 8）氢气：是在电解槽中利用直流电电解水得到氢气。电解水制取氢气的技术已经非常成熟，主要问题是制取电耗高，费用大。氢气是目前所有燃料中最清洁、环保的。,第二章 天然气产业链与应用领域,天然气产业链从上游到下游,可分为三类： 1、上游勘探开发生产环节：主要是指对天然气进行勘探、开采和净化处理，根据需要或进一步进行压缩或液化加工。 2、中游运输输送环节：是将天然气由加工厂或净化厂经
11、过处理后的气源送往下游分销经营的指定输送点（一般为长距离输送），包括通过长输管网、LNG槽车或运输船（LNG低温液化天然气，体积约为常态下1:600）和CNG运输车（CNG高压天然气，体积约为常态下1:200）等。 3、下游终端销售消费环节：是在通过中游输运环节后将天然气直接供给城市燃气管网和终端消费用户。 天然气市场产业链一览表详见下表,第三章 气源种类与加气（注）站,1）常用燃气种类 管道气体：一般分为天然气和人工煤气，是指直接井下开采出来或工厂生产（煤制气）通过城市燃气管网（钢管或PE管）输送的天然气、煤层气和煤制天然气等燃料。 液化天然气（LNG）：一种在液态状况下的无色流体，主要由甲
12、烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分。气化比1:600。 压缩天然气（CNG）：主要成份为甲烷的压缩气体燃料，压缩比1：200。 液化石油气（LPG）：由石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气，主要成分为乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，通过加压使其变成液体，汽化比1:250。,2）加气（注）站类别 CNG加气站：包括CNG加气母站和加气子站。 CNG加气母站：从站外管道天然气取气，经过工艺处理并增压后，通过加气柱服务于加气子站的CNG加气瓶组充装CNG的场所。 CNG加气站子站：用车载储气瓶组拖车运进CNG，通过加气机为CNG汽车储气瓶
13、充装CNG的场所。 L-CNG加气站：由LNG转化为CNG，为CNG汽车储瓶充装CNG燃料的专门场所或通过调压后送往点供燃气管网。 LNG/L-CNG加气站：LNG加气站与L-CNG加气站联建的统称。 LNG加注站：具有LNG储存设施，使用加注机为LNG汽车储瓶充装LNG燃料的专门场所。,LNG、L-CNG、LNG/L-CNG加气站等级划分,第四章 加气（注）站工艺与设备,1、CNG工艺流程与设备 CNG为压缩天然气的缩写，即天然气经脱水、过虑、除尘、脱硫，再经 压缩机加压成20MPa以上的气体形成CNG。 CNG加气母站：可为车载储气瓶（长管运输拖车）充装压缩天然气（CNG） 的压缩天然气加
14、气站。 CNG 加气子站：用车载储气瓶将CNG运输并通过卸气柱卸入加气站储气 井或利用压缩机（液压子站除外）、加气机为CNG汽车充装压缩天然气的加气站。 城乡民用气子站的工艺流程：CNG瓶组拖车到达子站后，通过加气机给燃料汽车加气；还可通过减压装置将高压天然气降压至0.2-0.4MPa后进入燃气管网，经计量、加臭处理供给城乡终端燃气用户。 加气子站主要由回车场和调压装置组成，是CNG站中最简单的一种。 CNG固定加气站：由管道输入天然气，在站内增压后直接或存入固定储气 瓶组（井），为CNG汽车充装压缩天然气（CNG）的加气站。,母站与常规站的系统组成基本相同，值时供气量大，售气系统除了加气机
15、外，还配置大流量的加气柱，为子站瓶组拖车加气的功能。 CNG压缩机：由电动机带动曲轴旋转，并通过连杆等机构将曲轴的运转 变为活塞在气缸内的往复运动，是气缸储存气体的工作容积作周期性变化，从而依次完成膨胀、吸气、压缩、排气四个工作循环，达到气体增压的目的。 顺序控制盘：是用于给压缩天然气加气站瓶组或气瓶实现分组顺序、优 化充气的自控装置，具有由压缩机增压向车载气瓶直接加气的功能。 控制盘功能：为了避免压缩机频繁启动，或在不需要充气时提供气源，CNG加气站需设置储气装置。储气装置与售气系统通过优先顺序控制盘实现高效充气和快速加气。通常加气站采用分级出气的方式，将储气瓶组分为高、中、低压，由顺序控制
16、盘对各瓶组进行充气和取气过程的自动控制。,顺序控制原理：当充气时，先向高压瓶组充气，当高压组压力上升到预定值时，中压组开始充气，中压组升压到预定值时，低压组开始充气至预定值，随后三组气瓶一起充气加压到最大允许额定值时，停止充气加压。当取气时，先从低压瓶组取气，当低压组压降一定值时，开始从中压瓶组取气，中压组取气压降一定值时，即从高压组取气压降到允许值时，随后从三组气瓶一起取气，直到三组气瓶中的压力降到车载气瓶的最高储气压力相等时，停止取气。 CNG储气方式：瓶储式、罐储式和井储式（储气井）。 储气设施设计工作压力25MPa，汽车加气最高压力值20MPa. 高压卸气柱：是CNG高压站与CNG高压气瓶组之间紧密连接装置，包括高压胶管、快装接头、高压单向阀、高压针阀、高压球阀等，可防止卸压过程中出现气体倒流和实现手动排放。,（1）CNG加气站储气设施容积的限制 CNG加气母站总容积不应超过120m3; CNG常规加气站总容积不应超过30m3; CNG子站内设有固定储气设施的总容积不应超过18m3，站内停放的车载瓶组拖车不应多于1辆；站内无
