天然气知识幻灯片(2003)

安徽瑞升新能源培训课件,二一一年十月五日,天然气基础知识,名词定义 中文名称： 天然气 定义1： 一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。 定义2： 地下采出的，以甲烷为主的可燃气体。它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物。 天然气，是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。,天然气基础知识,天然气化学性质 天然气的化学性质比较稳定，一般条件下不与氧气发生反应，也不与浓酸，浓碱溶液及氧化剂反应，但与氯气只要在阳光照射或加热时就能发生反应，与氟化氢混合能发生自燃。 天然气的物理性质 天然气主要成分为甲烷（其分子式为CH4），是一种无色、无味、无毒且无腐蚀性的气体。在标准状况下：密度为0.717kg/m3(对空气比重为0.5544)，沸点为-161.45，熔点为-182.5，临界温度为-82.45。因天然气密度比空气小，如遇容器泄露，天然气很容易扩散，使用较为安全。但天然气聚集在密闭建筑物的顶部时，则易形成爆鸣性气体，天然气在空气中的爆炸极限为5%15%。天然气是一种碳氢化合物,它与空气或氧气混合，都能形成爆鸣性气体。,各种气体的物理化学性质,CNG的理化性质 压缩天然气是以甲烷为主的高压状态下的气态混合物，伴有少量的水蒸气，正常情况下压力为20MPa，常压下的沸点温度约为-162度，密度大约为426kg/m3。CNG是高压气体，需要在特制容器中存放，一旦泄漏，会在泄露处产生明显的结霜现象，结霜现象是压缩天然气快速卸压，造成泄露口处空气中的水蒸汽被泄露的CNG冷却所致。气态天然气密度比空气小，易在空气中扩散，天然气无毒、无色、无味，漏泄到空气中不易发觉。 天然气的爆炸范围为515，另外，天然气的燃烧速度大约是0.3米/秒，理想环境中，1m3天然气燃烧大约需要9.52m3的空气，因此，使用天然气时要保证环境空气正常流通。 CNG的高压特性：CNG既有可燃的特性，又有高压的特性，因此在安全方面，主要是在高压情况下不易操作，同时要求设备、容器应具有相应的特殊性能，避免引起CNG的泄漏。操作及抢险时主要考虑高压及燃烧特性对人体的危害。,CNG系统天然气质量 天然气的质量要求 注：标准参比条件是101.35Kpa,20 用于充装高压钢瓶的天然气质量应符合现行国家标准车用压缩天然气的规定。,液化天然气（LNG） 液化天然气是天然气的一种形式，其一般生产工艺过程是将气开采出来的天然气，经过脱水、脱酸性气体、脱其余杂质处理后，采用制冷工艺，深冷至-162变为液体。液化天然气与天然气比较有以下优点： 便于贮存和运输 液化天然气密度是标准状态下甲烷的625倍。也就是说，1m3液化天然气可气化成625 m3天然气，由此可见贮存和运输的方便性。 安全性好 天然气目前的储藏和运输主要方式是压缩（CNG）。由于压缩天然气的压力高，带来了很多安全隐患。 间接投资少 压缩天然气（CNG）体积能量密度 约为汽油的26%，而液化天然气（LNG）体积能量密度约为汽油的72%，是压缩天然气（CNG）的两倍还多，因而使用LNG的汽车行程远，相对可大大减少汽车加气站的建设数量。 调峰作用 天然气作为民用燃气或发电厂的燃料，不可避免会有需要量的波动，这就要求供应上具有调峰作用。 环保性 天然气在液化前必须经过严格的预净化，因而LNG中的杂质含量远远低于CNG，为汽车尾气或作为燃料使用时排放满足更加严格的标准（如“欧”甚至“欧”）创造了条件。,术语定义 临界温度 当温度不超过某一数值，对气体进行加压可以使气体液化，而在该温度以上，无论施加多大压力都不能使之液化，这个温度就称为该气体的临界温度。气体临界温度越高，越易液化。由于组成天然气的组要成分甲烷的临界温度低，故天然气较难液化；而组成液化石油气的碳氢化合物的临界温度较高，故较易液化。 临界压力 在临界温度下，使气体液化所需的压力称为临界压力。 沸点 通常所说的沸点是指一定压力下液体沸腾气化时的温度。 露点 在一定压力下，气体冷却出现液体时的温度。 饱和蒸气压 简称蒸气压，就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸气处于 动态平衡时的绝对压力。蒸气压随温度升高而增大。 气化 物质从液态变成气态的过程叫气化。在其过程中，要吸收大量的热。气化过程中一般有两种方式：一是蒸发；而是沸腾。,气化 物质从液态变成气态的过程叫气化。在其过程中，要吸收大量的热。气化过程中一般有两种方式：一是蒸发；二是沸腾。 蒸发：液体表面的气化现象叫蒸发。 蒸发现象有下列特征：液体在任意情况下都可以蒸发；蒸发现象仅发生在液体的表面。 同一种液体的蒸发速度与下列各种因素有关：液体的表面积越大，蒸发越快；液体的温度越高，蒸发越快；液面上的气体排除得越快，蒸发越快液面上的气体压力越小，蒸发越快。 沸腾：液体从内部表面同时气化的现象叫沸腾。 液化 物质从气态变为液态的过程叫液化 凝固 物质从液态变为固态的过程叫凝固。 升华 物质从固态不经液态直接变为气态的过程叫升华。,熔化 物质从固态变成液态的过程称为熔化。 粘度 燃气是有粘滞性的，这种特性用粘度来表示。粘度是气体或液体内部摩擦引起的阻力。包括动力粘度和运动粘度，当气体内部有相对运动时，就会因为摩擦产生内部阻力。粘度越大，阻力越大，气体流动就越困难。 气体的粘度随温度的升高而增加，而液体的粘度则随温度的升高而降低。对于燃气，其分子间的吸引力很小，温度升高则体积膨胀，对分子间吸引力的影响不大，但增大了气体分子的运动速度，于是气体层间作相对运动时产生的内摩擦力就增大，即粘度增大。 含湿量 1Nm3(或1kg)干燃气中所含有的水蒸气质量称为燃气的含湿量。单位为（kg水蒸汽/kg干燃气）或（kg水蒸气/Nm3干燃气），工程上常用后者。 燃气热值 燃气热值时指单位数量（1kmol、1Nm3或1kg）燃气完全燃烧时所放出的全部热量。单位分别为kJ/kmol、kJ/Nm3、kJ/kJ。燃气工程中常用kJ/Nm3. 燃气热值可分为高热值和低热值。高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物和周围环境恢复至燃烧前温度，而其中的水蒸气被凝结成同温度水后放出的全部热量；低热值是指单位数量燃气完全燃烧后，其燃烧产物和周围环境恢复至燃烧前温度，而不计其中水蒸气凝结成时所放出的热量。,燃气的气化潜热 单位数量物质由液态变成与之平衡状态的蒸气所吸收的热量称为该气化潜热。 着火温度 燃气开始燃烧时的温度称为着火温度，不同气体的着火温度不同。 爆炸浓度极限 当燃气和空气（或氧气）混合后，如果这两种气体达到一定比例时，就会形成具有爆炸危险的混合气体。该气体与火焰接触时，即形成爆炸。但并非任何比例的燃气-空气混合气体都会发生爆炸，只有在燃气-空气混合气体中可燃气的浓度在一定范围时，气体才能发生爆炸，此范围是从爆炸下限的某一最小值到爆炸上限的某一最大值。,常用单位换算 压力单位 在工程上所说的压力，就是物理概念中的压强，即垂直作用再单位面积上的力。常使用单位有以下几种： 标准大气压 也叫物理大气压。大气对地球上的一切物体都有压力，这个压力 相当于760毫米高的水银柱垂直作用在地面积上的压力（条件：0、重力加速度为9.81米/秒2、水银密度为13.5951克/厘米3）。这个压力也相当于1.0332kgf/cm2。 法定计量单位中的压力（压强）单位 表示压力的单位很多，使用和换算很麻烦，为此国家颁布了法定计量单位，规定压力（压强）的单位是帕斯卡，简称“帕”，符号是 pa。其意义是 1牛顿的力作用在1平方米 面积上的压力是 1帕。 在一些场合还常使用液柱高度来表示压力的大小。液柱常用水银（汞）柱或水柱，常用的单位是毫米汞柱（mmHg），毫米水柱（mmH2O）、米水柱（mH2O）等。 各单位间换算关系是：,法定计量单位中的压力（压强）单位 表示压力的单位很多，使用和换算很麻烦，为此国家颁布了法定计量单位，规定压力（压强）的单位是帕斯卡，简称“帕”，符号是 pa。其意义是 1牛顿的力作用在1平方米 面积上的压力是 1帕。 在一些场合还常使用液柱高度来表示压力的大小。液柱常用水银（汞）柱或水柱，常用的单位是毫米汞柱（mmHg），毫米水柱（mmH2O）、米水柱（mH2O）等。 各单位间换算关系是：,温度单位 物体的冷热程度叫温度。衡量温度高低的标准（标尺）叫温度。 国际上通用的温标有热力学温标。在欧美一些国家有的使用华氏温标。 热力学温标 热力学温标又叫绝对温标。它规定，物质的分子运动停止（即没有热量存在）时温度为绝对零度，以此作为热力温度的起点零度。 热力学温标的符号是“T”，单位是开氏，符号是“K”。 热力学温标表示冰的融点是273.15K，水的沸点是373.15K. 华氏温标 华氏温标又称百度温度，就是在一个标准大气压下，把纯水的冰点定为零度，其沸点定为100度，在零度至100度之间等分为100份，一份为1度，单位符号“”，零度以上为正值，零度以下为负值。 华氏温度 华氏温度规定在一个标准大气压下，纯水的冰点为32度，水的沸点为212度，中间分为180等分，一等分为一华氏度，用“0F”表示。,温度之间的换算关系 若用t表示摄氏温度，用t0F表示华氏温度，用TK表示热力学温度，则三者之间的换算关系如下：,热值 根据热工当量得：,LPG: 液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是从油气田或石油炼制过程中所取得的一部分碳氢化合物。主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。此外尚有少量戊烷及其它杂质。常 压下的沸点为42.7。所以在常压下呈气态，而当压力升高或温度降低时，又很容易使它转变为液态。 液化石油由气态变为液态时，它的体积缩小250300倍，便于运输和储存。气态液化气与相近体积的空气混合而形成混合气，其燃烧性能接近天然气。液化石油气呈气态时比空气重，易于积聚低洼处。液化石油气爆炸极限为1.59.5。液化石油气的热值高，气态热值为91.96121.22MJ/NM3左右；液态热值为45.14445.980MJ/Kg左右。液化石油气从储罐等容器或管道中泄漏后将迅速气化，需吸收大量的热量，这将导致泄漏的容器及周围环境温度急剧降低，与人体皮肤接触会造成冻伤。液态液化石油气比水轻（一般为水的0.50.6倍）。 液化石油气中含有少量戊烷、戊烯，这些组分的沸点高（2736），在常温常压下不易气化，我们把这部分称为残液。,城市天然气基础知识,天然气为什么要加臭？什么加臭剂？加入量多少？ 一般情况下，城市燃气是无色无味、易燃易爆的气体。在燃气泄露时，为了易于被人们发现，要求对燃气进行加臭。它对于确保人民生命和财产安全，及时发现并防止事故发生是一项重要的安全措施。 加臭剂为四氢噻酚，对天然气，用量为1625mg/m3。 燃气输配系统 燃气输配系统中，除相关的气源工艺和输配管网外，根据用户不同的要求，结合用户情况选择相应的调压设施，也是输配系统重要的组成部分。调压设施的不同，相应的管网布置也不同。 气源工艺介绍：在城市燃气气源的相关工艺中，根据燃气输送方式的不同，可分为管输燃气和非管输燃气。 气源为管道天然气 管道天然气的气源站称为天然气门站，是长距离输气干线或支线的终点站。 在天然气门站主要完成对天然气的过滤、调压、计量和加臭。,城市天然气基础知识,燃气输配工艺介绍。 根据输气压力将管道进行分类 高压燃气管道 A 2.5P4.0 B 1.6P2.5 次高压燃气管道 A 0.8P1.6 B 0.4P0.8 中压燃气管道 A 0.2P0.4 B 0.01 P0.2 低压燃气管道 P 0.01 均以 Mpa为单位 城市燃气管网系统 城市燃气输配系统的主要部分是燃气管网，