5/5天然氣基礎(chǔ)知識培訓(xùn)天然氣基礎(chǔ)知識

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的一種可燃性氣體,它是埋藏在地殼下面的生物有機體,經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代和復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程而形成的。

我國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、無毒、熱值高、使用調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點，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，它是二十一世紀一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的環(huán)保能源。

二、天然氣的種類

1、氣田氣熱值一般為34.69MJ/Nm3(8300KCAL/Nm3）

2、油田伴生氣熱值一般為45.47MJ/Nm3(10878KCAL/Nm3）

3、凝析氣田氣熱值一般為48.36MJ/Nm3(11569KCAL/Nm3）

4、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm3(8700KCAL/Nm3）

5、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm3(4500KCAL/Nm3）

三、主要成分

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：-162℃（1atm），著火點：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，為空氣的0.58倍。

8、華白指數(shù)：44.94MJ/Nm3

9、燃燒勢：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。

1、燃燒

天然氣和氧氣在達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，燃燒會產(chǎn)生CO。

CH4+2O2=CO2+2H2O

1Nm3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)危險的。

2、爆炸

天然氣在室內(nèi)空氣中的含量達到5%--15%時,一遇明火或高溫物體,甚至開關(guān)電燈時所產(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烈的神經(jīng)性毒物。

為保證使用安全，城市燃氣內(nèi)添加臭劑（通常為四氰噻吩），臭劑量15~20mg/Nm3，保證天然氣在空氣中濃度達到1%時即可聞到。

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

指燃氣與空氣的混合物開始進行燃燒反應(yīng)的自燃的最低溫度。甲烷著火溫度為540℃。

５、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)是一項控制燃具熱負荷恒定狀況的指標(biāo)。是燃氣互換性指標(biāo)，華白數(shù)在±１０％內(nèi)的兩種燃氣可以互換。W=Qh/S1/2

W-華白數(shù)；

Qh-天然氣的高熱值；

S-天然氣的相對密度；

7、燃燒勢

燃燒勢是反映燃氣燃燒火焰所產(chǎn)生離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的傾向性的一項反映燃具燃氣燃燒穩(wěn)定的狀態(tài)的綜合指標(biāo)。是不同類型燃氣間互換時燃燒穩(wěn)定狀態(tài)的特性指數(shù)。Cp=K{H2+0.6（CmHn+Co）+0.3CH4}/S1/2K=1+0.0054O22

8、天然氣的臨界參數(shù)

當(dāng)溫度低于某一數(shù)值時，對氣體進行加壓，都可以等溫壓縮成液體，但當(dāng)高于該溫度時，無論加多大壓，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，使氣體液化時所必須的最低壓力稱為臨界壓力。此時的狀態(tài)稱為臨界狀態(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)及生活熱水熱負荷的計算

Qn=q×A×10-3

Qn—采暖熱負荷，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

1、天然氣發(fā)熱量，總硫、硫化氫含量、水露點指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準〈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

注：1、標(biāo)準中氣體體積的標(biāo)準參比條件是101.325Kpa,20℃。

2、取樣方法按GB\T13609。

2、在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的烴露點應(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、天然氣的儲存與運輸

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較高，通常需要較大規(guī)模用氣量才可能實施長輸管道工程。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，采用氣瓶車運輸至城市門站減壓供給城市用氣，或壓縮后供給CNG汽車作為燃料。

CNG儲存效率較高，但是由于壓力很高，需多級壓縮，耗能較高，同時氣瓶金屬耗量非常大，因此CNG汽車運輸效率很低，因此通常為近距離小規(guī)模運輸。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，天然氣的沸點溫度），此時液化后的體積約縮小約600多倍，采用低溫槽車（國際間采用低溫槽船）運輸至城市氣化站氣化為常溫天然氣供給城市用氣。

LNG儲存溫度很低，儲存壓力略高于常壓，儲存效率高，單位體積運輸費用較低。

國際間天然氣貿(mào)易中LNG所占比重逐年增加，我國正在大力引進國外的LNG。

我國天然氣資源分布不均，目前國內(nèi)已有2座中小型LNG液化廠，并有多座正在建設(shè)，極大的促進了國內(nèi)天然氣事業(yè)的發(fā)展。LNG的覆蓋范圍約1000-3000公里，每1000公里運費約0.5元（指40立方米槽車）。

九、城市燃氣管網(wǎng)壓力級制

城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計壓力(表壓)分級

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)過脫水、脫硫后用壓縮機將天然氣壓力增加到20-25Mpa。

目前主要應(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、儲存效率高、運輸使用方便、快捷等優(yōu)點。

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)

１、儲存壓力：20-25MPa

２、水露點溫度：水露點溫度－55℃以下

３、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(LiquefiedNaturalGas),是天然氣經(jīng)過凈化，壓縮制冷而得到－162℃的液態(tài)天然氣，體積縮小了約600倍，適宜于長途運輸和儲存。

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C２H６、C３H８、N２。

二、LNG的性質(zhì)

１、儲存溫度：-145~-162℃２、儲存壓力：0.1~0.6MPa３、液態(tài)密度：0.45t/m34、其他參數(shù)同天然氣三、LNG氣化工藝流程

各種燃料燃值及換算

1千克標(biāo)準煤的熱值為29.308兆焦（7011KCal）即29.308MJ/Kg(7011KCal/Kg）氣1Nm3＝1.24Kg1千克焦炭的熱值為30MJ/Kg（7011KCal）1度電（1KWh）的發(fā)熱量為3.6兆焦（860KCal）即3.6MJ/KWh(860KCal/KWh）氣1Nm3＝10.12KWh重油的熱值：10000KCal/千克即MJ/Kg(10000KCal/Kg）氣1Nm3＝0.87Kg汽油的熱值：10313KCal/千克即MJ/Kg(10313KCal/Kg）氣1Nm3＝0.84Kg=1.16L柴油的熱值：11014KCal/千克即MJ/Kg(11014KCal/Kg）氣1Nm3＝0.79Kg=0.96L液化石油氣熱值：45.4MJ/Kg即45.4MJ/Kg(10860KCal/Kg）氣1Nm3＝1.25Kg天然氣燃值：

1、氣田氣熱值一般為34.69MJ/Nm3(8300KCal/Nm3）

2、油田伴生氣熱值一般為45.47MJ/Nm3(10878KCal/Nm3）

3、凝析氣田氣熱值一般為48.36MJ/Nm3

34、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm35、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm3(4500KCal/Nm）

在一個標(biāo)準大氣壓下,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、絕對標(biāo)準指標(biāo)下，密度為1.293kg/m3

公式：重量=密度×體積。但是氣體的密度與壓強的關(guān)系很大。

一般情況下：液化天然