燃气基础知识（PPT44页)

泰州金路天然气有限公司1燃气基础知识2课程结束后,学员应该能够做到：掌握燃气分类及理、化性质，理解相关参数、掌握基本单位换算。初步了解燃气输配常识31燃气的分类与天然气理、化性质12天然气的生产与相关知识燃气输配知识34313233343536燃气的分类天然气的种类天然气基本性质天然气物理性质天然气化学性质什么是燃气？5燃气：在具有氧气、火源、二者同时存在时可以控制燃烧的可燃混合气体。城市燃气：城市民用和厂矿企业使用的燃气，一般是由数种单一气体组成的可燃混合气体。天然气：指动、植物通过生物、化学及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质的可燃混合气体。其组分以甲烷为主，同时还含有少量的其他碳氢化合物、二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。一、什么是燃气？6城市燃气的分类天然气人工煤气液化石油气生物气（沼气）新型合成能源（二甲醚DME等）二、燃气的分类101、天然气比空气轻，易挥发，不易聚集，安全性能好。天然气中各组分均可彻底燃烧，燃烧后不产生灰份等固体杂质，是完全清洁的燃料。2、天然气的成分随气源产地的不同而不同。但甲烷总是主要成分。3、天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性，易燃、易爆的气体。4、天然气与其它城市燃气相比：安全、清洁、经济、方便。三、天然气基本性质11天然气比空气轻，且小于1Kg/Nm3，其密度一般在0.72kg/Nm3左右，不同产地、不同气田天然气组分之别导致其密度是有差异的。涠洲岛天然气：0.7643Kg/Nm3广东大鹏(澳大利亚）天然气：0.802Kg/Nm3濮阳（中原油田)天然气：0.772Kg/Nm3新疆广汇天然气：0.872Kg/Nm3相对密度指气体密度与空气平均密度（1.293kg/Nm3)之比，显然天然气的相对密度小于1。与LPG对比：气态LPG（2.35kg/Nm3）比重约为空气的1.5-2倍，比空气重，比天然气更重。四、天然气物理性质一：密度及相对密度12应用一：天然气的相对密度小于1，比空气轻，因此，易扩散，液化石油气较易聚集，天然气较液化石油气安全；应用二：天然气使用场所泄漏报警器应安装在场所上方，距离天花0.3米以内；液化石油气使用场所泄漏报警器应安装在场所下方，距离地板0.3米以内。五、天然气物理性质一:应用13应用一：因为天然气无色无味，且易燃易爆，所以必须加臭，以便天然气若有泄露能及时发现，第一时间处理。目前常用的加臭剂是四氢噻吩(THT)。加臭标准：16-25mg/NM3五、天然气物理性质二：无色无味14天然气水露点：在一定压力条件下，天然气不断冷却，直至有水滴凝析出来时的温度。应用：天然气水露点要求（℃）：在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃。天然气水蒸汽来源：生产过程中携带或长输管线吹扫、干燥不彻底余水。天然气水蒸汽干燥不彻底危害：在输送过程中易因水分含量过大损害设备：如对管道腐蚀加重，调压时易结冰引起调压失灵等故障。压缩过程中水分吸热，变成气态，气压升高，损害设备；大气温度低达到天然气的水露点，易造成加气机冰堵。故天然气应首先进行脱水处理，合格后方可使用。CNG需进行干燥。五、天然气的物理性质三：水露点15天然气的热值：单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位kJ/Nm3。热值分高热值和低热值两种。天然气的高热值在数值上大于其低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态呈现，释放出汽化潜热时的热值。天然气汽化潜热：在常压下液体沸腾时，1kg饱和液体变成同温度的饱和蒸气所吸收的热量称为汽化潜热。甲烷在沸点时的汽化潜热为510.80KJ/kg。天然气高热值与低热值之间存在着燃烧时生成的水的汽化潜热。低热值=高热值-水蒸气的气化潜热甲烷在标准状态下：高热值为39.82MJ/m3；低热值为35.88MJ/m3五、天然气的物理性质四－热值16几种不同地天然气及液化石油气的热值（kcal/Nm3）注：1MJ=238.9Kcal热值的应用：天然气正是拥有较高的热值，才能用作燃料涠洲岛：8809Kcal广东大鹏(澳大利亚）：9474Kcal濮阳（中原油田)：9260Kcal新疆广汇：10127.5Kcal液化石油气气态时91.96——121.22MJ/Nm321969.2—28959.5Kcal1立方LPG=？立方NG液态时45.14——45.980MJ/Kg10783.9—10984.6Kcal1KgLPG=？立方NG注：天然气作为混合气体，其热值根据组分不同在一定区间波动，具体数值对应具体抽样分析到样本气。五、天然气的物理特性四－热值（续）天然气充分燃烧:天然气中有机组分均可彻底燃烧（氮气及惰性气体等不能燃烧），充分燃烧后不产生灰粉等固体杂质，是完全清洁的燃料。充分燃烧理论空气需要量：指每立方米（或公斤）燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量。CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O因此：2／0.21＝9.52（空气中氧含量为21%）即1体积的天然气充分燃烧至少需要消耗9.52体积的空气。实际上，实际供给燃具的空气量V与理论空气量V0之比称为过剩空气系数a，即：V=aV0。对于民用灶具，a：1.2—1.6，对工业燃烧器，a：1.05—1.1017六、天然气化学性质一：燃烧特性不完全燃烧:天然气的主要成分是甲烷（CH4），它本身是一种无毒可燃的气体。同其它所有燃料一样，天然气的燃烧需要大量氧气（O2）。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燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（CO），最终可能导致使用者中毒,反应式为:2CH4+3O2→2CO+4H2O。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气体浓度范围称为爆炸极限。当空气中含有的燃气浓度增加到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸上限，因为燃烧产生的热量不足以弥补散失的热量；当空气中含有的燃气浓度减少到不能引起爆炸的浓度点时称为爆炸下限，因为无法维持继续燃烧。天然气的爆炸极限是5－15%（占空气中体积%）；液化气的爆炸极限是1.5—9.5%18六、天然气化学性质一：燃烧特性着火温度：燃气与空气混合物开始燃烧反应的自燃最低温度。甲烷着火温度为540℃。燃烧温度：燃气按燃烧反应方程式完全燃烧时产生的理论温度。理论燃烧温度是在理想情况下才可能达到的最高温度，是指燃烧过程中所产生的热量，全部用来加热烟气，这在实际上是做不到的，因为总有一部分热量散失掉。实际燃烧温度总比理论燃烧温度低。甲烷理论燃烧温度为1970℃。燃烧速度：垂直于燃烧焰面，火焰向燃烧气体方向传播的速度，就是火焰传播速度。甲烷最大燃烧速度为0.38米/秒。19六、天然气的化学性质一：燃烧特性22天然气无毒无腐蚀性的特点，使得钢质燃气管道内壁不用防腐处理；同时该特点也导致了PE管等优质管材的应用。六、天然气化学性质二：无毒无腐蚀性2324313233天然气的液化天然气的加压常见单位换算25天然气液化后变成LNG。LNG生产过程：天然气除酸气脱水除汞液化LNG储存液化冷冻工艺通常采用以乙烷、丙烷及混合冷冻剂为循环介质的压缩循环冷冻法。经过加压、节流、降温等过程七、天然气的液化——LNG生产过程脱除重烃冷冻酸气26七、天然气的液化——LNG特性LNG：液化天然气。LNG的主要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷及氮气等。液态温度：－162℃，液化后体积缩小约600倍。液态密度：0.425T/m3，气态密度：0.718kg/Nm31TLNG=？立方NG气态热值：9100kcal/m3,液态热值：12000kcal/kgLNG特性概述：不易燃不易爆易蒸发易泄漏易扩散不易产生静电重要特性应用：液化后体积缩小600倍，可用耐低温、绝热性能好的储罐低温储存，LNG储罐进行绝热处理（珍珠粉，双层抽真空）。可采用LNG槽车、LNG运输船进行远距离运输。也可采用低温材料的管道进行输送，需进行保温绝热处理。由于液体LNG温度非常低，液体溅出容易造成冻伤，操作人员应佩戴防冻手套、防护面罩；液体大量溢出会迅速气化吸热，造成大量的雾气，降低氧气浓度，有可能造成窒息。27解释：汽化器工作时，为何结冰？七、天然气的液化——LNG特性减压撬工作时，状态如何？28CNG的生产过程：经过干燥、压缩机加压而成。天然气经压缩机加压后，压力达到20-25MPa，充装进入高压钢瓶组槽车储存，通过公路运输方式，把其送至使用城市或其它用气点。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车用燃料利用，CNG、LNG不可用于长输管线输送。应用：由于CNG压力非常高，因此相应容器、管道压力等级很高。万一发生泄漏，除了本身易燃易爆外，还可能因为高压损坏设备、对人体造成致命伤害。所以，必须严格按操作规程进行相关操作，定期进行设备检维修，作好个人安全防护（佩戴好安全帽等）八、天然气的加压：CNG的基本特性30十、常见单位换算1、热值单位换算1卡（cal)=4.2焦耳（Ｊ）1MJ=239Kcal（大卡）1大卡=1Kcal=1000cal1MJ=1000KJ=1000000J1公斤煤=29.308MJ/Kg1度电=3.6MJ/度=860Kcal/度1公斤柴油=11050Kcal/Kg1公斤汽油=10516Kcal/Kg1立方NG=？Kg煤1立方NG=？度电1立方NG=？Kg柴油1立方NG=？Kg汽油2、压力单位换算1个标准大气压＝101325Pa(约0.1MPa)=1.033kgf/cm3=10.33mH2O(水柱）=760mmHg（毫米汞柱）1MPa=1000KPa=1000000Pa1bar=1000mbar1bar=0.1MPa=1公斤压力=100KPa1KPa=10mbar31燃气输配常识课程概要32313233343536城市燃气质量要求天然气加臭城市燃气管网系统介绍燃气调压方式燃气计量器具及原理简介天然气输配的主要步骤燃气输配常识项目一类二类三类高位发热量MJ/m331.40总硫mg/m3≤100≤200≤460硫化氢mg/m3≤6≤20460二氧化碳%(V/V)≤3.0水露点℃在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃33天然气质量具体指标34燃气一般是具有一定毒性的爆炸性气体，又是通过管道或容器在一定压力下输送和使用。管道与设备在材质、制造、施工方面不同程度都会存在质量问题和使用不当，易造成泄漏、引起爆炸、火灾及人身中毒等危险。因此对城市燃气的组分及使用有一定的要求：1、城市燃气中总硫含量不得超过20mg/Nm³。2、城市燃气中固体颗粒悬浮物含量不超过10mg/Nm³，粒径15μm。3、CO做为可燃物因其毒性强、泄漏危害大，含量不得大于10%。4、对于无毒无味燃气在对人体造成有害浓度之前、无毒燃气在爆炸下限20%的浓度时应能觉察。因此天然气必须加臭方可输配使用。一、城市燃气质量要求35天然气加臭的必要性：天然气具有无色无味和易燃易爆之特性，因此，当发生天然气漏气时，为易于被人们发觉，进而消除漏气，要求对没有臭味的天然气加臭。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。加臭剂选择的原则：天然气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%浓度时，天然气的泄漏浓度达到1%时便应能察觉。我国目前主要采用四氢噻吩（THT）作为加臭剂，四氢噻吩的使用量为16-25mg/m3。二、天然气加臭36按输气压力等级分类（七级）1、低压P＜0.01MPa2、中压B0.01MPa≤P≤0.2MPa中压A0.2MPa＜P≤0.4MPa3、次高压B0.4MPa＜P≤0.8MPa次高压A0.8MPa＜P≤1.6MPa4、高压B1.6MPa＜P≤2.5MPa高压A2.5MPa＜P≤4.0MPa三、城市燃气管网系统介绍37城市燃气输配系统主要是燃气管网，管网系统按压力分如下四类：一级系统：仅用低压系统分配供应，适用于小城镇。两级系统：中压（A）和低压或中压（B）和低压两级管道构成，适用于一般