天然氣基礎(chǔ)知識(shí)

1、天然氣基礎(chǔ)知識(shí)第一部分天然氣基本性質(zhì)一、概述天然氣是從地下開采出來(lái)的一種可燃性氣體 , 它是埋藏在地殼下面的生物有機(jī)體 , 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代和復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過(guò)程而形成的。我國(guó)利用天然氣有著悠久的歷史，它是氣體燃料中出類拔萃的新秀，具有清潔、無(wú)毒、熱值高、使用調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各行各業(yè)，如熬鹽、化工、化肥、冶煉、碳黑生產(chǎn)， CNG汽車和城市民用等。隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市天然氣事業(yè)迅速壯大，公用、民用氣用戶大量增加，為減輕環(huán)境污染，天然氣在各行各業(yè)不斷受到重視，它是二十一世紀(jì)一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的環(huán)保能源。二、天然氣的種類331、氣田氣熱值一般為 34.69MJ/Nm(8300KCAL/Nm）

2、332、油田伴生氣熱值一般為 45.47MJ/Nm(10878KCAL/Nm）333、凝析氣田氣熱值一般為 48.36MJ/Nm(11569KCAL/Nm）334、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm(8700KCAL/Nm）335、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm(4500KCAL/Nm）三、主要成分天然氣的典型組分（體積%）氣源+4263841051222CHCHCHCHC HNCO西氣東輸96.21.80.30.10.110.5忠武線97.00.711.3東海西湖88.56.70.413.5澳西北大陸架96.32.00.30.21.2LNG美國(guó)（一）73.123.82.8美國(guó)（二）5

3、8.716.59.95.03.5美國(guó)（三）72.314.412.80.5注：其它稀有組分未列出。西氣東輸?shù)臍怏w密度約為 0.6982kg/m 3，忠武線氣體密度約為 0.75kg/m 3四、主要參數(shù)1、主要成分：CH4 （甲烷），另外含有少量的其他烷烴以及氮、二氧化碳、硫化氫、水份等。2、臨界溫度：-82.3，臨界壓力 4.58MPa。3、沸點(diǎn)：-162（ 1atm），著火點(diǎn)： 650 4、低熱值：8800Kcal/Nm3（36.96MJ/Nm3）5、高熱值：9700Kcal/Nm3（40.98MJ/Nm3）6、爆炸范圍：下限為 5%，上限為 15%7、氣態(tài)密度：0.75Kg/Nm3 ，為空氣

4、的 0.58 倍。8、華白指數(shù)：44.94MJ/Nm39、燃燒勢(shì)：45.18以上數(shù)據(jù)按 CH4含量約為 97%的天然氣參數(shù)，為近似值。五、天然氣的類別類別基準(zhǔn)燃?xì)饨缦奕細(xì)獠▌?dòng)范圍（ %）W（MJ/m3）CPW（MJ/m3）CPWCP4T18.02516.7-19.3022-57-7-7-12-1286T26.42924.5-28.225-65-7-7-14-12410T43.83341.2-47.331-34-6-8-6-312T53.54048.1-57.836-88-10-8-10-12013T56.54154.3-58.840-94-4-4-3-129六、天然氣的燃燒1、燃燒天然氣和氧氣

5、在達(dá)到一定濃度及一定溫度下可以燃燒，燃燒產(chǎn)物主要是水和二氧化碳，當(dāng)氧氣不足時(shí)，燃燒會(huì)產(chǎn)生CO。CH4+2O2=CO2+2H2O1Nm3天然氣燃燒需要2Nm3氧氣（即需要約10Nm3空氣）因此從安全角度講，使用天然氣的廚房需要良好通風(fēng)；衛(wèi)生間內(nèi)安裝舊式的直排式熱水器是相當(dāng)危險(xiǎn)的。2、爆炸天然氣在室內(nèi)空氣中的含量達(dá)到5%-15%時(shí), 一遇明火或高溫物體 , 甚至開關(guān)電燈時(shí)所產(chǎn)生的電火花, 都可引起門窗緊閉的房間發(fā)生爆炸。天然氣中含有少量的硫化氫氣體, 國(guó)家有關(guān)規(guī)范要求, 一立方米天然氣中硫化氫含量小于或等于20 毫克 , 它具有臭皮蛋氣味 , 并且硫化氫氣體還是一種強(qiáng)烈的神經(jīng)性毒物。為保證使用安全

6、，城市燃?xì)鈨?nèi)添加臭劑（通常為四氰噻吩），臭劑量1520mg/Nm3，保證天然氣在空氣中濃度達(dá)到1%時(shí)即可聞到。3、熱值單位體積天然氣完全燃燒可放出的熱量稱為天然氣的熱值，單位KJ/Nm3。熱值分高熱值和低熱值兩種。天然氣的高熱值在數(shù)值上大于低熱值，區(qū)別是高熱值指煙氣中所含水蒸氣以冷凝狀態(tài)所釋放的汽化潛熱。4、著火溫度指燃?xì)馀c空氣的混合物開始進(jìn)行燃燒反應(yīng)的自燃的最低溫度。甲烷著火溫度為 540 。、燃燒速度垂直于燃燒焰面，火焰向未燃燒氣體方向傳播的速度叫做燃燒速度。甲烷最大燃燒速度為 0.38 米/ 秒。6、華白數(shù)華白數(shù)是一項(xiàng)控制燃具熱負(fù)荷恒定狀況的指標(biāo)。是燃?xì)饣Q性指標(biāo)，華白數(shù)在內(nèi)的兩種燃?xì)饪?/p>

7、以互換。W=Qh/S1/2W-華白數(shù)；Qh-天然氣的高熱值；S-天然氣的相對(duì)密度；7、燃燒勢(shì)燃燒勢(shì)是反映燃?xì)馊紵鹧嫠a(chǎn)生離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的傾向性的一項(xiàng)反映燃具燃?xì)馊紵€(wěn)定的狀態(tài)的綜合指標(biāo)。是不同類型燃?xì)忾g互換時(shí)燃燒穩(wěn)定狀態(tài)的特性指數(shù)。Cp=KH2+0.6（ CmHn+Co） +0.3CH4/S1/2K=1+0.0054O228、天然氣的臨界參數(shù)當(dāng)溫度低于某一數(shù)值時(shí)，對(duì)氣體進(jìn)行加壓，都可以等溫壓縮成液體，但當(dāng)高于該溫度時(shí)，無(wú)論加多大壓，都不能使氣體液化?？墒箽怏w壓縮成液體的這個(gè)極限溫度稱為該氣體的臨界溫度。當(dāng)溫度等于臨界溫度時(shí)，使氣體液化時(shí)所必須的最低壓力稱為臨界壓力。此時(shí)的狀態(tài)稱

8、為臨界狀態(tài)。氣體在臨界狀態(tài)下的溫度、壓力、比體積、密度分別稱為臨界溫度、臨界壓力、臨界比體積和臨界密度。天然氣的臨界溫度為 -82.3 ，臨界壓力 4.58MPa。9、各種熱值1 千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29.308 兆焦（ 7011KCal）1 度電（ 1KWh）的發(fā)熱量為 3.6 兆焦（ 860KCal）1 千克重油的熱值： 10000KCAL/千克汽油： 10313KCAL/千克柴油： 11014KCAL/千克10、民用建筑的采暖、空調(diào)及生活熱水熱負(fù)荷的計(jì)算Qn=qA10-3Qn采暖熱負(fù)荷， KW；q- 采暖熱指標(biāo)， W/m2,A-采暖建筑物的建筑面積，m2采暖熱指標(biāo)推薦值建筑物學(xué)校辦 醫(yī)院托

9、食堂餐影劇院展大禮堂體住宅旅館商店類型公幼廳覽館育館熱指標(biāo)11558-64 60-80 65-80 40-70 65-8095-115115-165W/m2140七、城市天然氣熱值和雜質(zhì)含量的要求1、天然氣發(fā)熱量，總硫、硫化氫含量、水露點(diǎn)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)天然氣 GB17820的一類氣或二類氣的規(guī)定。天然氣的技術(shù)指標(biāo)GB17820項(xiàng)目一類二類三類試驗(yàn)方法高位發(fā)熱量（MJ/m31.4GBT110623）總硫（以硫計(jì)mg100200460GBT11061m3）硫化氫（ mgm3）620460GBT11060.1二氧化碳（ %體積3.0GBT13610分?jǐn)?shù)）水露點(diǎn)（）在天然氣交換點(diǎn)的壓力和溫度G

10、BT17283條件下，天然氣的水露點(diǎn)應(yīng)比最低環(huán)境溫度低 5注： 1、標(biāo)準(zhǔn)中氣體體積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.325Kpa,20 。2、取樣方法按GBT13609。2、在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣的烴露點(diǎn)應(yīng)比最低環(huán)境溫度低 5，天然氣中不應(yīng)有固態(tài)、液態(tài)或膠狀物質(zhì)。八、天然氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸1、管道輸送天然氣在常溫下不能液化，通常保持在一定壓力下采用管道輸送。城市間天然氣管道輸送造價(jià)較高，通常需要較大規(guī)模用氣量才可能實(shí)施長(zhǎng)輸管道工程。城市內(nèi)天然氣通常全部采用管道輸送至各用戶。2、CNG（壓縮天然氣）將天然氣壓縮到 20MPa，壓縮后體積縮小約 220 倍，采用氣瓶車運(yùn)輸至城市門站減壓供給城市

11、用氣，或壓縮后供給 CNG汽車作為燃料。CNG 儲(chǔ)存效率較高，但是由于壓力很高，需多級(jí)壓縮，耗能較高，同時(shí)氣瓶金屬耗量非常大，因此 CNG汽車運(yùn)輸效率很低，因此通常為近距離小規(guī)模運(yùn)輸。一般為 200 公里，最大 400 公里。3、LNG（液化天然氣）將天然氣深度冷凍，通常約 -162 （即 1atm 下，天然氣的沸點(diǎn)溫度） ，此時(shí)液化后的體積約縮小約 600 多倍，采用低溫槽車（國(guó)際間采用低溫槽船）運(yùn)輸至城市氣化站氣化為常溫天然氣供給城市用氣。LNG儲(chǔ)存溫度很低，儲(chǔ)存壓力略高于常壓，儲(chǔ)存效率高，單位體積運(yùn)輸費(fèi)用較低。國(guó)際間天然氣貿(mào)易中LNG所占比重逐年增加，我國(guó)正在大力引進(jìn)國(guó)外的LNG。我國(guó)天

12、然氣資源分布不均，目前國(guó)內(nèi)已有2 座中小型 LNG液化廠，并有多座正在建設(shè)，極大的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)天然氣事業(yè)的發(fā)展。LNG 的覆蓋范圍約1000-3000 公里，每 1000 公里運(yùn)費(fèi)約 0.5 元（指 40 立方米槽車）。九、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力級(jí)制城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)壓力 ( 表壓 ) 分級(jí)名稱壓力 (MPa)A2.5P4.0高壓燃?xì)夤艿繠1.6P2.5次高壓燃?xì)釧0.8P1.6管道B0.4P0.8中壓燃?xì)夤蹵0.2P0.4B0.01 P0.道2低壓燃?xì)夤艿繮0.01第二部分CNG工藝流程及基本原理一、概述壓縮天然氣 (CNG)是將管道天然氣經(jīng)過(guò)脫水、脫硫后用壓縮機(jī)將天然氣壓力增加到 20-25Mpa。目前

13、主要應(yīng)用于汽車燃料、城市小區(qū)、工業(yè)用戶等領(lǐng)域。壓縮天然氣具有清潔、儲(chǔ)存效率高、運(yùn)輸使用方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。壓縮天然氣的應(yīng)用還可解決管道施工困難的城市人口密集地區(qū)的清潔燃料供應(yīng)問(wèn)題，從而有效提高城市氣化率。 解決部分需要天然氣作為燃料( 原料 )工業(yè)企業(yè)的用氣要求。二、 CNG的性質(zhì)、儲(chǔ)存壓力： 20-25MPa、水露點(diǎn)溫度：水露點(diǎn)溫度55 以下、其他指標(biāo)同天然氣三、 CNG加氣站工藝流程（略）四、 CNG減壓站及子站工藝流程（略）第三部分LNG工藝流程及基本原理一、概述LNG (Liquefied Natural Gas) ,是天然氣經(jīng)過(guò)凈化，壓縮制冷而得到162的液態(tài)天然氣，體積縮小了約600

14、 倍，適宜于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。LNG比液化前的天然氣組分更純凈, 幾乎不含水分。 主要成份為 CH4，還有少量 CH 、C H、N 。二、 LNG的性質(zhì)、儲(chǔ)存溫度： -145-162 、儲(chǔ)存壓力： 0.10.6MPa、液態(tài)密度：0.45t/m 34、其他參數(shù)同天然氣三、 LNG 氣化工藝流程BOG加熱器LNG槽車卸車柱LNG儲(chǔ)罐空溫式氣化器用戶城市燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)量、加臭調(diào)壓裝置水浴加熱器各種燃料燃值及換算1 千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29.308兆焦（7011KCal）即 29.308 MJ/Kg (7011 KCal3/Kg ）氣 1Nm1.24 Kg1 千克焦炭的熱值為30 MJ/Kg （7011KCa

15、l）1 度電（ 1KWh）的發(fā)熱量為 3.6 兆焦（ 860KCal）即 3.6 MJ/KWh (860 KCal3/KWh）氣 1Nm10.12 KWh重油的熱值： 10000 KCal / 千克即 MJ/Kg (10000 KCal /Kg ）3氣 1Nm0.87 Kg汽油的熱值：10313 KCal / 千克即 MJ/Kg (10313 KCal /Kg ）3氣 1Nm0.84 Kg=1.16L柴油的熱值：11014 KCal / 千克即 MJ/Kg (11014 KCal /Kg ）3氣 1Nm0.79 Kg=0.96L液化石油氣熱值： 45.4 MJ/ Kg即 45.4MJ/Kg (

16、10860 KCal3/Kg ）氣 1Nm1.25 Kg天然氣燃值：1、氣田氣熱值一般為34.69MJ/Nm3 (8300 KCal /Nm 3）332、油田伴生氣熱值一般為 45.47MJ/Nm (10878 KCal /Nm）333、凝析氣田氣熱值一般為 48.36MJ/Nm (11569 KCal /Nm）4、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm5、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm33(8700 KCal /Nm 3）(4500 KCal /Nm 3）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下, 每立方米空氣所具有的質(zhì)量( 千克 ) 就是空氣密度 . 我們一般采用的空氣密度是指在0 攝氏度、絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)下，密度為1.293kg/m 3公式：重量 =密度 體積。但