燃气的分类及基本性质

第一部分燃气的分类及基本性质一、燃气的分类（一）天然气1、常规天然气（1）、气田气：是指产自天然气气藏的纯天然气，主要组分是甲烷。（2）、石油伴生气：是指与石油共生的、伴随石油一起开采出来的天然气，其主要组分是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。（3）、凝析气田气：是指从深层气田开采的含石油轻质馏分的天然气。主要组分是甲烷、2%-5%戊烷及戊烷以上的碳氢化合物。2、非常规天然气：是指受目前技术经济条件的限制尚未投入工业开采及制取的天然气资源，包括天然气水合物、煤层气、页岩气、煤制天然气等。（1）、天然气水合物俗称可燃冰:是天然气与水在一定条件下形成的类冰固态化合物。主要组分为甲烷。（2）、煤层气:是煤层形成过程中经过生物化学和变质作用以吸附或游离状态存在于煤层及固岩中的自储式天然气。（3）、页岩气：是以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩或高碳泥页岩中的天然气。（4）、煤制天然气：是指煤经过气化产生的合成气，再经过甲烷化处理，生产代用天然气(SNG)。（二）、人工燃气1、固体燃料干馏煤气：利用焦炉等对煤进行干馏所获得的煤气。2、固体燃料气化煤气：是指以煤作为原料采用纯氧和水蒸气作为气化剂，获得的煤气。如：水煤气、发生炉煤气等。2、油制气；是指利用重油（炼油厂提取汽油、煤油、柴油之后剩余的油品）制取城市燃气。3、高炉煤气：是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气。(三)、液化石油气：是指在天然气及石油开采或炼制石油过程中，作为副产品而获得的。(四)、生物气：各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体，也叫做沼气。二、燃气的基本性质1、热值：单位体积的燃气完全燃烧所产生的热量。2、热值单位的换算关系：1千卡=4.187千焦；1千焦=0.239千卡：1千瓦小时=3600千焦=859.8千卡3、常用燃气的热值：标准煤液化石油气(气)液化石油气（液）天然气压缩天然气液化天然气人工煤气汽油单位MJ/kgMJ/Nm3MJ/kgMJ/Nm3MJ/Nm3MJ/Nm3MJ/Nm3MJ/kg热值29.310846.034.634.634.616.746.04、、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成为爆炸极限。（1）、爆炸下限：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时的含量，称为可燃气体的爆炸下限。（2）、爆炸上限：当可燃气体的含量增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。天然气的爆炸极限为5%—15%。5、燃气的加臭（1）、常用的加臭剂为四氢噻吩、乙硫醇。（2）、加臭剂的最小含量应符合下列规定：无毒燃气泄露到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；有毒燃气泄露到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉；对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，空气中一氧化碳含量达到0.02%时，应能察觉。6、燃气互换性：某一燃具以A燃气为基准进行设计和正常工作，若以B燃气置换A燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，表示B燃气可以置换A燃气，或称B燃气对A燃气而言具有互换性。A燃气称为基准气，B燃气称为置换气。7、燃具适应性：是指燃具对于燃气性质变化的适应能力。如果燃具能在燃气性质变化范围较大的情况下正常工作，就称为适应性大，反之，就称为适应性小。第二部分燃气管网系统一．城市燃气管道的分类1、根据用途不同可分为市政管道、庭院管道、户内燃气管道。2、根据敷设方式的不同可分为地下燃气管道和架空燃气管道。3、根据输气压力不同分为：低压燃气管道；压力为P﹤0.01MPa、中压B级燃气管道；压力为0.01MPa≤P≤0.2MPa、中压A燃气管道；压力为0.2﹤P≤0.4;次高压B燃气管道0.4﹤P≤0.8；次高压A燃气管道0.8﹤P≤1.6;高压B燃气管道1.6﹤P≤2.5;高压A燃气管道2.5﹤P≤4.0;4、采用不同的压力机制的原因：（1）、管网采用不同的压力机制比较经济；（2）、各类用户所需要的燃气压力不同；（3）、消防安全要求。二、管道的埋深1、埋设在车行道下时，不得小于0.9米；2、埋设在非机动车车道（含人行道）时，不得小于0.6米；3、埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于0.3米；4、埋设在水田下时，不得小于0.8米。三、燃气工程常用的管材1、钢管（1）、无缝钢管：是用优质的碳素管或低合金钢经热轧或冷拔加工而成。适用于各种压力级别的城市燃气管道和制气厂的工艺管道，对于使用温度低于-20摄氏度的管道应采用奥氏体不锈钢无缝钢管。（2）、焊接钢管；直缝焊管和螺旋焊管。（3）、钢管防腐；涂漆、聚乙烯胶粘带、阴极保护。2、PE燃气管：燃气用PE采用PE80或PE100等级，在中燃集团内部优先选用PE100SDR17.6系列PE燃气管道，为避免壁厚太薄DN75以下的应使用SDR11系列。SDR是管道外径和壁厚的比值。3、铸铁管：目前，新建的燃气管道工程中已较少使用铸铁管，中燃集团内部规定在新建工程上已限制使用铸铁管。4、铝塑复合管：是指内层和外层为交联聚乙烯或聚乙烯、中间层为增强铝管。使用的条件为；环境温度不应高于60摄氏度；工作压力应小于10千帕；在户内的计量装置后。四、燃气的调压和储存1、燃气的调压（1）、燃气调压器：是燃气输配系统中的重要设备，燃气输配系统各级管网压力工况的控制都是通过调压器来实现的，它的作用是降压和稳压。按作用原理分为直接作用式和间接作用式；按用途分为区域调压器、专用调压器和用户调压器；按进出口压力分为高高压、高中压、高低压、中中压、中低压调压器及低低压调压器；按被调参数分为后压和前压调压器。（2）、调压站；主要设施由阀门、调压器、过滤器、安全放散阀、切断阀及监控仪表等组成，有的调压站还装有计量和加臭设备。2、燃气的储存：燃气的储存是保证城市燃气供需平衡的重要手段，分为低压、高压、地下、液化储存。第三部分液化天然气天然气的主要组分是甲烷，常温下以气态形式存在。在常压下，将天然气深冷到-162摄氏度制成液化天然气（LNG）。1.LNG的特点：（1）、温度低，在大气压力下，LNG的沸点在-162摄氏度。（2）、液化天然气的密度大约是气态天然气的600倍，既1体积LNG能转化为600体积的气态天然气。2、LNG运输（1）、液化天然气船（2）、液化天然气槽车第四部分压缩天然气压缩天然气是将天然气压缩增压到20兆帕时，天然气体积缩小200倍，并储入容器中，便于汽车运输，经济运输半径以150-200公里为宜。1、压缩天然气的特点：（1）、膨胀性，压缩天然气在20兆帕时体积约为标准状态下同质量天然气的1/200;（2）、膨胀后温度显著下降，高压气态膨胀后温度显著下降，因此用CNG给中压用户供气，应有加热装置。2、压缩天然气的运输：按使用的容器有两种形式；（1）、是将7-15个直径较大（D406、D559、D610）、长度为6-12米的储气瓶直接组装在拖挂车上。（2）、将若干个直径较小（D279）小储气瓶集装成撬，再将撬体置于拖车上。3、压缩天然气加气站CNG加气站的类型：标准站、加气子站、加气母站、L-CNG站。CNG加气站工艺主要设施包括脱水装置、压缩机、储气设施、售气系统。(1)、CNG加气标准站：从市区管网直接取气，经干燥、压缩后进行加气作业的加气站。工艺流程为：加气站从市区中压管网取气，经过滤、计量、干燥等处理工序，使天然气符合车用压缩天然气的标准（热值大于31.4MJ/m3、总硫≤200mg/m3、硫化氢≤15mg/m3），经压缩后由优先顺序盘控制向储气井储气或由加气机向汽车加气。(2)、CNG加气子站：依靠车载储气瓶运进天然气进行加气作业的加气站。工艺流程进站的天然气，经过除尘、脱硫、脱水净化处理后，经压缩机增压到25兆帕，通过顺序控制盘控制并分别进入高、中、低压储气瓶，高、中、低压储气瓶中的天然气由售气机控制并自动给CNG汽车加气。（3）CNG加气母站：除自身具有给天然气汽车加气功能外，可通过车载储气瓶运输系统为子站供应压缩天然气的加气站。工艺流程：原料天然气进站后，先经过滤、计量，经调压装置稳压后进入缓冲罐，再进入前置脱水装置进行深度脱水，使露点不高于-54摄氏度（常压下）,脱水后的天然气进入压缩机，经四级增压，达到25兆帕，给拖车、普通汽车，储气井加气。（4）、L-CNG汽车加气站工艺流程；（1）、卸车工艺流程：由LNG槽车运送来的液化天然气，一部分通过卸车增压器进行气化，体积膨胀、压力升高后为槽车增压，槽车的压力增加到0.65兆帕，而储罐中的压力为0.4兆帕，利用压差将槽车中的LNG卸到站区内的LNG储罐中。（2）、储罐中的LNG通过低温高压泵把LNG送到高压空温式汽化器转化气态。保证出口温度超过5摄氏度以上，出口压力为20兆帕，经顺序控制盘进入储气瓶，再经储气瓶到CNG加气机给汽车加气。第五部分燃气的具体应用一、燃烧器的分类：1、按一次空气系数分类：一次空气系数；在燃烧器中预先和燃气混合的空气量与理论空气量之比叫做一次空气系数。（1）、扩散式燃烧器：燃气和空气不预混，一次空气系数为0；（2）、大气式燃烧器：燃气和一部分空气预先混合，一次空气系数为0.2-0.8；（3）、完全预混式燃烧器；燃气和空气完全预混，一次空气系数为1.0。2、按燃气压力分类：（1）、低压燃烧器；燃气压力在5000帕以下；(2)、高（中）压燃烧器；燃气压力在5000帕至3×105帕之间。二、燃气的具体应用领域：民用燃气器具；燃气锅炉；燃气辐射供暖、燃气空调、燃气汽车、燃气工业窑炉、燃气冷热电联产、燃气切割等。1、燃气冷热电三联供（CCHP、combinedcoolingheatingandpower）:是指天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷的系统。它是分布式能源的一种，建立此工程应具备的条件：充足的天然气供应、协调有关电力部门做好上网工作、有当地政府的支持政策。2、天然气切割：天然气在空气中的爆炸极限范围小（在空气中的爆炸极限范围为：天然气为5-15、丙烷为2.1-9.5、乙炔为2.5-80），天然气的密度小于空气（体积比kg/m3天然气为0.75、丙烷为2.0、乙炔为1.2），泄露时不易在车间或船舱地面形成堆积，大大减少了爆炸发生的可能性。燃烧燃烧速度较慢，燃烧效率高、清洁、在生产和使用过程中，不会产生电石渣等污染物。天然气切割气比乙炔、丙烷更清洁、环保、经济、安全，是切割气发展的方向。