1、天然气基础知识

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1、天然气基础知识天然气基础知识天然气基础知识天然气基础知识马国光马国光石油工程学院油气储运研究所石油工程学院油气储运研究所西南石油大学设计研究院西南石油大学设计研究院1一、然气概述一、然气概述1 1、燃气的概念及分类、燃气的概念及分类、燃气的概念及分类、燃气的概念及分类燃气的分类燃气的分类燃气：在具有助燃物、着火源、可燃物燃气：在具有助燃物、着火源、可燃物 三者同时存在时可以控制燃烧的气体。三者同时存在时可以控制燃烧的气体。天然气天然气人工燃人工燃气气液化石液化石油气油气生物气生物气生物气生物气（沼气）（沼气）（沼气）（沼气）新型合成新型合成能源能源22 2、 天然气的概念及分类天然气的概念及分

2、类天然气的概念及分类天然气的概念及分类组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。石油伴生气石油伴生气石油伴生气石油伴生气凝析气田气凝析气田气凝析气田气凝析气田气矿井气矿井气矿井气矿井气随石油一起开采出随石油一起开采出随石油一起开采出随石油一起开采出来、经分离而获得来、经分离而获得来、经分离而获得来、经分离而获得含石油轻质馏分含石

3、油轻质馏分含石油轻质馏分含石油轻质馏分的凝析的气田气的凝析的气田气的凝析的气田气的凝析的气田气从井下煤层抽出从井下煤层抽出从井下煤层抽出从井下煤层抽出来的可燃气体来的可燃气体来的可燃气体来的可燃气体从气井开采从气井开采从气井开采从气井开采出来的气田气出来的气田气出来的气田气出来的气田气纯天然气纯天然气纯天然气纯天然气天然气天然气天然气天然气一次一次一次一次 能源能源能源能源一、然气概述一、然气概述33 3、 人工燃气的概念及分类人工燃气的概念及分类人工燃气的概念及分类人工燃气的概念及分类一般将固体或液体燃料通过加工后获得的可燃气体，一般将固体或液体燃料通过加工后获得的可燃气体，一般将固体或液体

4、燃料通过加工后获得的可燃气体，一般将固体或液体燃料通过加工后获得的可燃气体，用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。气化煤气气化煤气气化煤气气化煤气CH4CH4和和和和H2H2油制气油制气油制气油制气H2H2、CH4CH4和和和和COCO高炉煤气高炉煤气高炉煤气高炉煤气COCO和和和和N2N2在时以煤为原料采用纯在时以煤为原料采用纯在时以煤为原料采用纯在时以煤为原料采用纯氧和水作为气化剂生成氧和水作为气化剂生成氧和水作为气化剂生成氧和水作为气化剂生成高压煤气高压煤气高压煤气高压煤气(

5、 (水煤气、发生炉煤气水煤气、发生炉煤气水煤气、发生炉煤气水煤气、发生炉煤气) )利用重油或石蜡油经过利用重油或石蜡油经过利用重油或石蜡油经过利用重油或石蜡油经过热裂解制取的城市燃气热裂解制取的城市燃气热裂解制取的城市燃气热裂解制取的城市燃气蓄热裂解和催化裂解蓄热裂解和催化裂解蓄热裂解和催化裂解蓄热裂解和催化裂解冶金厂在高炉炼钢（铁）冶金厂在高炉炼钢（铁）冶金厂在高炉炼钢（铁）冶金厂在高炉炼钢（铁）时的副产品，主要组时的副产品，主要组时的副产品，主要组时的副产品，主要组分为一氧化碳和氮分为一氧化碳和氮分为一氧化碳和氮分为一氧化碳和氮利用高炉、伍德炉、利用高炉、伍德炉、利用高炉、伍德炉、利用高炉

6、、伍德炉、主箱炉对煤进行干主箱炉对煤进行干主箱炉对煤进行干主箱炉对煤进行干馏所得的气体馏所得的气体馏所得的气体馏所得的气体热值为热值为热值为热值为16.7MJ/M16.7MJ/M 干馏气干馏气干馏气干馏气CH4CH4和和和和H2H2人工燃气人工燃气人工燃气人工燃气二次二次二次二次 能源能源能源能源一、然气概述一、然气概述41.41.4液化石油气、沼气及新型能源液化石油气、沼气及新型能源液化石油气、沼气及新型能源液化石油气、沼气及新型能源液化石油气（液化石油气（LPGLPG）：开采和炼制石油过程中作为副产品而获得的）：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。一部分碳氢化合物。主

7、要成分：主要成分：C C3 3H H8 8（丙烷）（丙烷）、C C4 4H H1010（丁烷）（丁烷）、 通称为通称为C C3 3、 C C4 4。常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小250-300250-300倍。呈气态倍。呈气态倍。呈气态倍。呈气态时比空气重，易于积聚低洼处。时比空气重，易于积聚低洼处。时比空气重，易于积聚低洼处。时比空气重，易于积聚低洼处。生物气（沼气）：多种有机物（蛋白质、纤维素、脂肪

8、、淀粉等）生物气（沼气）：多种有机物（蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等） 在隔绝空气的条件下发酵，同时在微生物的作用在隔绝空气的条件下发酵，同时在微生物的作用 下产生的可燃气体下产生的可燃气体主要成分主要成分：CHCH4 4（60%60%）、）、 COCO2 2。二次二次二次二次 能源能源能源能源可再生可再生可再生可再生 能源能源能源能源新型合成能源：对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚新型合成能源：对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚新型合成能源：对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚新型合成能源：对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚

9、一、然气概述一、然气概述52.12.1天然气的组成天然气的组成天然气的组成天然气的组成 天然气的组分天然气的组分以甲烷为主，含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的惰性等气体，平均密度为0.75 0.8 Kg/Nm3左右。甲烷的理论燃烧温度为1970 ，最大燃烧速度为0.38米/秒,爆炸浓度极限为5 15， ，在0.1MPa、-162的情况下可由气态天然气转换成液态天然气（LNG），气液比为625：1，即一立方液体天然气（LNG）气化后可以形成625立方气体天然气。二、天然气基础知识二、天然气基础知识6天然气的主要成分是甲烷，基本不含硫，是无色、无毒、无腐蚀性气体。天然气的热值为8500 950

10、0大卡/立方；密度约0.75 0.8 kg/Nm3 ，比空气轻，容易逸散。相对密度：天然气的相对密度是指相同压力和相同温度条件下，天然气的密度和空气密度之比，约为0.580.62天然气燃烧后生成二氧化碳和水，烟气清洁，不污染大气 CH42O2 CO22H2O 绿色洁净能源,是理想的城市气源。二、天然气基础知识二、天然气基础知识71 1 1 1、密度：、密度：、密度：、密度：指单位容积所含有的重量。指单位容积所含有的重量。指单位容积所含有的重量。指单位容积所含有的重量。 液化石油气的气态密度为液化石油气的气态密度为液化石油气的气态密度为液化石油气的气态密度为2.0 2.0 2.0 2.0 2.5

11、kg/Nm 2.5kg/Nm 2.5kg/Nm 2.5kg/Nm3 3 3 3 天然气的密度为：天然气的密度为： 0.75 0.75 0.8 kg/Nm0.8 kg/Nm3 3 2 2 2 2、比重：、比重：、比重：、比重：天然气的比重指单位容积的天然气所具有的天然气的比重指单位容积的天然气所具有的天然气的比重指单位容积的天然气所具有的天然气的比重指单位容积的天然气所具有的密度，同相同状态下空气密度的比值，也叫相对密度或密度，同相同状态下空气密度的比值，也叫相对密度或密度，同相同状态下空气密度的比值，也叫相对密度或密度，同相同状态下空气密度的比值，也叫相对密度或相对比重。相对比重。相对比重。相

12、对比重。 天然气的比重：天然气的比重：天然气的比重：天然气的比重：0.580.580.580.580.620.620.620.622.2天然气基本特性天然气基本特性二、天然气基础知识二、天然气基础知识83 3 3 3、热值：、热值：、热值：、热值：单位容积天然气完全燃烧所放出的热量，成为单位容积天然气完全燃烧所放出的热量，成为单位容积天然气完全燃烧所放出的热量，成为单位容积天然气完全燃烧所放出的热量，成为该天然气的热值。该天然气的热值。该天然气的热值。该天然气的热值。 热值分为高热值和低热值。热值分为高热值和低热值。热值分为高热值和低热值。热值分为高热值和低热值。 高热值是指单位天然气完全燃烧

13、后，其烟气被冷却高热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却高热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却高热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所放出的全部热量。放出的全部热量。放出的全部热量。放出的全部热量。 低热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却低热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却低热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却低热值是指单位天然气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的

14、水蒸气以蒸气的状态排出时，所放到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。出的全部热量。出的全部热量。出的全部热量。 二、天然气基础知识二、天然气基础知识9天然气的低热值大约为天然气的低热值大约为天然气的低热值大约为天然气的低热值大约为36000 36000 36000 36000 46000 KJ/m3 46000 KJ/m3 46000 KJ/m3 46000 KJ/m3，液化石油气的低热值大约为液化石油气的低热值大约为液化石油气的低热值大约为液化石油气的低热值大约为88000

15、 88000 88000 88000 12000KJ/m3 12000KJ/m3 12000KJ/m3 12000KJ/m3。 煤煤煤煤 ：29308kJ/kg29308kJ/kg29308kJ/kg29308kJ/kg 干木材：干木材：干木材：干木材：12560kJ/kg12560kJ/kg12560kJ/kg12560kJ/kg热值的换算热值的换算 常常用用热热值值单单位位有有：兆兆焦焦每每标标准准立立方方米米（MJ/Nm3MJ/Nm3）、千千卡每标准立方米（卡每标准立方米（kcal/Nm3kcal/Nm3）。）。 焦（焦（J J）、卡（）、卡（calcal）是功、能和热量的常用单位。）是

16、功、能和热量的常用单位。 1000cal=1kcal=4.186kJ=4186J 1000cal=1kcal=4.186kJ=4186J 1MJ=1000kJ=106J 1MJ=1000kJ=106JNm3Nm3是指是指标准立方米，即在标准立方米，即在101325Pa101325Pa，2020下的体积。下的体积。二、天然气基础知识二、天然气基础知识10 4 4 4 4、着火温度、着火温度、着火温度、着火温度 燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。 在常压（大气压）下，液化石油气的着

17、火温度为在常压（大气压）下，液化石油气的着火温度为在常压（大气压）下，液化石油气的着火温度为在常压（大气压）下，液化石油气的着火温度为365 365 365 365 460 460 460 460，天然气的着火温度为，天然气的着火温度为，天然气的着火温度为，天然气的着火温度为270 270 270 270 540 540 540 540，城市煤，城市煤，城市煤，城市煤气着火温度为气着火温度为气着火温度为气着火温度为270 270 270 270 605 605 605 605。其着火温度比其它燃料要。其着火温度比其它燃料要。其着火温度比其它燃料要。其着火温度比其它燃料要低的多，所以又叫易燃气体

18、。低的多，所以又叫易燃气体。低的多，所以又叫易燃气体。低的多，所以又叫易燃气体。 二、天然气基础知识二、天然气基础知识115 5 5 5、爆炸极限：、爆炸极限：、爆炸极限：、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可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃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。在这种混合物中当可燃气体气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中当可燃气体气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中当可燃气体气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物

19、时的那一含量，称为可的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限；而当可燃气体的含量一直增加到不能燃气体的爆炸下限；而当可燃气体的含量一直增加到不能燃气体的爆炸下限；而当可燃气体的含量一直增加到不能燃气体的爆炸下限；而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸上限形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸上限形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸上限形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸上限天然气爆炸浓度极限为天然气爆炸浓度极限为天然气爆炸浓度极限为天然气爆炸

20、浓度极限为5 5 5 5 15 15 15 15天天天天天天然然然然然然气气气气气气的的的的的的爆爆爆爆爆爆炸炸炸炸炸炸是是是是是是在在在在在在一一一一一一瞬瞬瞬瞬瞬瞬间间间间间间产产产产产产生生生生生生高高高高高高压压压压压压、高高高高高高温温温温温温的的的的的的燃燃燃燃燃燃烧烧烧烧烧烧过过过过过过程程程程程程，爆炸波可达到爆炸波可达到爆炸波可达到爆炸波可达到爆炸波可达到爆炸波可达到2000-3000m/s2000-3000m/s2000-3000m/s，破坏力极大。，破坏力极大。，破坏力极大。，破坏力极大。，破坏力极大。，破坏力极大。二、天然气基础知识二、天然气基础知识126 6、标准状态

21、与标准体积、标准状态与标准体积、标准状态与标准体积、标准状态与标准体积 在在在在天天天天然然然然气气气气工工工工业业业业中中中中，通通通通常常常常用用用用天天天天然然然然气气气气在在在在某某某某种种种种特特特特定定定定状状状状态态态态下下下下的的的的体体体体积积积积作作作作为为为为计计计计量量量量单单单单位位位位，这这这这些些些些的的的的状状状状态态态态称称称称为为为为标标标标准准准准状状状状态态态态或或或或基基基基准准准准状状状状态态态态，标标标标准状态下的体积称为标准体积。准状态下的体积称为标准体积。准状态下的体积称为标准体积。准状态下的体积称为标准体积。常用的标态有三种。常用的标态有三种

22、。常用的标态有三种。常用的标态有三种。7 7、天然气的组成表示方法、天然气的组成表示方法、天然气的组成表示方法、天然气的组成表示方法 有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：有三种表示方法：体积分数（百分比）体积分数（百分比）体积分数（百分比）体积分数（百分比）摩尔分数摩尔分数摩尔分数摩尔分数质量分数质量分数质量分数质量分数二、天然气基础知识二、天然气基础知识138 8、天然气的相对分子质量、密度及相对密度、天然气的相对分子质量、密度及相对密度、天然气的相对分子质量、密度及相对密度、天然气的相对分子质量、密度及相对密度相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量：密度：密度：密度：

23、密度：单位体积天然气的质量单位体积天然气的质量单位体积天然气的质量单位体积天然气的质量 相相相相对对对对密密密密度度度度：在在在在同同同同温温温温同同同同压压压压下下下下（或或或或标标标标准准准准状状状状态态态态下下下下）天天天天然然然然气气气气的的的的密密密密度与空气密度之比。度与空气密度之比。度与空气密度之比。度与空气密度之比。9 9、天然气的粘度、天然气的粘度、天然气的粘度、天然气的粘度 表表表表示示示示天天天天然然然然气气气气流流流流动动动动的的的的难难难难易易易易程程程程度度度度，其其其其与与与与天天天天然然然然气气气气的的的的相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量量量量、组组组

24、组成成成成、压压压压力力力力和和和和温温温温度度度度有有有有关关关关。低低低低压压压压下下下下，压压压压力力力力变变变变化化化化对对对对粘粘粘粘度度度度影影影影响响响响不不不不明明明明显显显显，此此此此时时时时温温温温度度度度升升升升高高高高，粘粘粘粘度度度度增增增增大大大大; ;相相相相对对对对分分分分子子子子量量量量增增增增大大大大, ,粘粘粘粘度度度度减减减减少少少少，非非非非烃烃烃烃类类类类气气气气体体体体的的的的粘粘粘粘度度度度比比比比烃烃烃烃类类类类气气气气体体体体粘粘粘粘度度度度高高高高。在在在在高高高高压压压压下下下下，气气气气体体体体的的的的粘粘粘粘度度度度随随随随压压压压力

25、力力力增增增增大大大大而而而而增增增增大大大大，随随随随温温温温度度度度增增增增高高高高而而而而降降降降低低低低，随随随随相相相相对对对对分分分分子子子子质量的增大而降低。质量的增大而降低。质量的增大而降低。质量的增大而降低。二、天然气基础知识二、天然气基础知识14 粘度粘度粘度粘度有两种表示方法：有两种表示方法：有两种表示方法：有两种表示方法： 动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度 ： 运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度 ：单位：单位：单位：单位：mm2 2/s /s二、天然气基础知识二、天然气基础知识151010、天然气的含水量、天然气的含水量、天然气的含水量、天然气的含水量 是是是是指指指指天

26、天天天然然然然气气气气中中中中水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气的的的的含含含含量量量量，与与与与天天天天然然然然气气气气的的的的温温温温度度度度和和和和压压压压力力力力有有有有关关关关。压压压压力力力力不不不不变变变变，温温温温度度度度升升升升高高高高天天天天然然然然气气气气含含含含水水水水量量量量越越越越高高高高，温温温温度度度度不不不不变变变变，压力升高，天然气的含水量减少。压力升高，天然气的含水量减少。压力升高，天然气的含水量减少。压力升高，天然气的含水量减少。 天天天天然然然然气气气气的的的的含含含含水水水水量量量量通通通通常常常常用用用用绝绝绝绝对对对对湿湿湿湿度度度度、相相相相对对对对湿湿

27、湿湿度度度度和和和和露露露露点点点点来来来来表示。表示。表示。表示。单单单单位位位位体体体体积积积积或或或或单单单单位位位位质质质质量量量量天天天天然然然然气气气气中所含水蒸气的质量中所含水蒸气的质量中所含水蒸气的质量中所含水蒸气的质量单单单单位位位位体体体体积积积积或或或或单单单单位位位位质质质质量量量量天天天天然然然然气气气气中中中中所所所所含含含含水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气的的的的质质质质量量量量与与与与相相相相同同同同条条条条件件件件下下下下呈呈呈呈饱饱饱饱和和和和状状状状态态态态的的的的单单单单位体积天然气中所含水蒸气的质量之比。位体积天然气中所含水蒸气的质量之比。位体积天然气中所含水

28、蒸气的质量之比。位体积天然气中所含水蒸气的质量之比。在在在在一一一一定定定定压压压压力力力力下下下下，天天天天然然然然气气气气中中中中刚刚刚刚有一滴露珠出现时的温度。有一滴露珠出现时的温度。有一滴露珠出现时的温度。有一滴露珠出现时的温度。二、天然气基础知识二、天然气基础知识161111、天然气的压缩因子、天然气的压缩因子、天然气的压缩因子、天然气的压缩因子对于理想气体，其状态方程（对于理想气体，其状态方程（对于理想气体，其状态方程（对于理想气体，其状态方程（PVTPVT方程）为：方程）为：方程）为：方程）为：而实际气体其状态方程为：而实际气体其状态方程为：而实际气体其状态方程为：而实际气体其状

29、态方程为： 反反反反应应应应了了了了实实实实际际际际气气气气体体体体与与与与理理理理想想想想气气气气体体体体的的的的偏偏偏偏离离离离程程程程度度度度。表表表表示示示示在在在在分分分分子子子子量量量量、温温温温度度度度与与与与压压压压力力力力均均均均相相相相等等等等的的的的条条条条件件件件下下下下，真真真真实实实实气气气气体体体体与与与与理理理理想想想想气气气气体体体体的的的的比比比比容容容容之之之之比。比。比。比。 真真真真实实实实气气气气体体体体的的的的Z Z值值值值不不不不但但但但取取取取决决决决于于于于其其其其化化化化学学学学组组组组成成成成，还还还还取取取取决决决决于于于于其其其其温温

30、温温度度度度于于于于压压压压力力力力。压压压压缩缩缩缩因因因因子子子子的的的的求求求求解解解解有有有有经经经经验验验验图图图图解解解解法法法法、经经经经验验验验公公公公式式式式法法法法。还还还还可可可可以以以以用用用用状状状状态态态态方方方方程程程程来来来来求求求求解解解解，包包包包括括括括：范范范范得得得得华华华华方方方方程程程程、R-KR-K方方方方程程程程、S-S-R-KR-K方程、方程、方程、方程、BWRBWR方程、方程、方程、方程、BWRSBWRS方程等。方程等。方程等。方程等。二、天然气基础知识二、天然气基础知识171212、天然气的比热（容）、天然气的比热（容）、天然气的比热（容

31、）、天然气的比热（容） 单单单单位位位位数数数数量量量量的的的的气气气气体体体体温温温温度度度度升升升升高高高高1 1所所所所需需需需要要要要的的的的热热热热量量量量。有有有有三三三三种种种种比比比比热热热热。其其其其还还还还与与与与加加加加热热热热的的的的过过过过程程程程有有有有关关关关，分分分分为为为为定定定定压压压压比比比比热热热热C CP P和和和和定定定定容容容容C CV V比比比比热。热。热。热。C CP P- -C CV V= =R CR CP P/ /C CV V= =K K 气气气气体体体体混混混混合合合合物物物物在在在在低低低低压压压压下下下下的的的的比比比比热热热热可可可

32、可根根根根据据据据各各各各组组组组分分分分的的的的比比比比热热热热用用用用摩摩摩摩尔尔尔尔分数加合法或质量分数加合法求得：分数加合法或质量分数加合法求得：分数加合法或质量分数加合法求得：分数加合法或质量分数加合法求得：二、天然气基础知识二、天然气基础知识181313、天然气的导热系数（热导率）、天然气的导热系数（热导率）、天然气的导热系数（热导率）、天然气的导热系数（热导率） 在在在在温温温温差差差差为为为为1K1K时时时时，每每每每秒秒秒秒通通通通过过过过单单单单位位位位面面面面积积积积、单单单单位位位位长长长长度度度度物物物物质质质质的的的的热量称为导热系数，其表示物质传递热量的性能。热量

33、称为导热系数，其表示物质传递热量的性能。热量称为导热系数，其表示物质传递热量的性能。热量称为导热系数，其表示物质传递热量的性能。其单位为：其单位为：其单位为：其单位为： J/J/（）或者或者或者或者W/(m.K)W/(m.K) 在在在在较较较较高高高高压压压压力力力力条条条条件件件件下下下下，天天天天然然然然气气气气混混混混合合合合物物物物的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数利利利利用用用用常常常常压压压压下的导热系数和对压力的校正值求得，即下的导热系数和对压力的校正值求得，即下的导热系数和对压力的校正值求得，即下的导热系数和对压力的校正值求得，即 二、天然气基础知识二、天然气基础知识19

34、 14141414、天然气与其它燃气的区别、天然气与其它燃气的区别、天然气与其它燃气的区别、天然气与其它燃气的区别 人人人人工工工工煤煤煤煤气气气气含含含含8 8 8 810%10%10%10%有有有有毒毒毒毒的的的的一一一一氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳气气气气体体体体，万万万万一一一一泄泄泄泄漏漏漏漏若若若若处处处处理理理理不不不不当当当当会会会会对对对对人人人人体体体体造造造造成成成成伤伤伤伤害害害害，而而而而天天天天然然然然气气气气不不不不含含含含有有有有毒毒毒毒的的的的一一一一氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳气气气气体体体体、万万万万一一一一泄泄泄泄漏漏漏漏不不不不易易易易引引引引发发发发中中中中

35、毒毒毒毒事事事事故故故故，只只只只有有有有大大大大量量量量泄泄泄泄漏使空气中氧气浓度降低才会对人体造成窒息伤害；漏使空气中氧气浓度降低才会对人体造成窒息伤害；漏使空气中氧气浓度降低才会对人体造成窒息伤害；漏使空气中氧气浓度降低才会对人体造成窒息伤害；液液液液化化化化石石石石油油油油气气气气比比比比空空空空气气气气重重重重，若若若若泄泄泄泄漏漏漏漏容容容容易易易易积积积积聚聚聚聚在在在在居居居居室室室室下下下下部部部部不不不不易易易易扩扩扩扩散散散散，且且且且液液液液化化化化石石石石油油油油气气气气的的的的爆爆爆爆炸炸炸炸下下下下限限限限为为为为1.5%1.5%1.5%1.5%，因因因因此此此此

36、液液液液化化化化石石石石油气若泄漏造成爆炸、火灾的危险性较大。油气若泄漏造成爆炸、火灾的危险性较大。油气若泄漏造成爆炸、火灾的危险性较大。油气若泄漏造成爆炸、火灾的危险性较大。二、天然气基础知识二、天然气基础知识20天天天天然然然然气气气气比比比比空空空空气气气气轻轻轻轻，泄泄泄泄漏漏漏漏后后后后易易易易从从从从窗窗窗窗户户户户溢溢溢溢出出出出，爆爆爆爆炸炸炸炸下下下下限限限限大大大大于于于于5%5%5%5%且且且且爆爆爆爆炸炸炸炸极极极极限限限限范范范范围围围围小小小小，万万万万一一一一泄泄泄泄漏漏漏漏不不不不易易易易引引引引发发发发爆爆爆爆炸炸炸炸事事事事故故故故；因因因因此此此此其其其其

37、安全性比人工煤气和液化石油气的安全性要好；安全性比人工煤气和液化石油气的安全性要好；安全性比人工煤气和液化石油气的安全性要好；安全性比人工煤气和液化石油气的安全性要好；天天天天然然然然气气气气的的的的热热热热值值值值高高高高，是是是是人人人人工工工工煤煤煤煤气气气气的的的的2.32.32.32.3倍倍倍倍，因因因因而而而而比比比比人人人人工工工工煤煤煤煤气耐用；气耐用；气耐用；气耐用； 天天天天然然然然气气气气的的的的杂杂杂杂质质质质含含含含量量量量极极极极少少少少是是是是洁洁洁洁净净净净能能能能源源源源，其其其其燃燃燃燃烧烧烧烧所所所所造造造造成成成成的的的的污染仅为石油的污染仅为石油的污染

38、仅为石油的污染仅为石油的1/401/401/401/40、煤炭的、煤炭的、煤炭的、煤炭的1/8001/8001/8001/800； 所所所所以以以以天天天天然然然然气气气气以以以以其其其其比比比比人人人人工工工工煤煤煤煤气气气气、液液液液化化化化石石石石油油油油气气气气更更更更清清清清洁洁洁洁、快快快快捷捷捷捷、高高高高效效效效、安安安安全全全全的的的的优优优优势势势势已已已已被被被被世世世世界界界界广广广广泛泛泛泛采采采采用用用用。主主主主要要要要用用用用于于于于发发发发电电电电、化工原料并广泛用于民用及商业燃气。化工原料并广泛用于民用及商业燃气。化工原料并广泛用于民用及商业燃气。化工原料并

39、广泛用于民用及商业燃气。 二、天然气基础知识二、天然气基础知识2115151515、天然气毒性、天然气毒性、天然气毒性、天然气毒性天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（CH4CH4CH4CH4），它本身是一种无），它本身是一种无），它本身是一种无），它本身是一种无毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要大量氧气（大量氧气（大量氧气（大量氧气（O2O2O2O2）。如果居民用户在使用

40、灶具或热水器时不）。如果居民用户在使用灶具或热水器时不）。如果居民用户在使用灶具或热水器时不）。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注意通风，室内的氧气会大量减少，造成天然气的不完全注意通风，室内的氧气会大量减少，造成天然气的不完全注意通风，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（燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（COCOCOCO），），），），最终可能导致使用者中毒。最终可能导致使用者中毒。最终可

41、能导致使用者中毒。最终可能导致使用者中毒。 2CH4+3O22CO+4H2O2CH4+3O22CO+4H2O二、天然气基础知识二、天然气基础知识22天然气从气田开采出来，要经过处理、液化、航运、接收和再气化等天然气从气田开采出来，要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节，最终送至终端用户。液化过程能净化天然气，除去其中的几个环节，最终送至终端用户。液化过程能净化天然气，除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近纯度接近100%100%。井场装置井场装置井场装置井场装置集气站集气站天然气处天然气

42、处理厂理厂矿场压气站矿场压气站干线首站干线首站三、天然气开采集输三、天然气开采集输23管道天然气 指通过长输管道把天然气引入到各个城市。液化天然气（缩写为LNG）指在一个大气压下，天然气被冷却至约 -162时，可以由气态转变成液态，其体积约小为同量气态天然气体积的1/625，重量仅为同体积水的45%左右。压缩天然气（缩写为CNG）指把天然气加压到2025Mpa的压力后以气态储存在容器中的方式。它与管道天然气的组分相同。 四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式241 1压缩天然气（压缩天然气（CNGCNG） Compressed Compressed Natural Gas,Natural G

43、as,简称简称CNG,CNG,是天然气加压以气是天然气加压以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。相同。CNGCNG可作为车辆燃料利用。供应方可作为车辆燃料利用。供应方式由加气站、减压站和压缩天然气槽车三式由加气站、减压站和压缩天然气槽车三部分组成。在加气站对从高压长输管线来部分组成。在加气站对从高压长输管线来的天然气过滤、计量，然后经过天然气压的天然气过滤、计量，然后经过天然气压缩机压缩加压后，压力达到缩机压缩加压后，压力达到2025Mpa2025Mpa，再经过高压深度脱水，充入高压钢瓶组槽再经过高压深度脱水，充入高压钢瓶组槽车。通过公路运输方式，把

44、压缩天然气运车。通过公路运输方式，把压缩天然气运送至使用城市的减压站，减压站调压、计送至使用城市的减压站，减压站调压、计量、加臭后再进入城市燃气管网，向居民量、加臭后再进入城市燃气管网，向居民用户及商业用户、工业企业用户、采暖通用户及商业用户、工业企业用户、采暖通风和空调用户供应天然气风和空调用户供应天然气。 四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式25CNG加气站流程图加气站流程图过滤器过滤器0.3MPa0.3MPa天然气气源天然气气源计量计量缓冲罐缓冲罐压缩机压缩机脱水装置脱水装置加气岛加气岛高压钢瓶拖车高压钢瓶拖车21MPa21MPa21MPa21MPa20MPa20MPa使用的地方使用

45、的地方详见附图：标准站、子母站详见附图：标准站、子母站四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式26标准站四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式27CNG子站拖车液压增压撬装站PLC控制柜气动自控系统 加气机子母站四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式282.2.液化天然气（液化天然气（ LNG LNG） 当天然气在一个大气压下，冷却至约当天然气在一个大气压下，冷却至约-162-162度时，天然度时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（气由气态转变成液态，称为液化天然气（Liquefied Natural GasLiquefied Natural Gas，缩写为，缩写为LNGLNG）。其

46、体积约为同量气态天然气体积的）。其体积约为同量气态天然气体积的1/6251/625，LNGLNG的重量仅为同体积水的的重量仅为同体积水的45%45%左右。左右。 天然气从气田开采出来，要经过处理、液化、航运、接收和再气化天然气从气田开采出来，要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节，最终送至终端用户。液化过程需净化天然气，除去其中的氧气、等几个环节，最终送至终端用户。液化过程需净化天然气，除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近100%100%。天然气液化过程天然气液化过程天然气液化过程天

47、然气液化过程四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式29一、一、LNG基本性质基本性质 液化天然气其主要物理性质为（气田不同其性质略有差异）：甲烷含量：8199%； 液态密度：0.4210.485t/m3 ；气态密度：0.6880.872kg/m3； 气化潜热：510.25kJ/m3；液态热值：50.18MJ/kg； 气态热值：36.240.8MJ/m3；临界压力：4.49MPa； 临界温度：-182.3；常压沸点：-162.15； 熔点：-182；燃点(气态 )650； 辛烷值：130（研究法）；爆炸极限5%15%； 华白指数55MJ/m3左右；液态体积与气态体积比为1:（600625）。3

48、0一、一、LNG基本性质基本性质表11 不同LNG产地的产品组成物理性质产地犍为中原油田新疆广汇进口印尼LNG西澳卡拉沙分子量kg/kmol18.0016.8419.1416.5417.97低热值MJ/Nm339.5738.5340.8036.1738.95高热值MJ/Nm343.8641.4745.1640.2043.19平均密度kg/m30.8080.7540.8590.7400.805相对密度(空气为1)0.6250.5780.6640.5720.623华白数MJm355.4948.8855.4053.1454.72燃烧势41.7145.1842.1940.1641.6831国内不同LN

49、G产地的产品组成气体组分（mol%）产地犍为中原油田新疆广汇进口印尼LNG西澳卡拉沙CH490.095.85782.396.6488.774C2H66.82.93611.21.977.542C3H82.00.7334.60.342.588C4H101.00.105/C5+微量0.037/N20.20.0850.80.90.074其他/0.3891.10.151.022一、一、LNG基本性质基本性质32国外不同LNG产地的产品组成产地阿布达比(DAS岛)印尼(ARUN)文莱(LUMUT)澳大利亚(ALNG)马来西亚(Petronas)卡塔尔(Qatergas)阿拉斯加(KENAI)CH40.82

50、100.87000.89800.91500.93640.96030.9980C2H60.15900.08300.05900.05500.04100.03460.0010C3H80.01850.03700.02900.02000.01200.00440.0004C4H100.00100.00900.01300.00900.01000.00020.0002N20.00050.00100.00100.00100.00060.00050.0004一、一、LNG基本性质基本性质33二、二、LNG特点特点uLNG的特点： 1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储

51、存 LNG储存成本仅为气态天然气的1/71/6，与输气管道比较输送相同体积的天然气，LNG输送管的直径要小得多； 1标准立方米的天然气热质约为9300千卡 1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气，可发电8300度。34二、二、LNG特点特点u2.清洁环保：LNG被认为是地球上最干净的化石能源！被认为是地球上最干净的化石能源！ LNG作为汽车燃料，比汽油、柴油的综合排放量小85%左右，其中CO排放减少97%，CO2减少90%，HC减少7080%，NOx减少3040%，微粒排放减少40%，噪音减少40%，而且无铅、苯等致癌物质。353.灵活方便：灵活方便： LNG通过专门的槽车或轮船可以将大量

52、的天然气运输到管道难以到达的任何用户。4.安全可靠：安全可靠： LNG的燃点比汽油高230，比柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.54.7倍。二、二、LNG特点特点36LNG的广泛用途的广泛用途LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之一。概括其用途，主要包括：一。概括其用途，主要包括：(1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰(2)用作大中城市管道供气的主要气源用作大中城市管道供气的主要气源(3)用作用作LNG小区气化的气源小区气化的气源(4)用作汽车加气的燃料用作汽车加气的燃料(5)用作飞机燃料用作飞机

53、燃料(6)LNG的冷能利用的冷能利用(7)分布式能源系统分布式能源系统二、二、二、二、LNGLNG特点特点特点特点37三、天然气与液化气（三、天然气与液化气（LPG）比较）比较天然气与液化气的部分物理性质物理性质天 然 气液 化 气相对密度0.580.62(相对空气)1.5(相对空气)，0.50.6(相对水)着火温度540450自燃点650493与空气混合爆炸浓度515%1.59.5%结论：结论：LNG安全性比安全性比LPG高；高；LNG比比LPG更为环保。更为环保。38u密度密度0.420.46g/cm（420460kg/m）u1公斤（公斤（kg）=2.4升升=1.4Nmu1升（升（L）=0

54、.42kg=0.001m=0.6Nmu1m3=600Nm=420公斤公斤460公斤公斤u1吨吨=2.2m=1350Nmu1标方天然气发热值为标方天然气发热值为9300大卡左右。大卡左右。u1标方标方天然气相当于天然气相当于1.1升汽油升汽油u1升柴油相当于升柴油相当于1.11.2标方天然气标方天然气LNGLNG单位换算单位换算393、液化石油气（、液化石油气（LPG） 根据来源不同可以分为，炼油厂石油气、油田伴生气、天然气中获得。液化石油气的重要性质参数 液化石油气的密度，有气体密度和液体密度之分。液化石油气的密度随着温度和压力而变化，在压力不变的情况下，气态物质的密度随着温度的升高而减小。标

55、况下液化石油气的气态密度约为1.92.5kg/Nm3。对于液态密度，温度升高，密度减小，同时体积膨胀。液态密度一般为500600kg/m3 相对密度 分为气态和液态 液化石油气的着火温度为426-537。 液化石油气的理论燃烧温度为1900 。 爆炸极限，1.5-9.5% 液化石油气的主要杂质有硫、水分、二烯烃、乙烯和乙烷、残液等。四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式40名名称称热热值值参考单价参考单价热效热效率率耗用量耗用量折合费折合费用用天然天然气气9200Kcal/Nm34.9元元/m392%1Nm34.9元元电电860Kcal/度度0.78元元/度度95%10.7度度8.3元元液化

56、液化气气11000Kcal/Kg7.5元元/公斤公斤92%0.86公斤公斤6.45元元柴油柴油10200Kcal/Kg7.3元元/公斤公斤88%0.97公斤公斤7.1元元重油重油9800Kcal/Kg4.0元元/公斤公斤83%1.1公斤公斤4.40元元 煤炭煤炭5500Kcal/Kg1.1元元/公斤公斤60%3.1公斤公斤3.41元元1 1方天然气与各类替代能源的折算参数方天然气与各类替代能源的折算参数四、天然气的供应方式四、天然气的供应方式41v 高效经济高效经济： 燃烧综合热效率高，价格稳定，产生同样的热量比柴油、液化石油气便宜。v 安全可靠安全可靠： 国家鼓励替代能源，不会面临政策性风险

57、。管道输送，源源不断，无储存、运输成本。不用担心消防安全检查，不会面临整改和取缔的风险v 清洁方便清洁方便： 成分稳定（CH4) )，燃烧后生成水和二氧化碳，清洁环保，不会产生污染空气品质的有毒物质。v 价格稳定价格稳定v 政策支持政策支持五、天然气的综合优势五、天然气的综合优势42民用：民用：居民家庭厨用的最佳燃料，既可以烧水煮饭，又可以洗浴取暖。商业：商业：替代煤、燃油等能源，可用于宾馆、酒店、工厂、医院、商场等大型公共场所的中央空调系统；作为锅炉燃料可以用于供热、卫生热水、蒸汽等。原料：原料：作为化工原料及电站发电的原料。动力：动力：代替汽油作为汽车动力燃料，可以降低交通运输成本及减少城

58、市污染。城市天然气用途城市天然气用途五、天然气的综合优势五、天然气的综合优势43n1.3管输及商品天然气质量要求管输及商品天然气质量要求 经经气气井井生生产产出出的的天天然然气气往往往往含含有有硫硫化化氢氢、二二氧氧化化碳碳、游游离离水水、凝凝液液以以及及机机械械粉粉尘尘等等成成分分，为为了了保保证证生生产产和和利利用用的的安安全，规定了管道输送民用天然气中有害物质的最高允许含量。全，规定了管道输送民用天然气中有害物质的最高允许含量。 国内标准国内标准（1 1）GB50251-2003GB50251-2003 输输气气管管道道设设计计规规范范对对杂杂质质、水水露露点点、烃露点、烃露点、H H2 2S20mg/mS20mg/m3 3（2 2）GB17802-1999 GB17802-1999 天然气天然气对于商品天然气的相关规定；对于商品天然气的相关规定；六、天然气质量要求六、天然气质量要求44天然气气质标准天然气气质标准天然气（天然气（GB17802-1999)GB17802-1999)规定天然气的技术指标：规定天然气的技术指标：六、天然气质量要求六、天然气质量要求45