天然气、LNG、LPG基础知识、系统和事故抢险

1、天然气、LNG、LPG基础知识、系统和事故抢险一、基础知识二、天然气三、液化石油气四、燃气输配系统五、燃气火灾危险性与抢险主要内容第一部分燃气基础知识1.燃气的定义燃气是由多种气体组成的混合气体。由于生产所用的原料及生产工艺不同，各种燃气的组成也不相同。燃气主要由低级烃（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯），氢气和一氧化碳等可燃组分，以及氨、硫化物、水蒸气、焦油、萘和灰尘等杂质所组成。 生成原因分类天 然 气气田气（纯天然气）石油伴生气凝析气田气煤层气人工燃气煤制气油制气液化石油气高炉煤气（炼铁）、转炉煤气（炼钢）干馏煤气气化煤气热裂解气催化裂解气沼气炼油厂的副主气2.燃气的分类热值分类

2、高等热值燃气热值在30MJ/m3以上，组分以烃类为主天然气、部分油制气、液化石油气属高热值燃气中等热值燃气低等热值燃气热值在20MJ/m3左右除含有H2、CO外，还含有CH4和其它烃类，如焦炉煤气或主要可燃成份为CH4，但伴有大量非燃组分，如沼气1213MJ/m3之间或更低可燃组分主要为有H2、CO，同时含有相当数量的不可燃惰性组分，其含量有时甚至达到半数，多数气化煤气、高炉煤气2.燃气的分类热值在20MJ/m3左右除含有H2、CO外，还含有CH4和其它烃类，如焦炉煤气或主要可燃成份为CH4，但伴有大量非燃组分，如沼气热值在20MJ/m3左右除含有H2、CO外，还含有CH4和其它烃类，如焦炉煤

3、气或主要可燃成份为CH4，但伴有大量非燃组分，如沼气燃烧特性分类类别 高华白数Wa(MJ/m3)燃烧势CP标准 范围 标准 范围 人工煤气 3R13.7112.6214.6677.746.485.54R17.7816.3819.03107.964.7118.75R21.5719.8123.1793.954.495.66R25.6923.8527.95108.363.1111.47R31.0028.5733.12120.971.5129.0天然气 3T13.2812.2214.3522.021.050.64T17.1315.7518.5424.924.057.36T23.3521.7625.01

4、18.517.342.710T41.5239.0644.8433.031.034.312T50.7345.6754.7840.336.369.3液化石油气 19Y76.8472.8676.8448.248.249.422Y87.5381.8387.5341.641.644.920Y79.6472.8687.5346.341.649.4注1：3T、4T为矿井气，6T为沼气，其燃烧特性接近天然气。 注2：22Y高华白数Ws的下限值81.83MJ/m3和CP的上限值44.9，为体积分数（%）C3H8=55, C4H10=45时 2.燃气的分类分类来源热值（MJ/NM3）气田气由气井开采出来34.69

5、油田伴生气伴随石油开采一起开采出来45.47凝析气田气含石油轻质馏分48.36矿井气（煤层气）井下煤层抽出的气体18.84 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 3.天然气主要是通过能源转换技术，将煤炭或重油转换而成的煤制气和油制气。干馏煤气：以制气为主的炭化炉煤气和炼焦副产的焦炉煤气。气化煤气：根据气化工艺不同，分为压力气化煤气、水煤气、发生炉煤气。油制气：根据工艺的不同主要为热裂解气和催化裂解气。高炉煤气、转炉煤气、沼气也可归入人工燃气。4.人工燃气液化石油气有两种，一是天然石油气，不含有烯烃，另一是从原油经炼制后生产的辅助产品，其主要成分是丙烷（C3H

6、8）、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8)，习惯上又称C3、C4，即只用烃的碳原子（C）数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态，LPG在适当的压力（38公斤）下以液态储存在储罐容器中；当压力升高或温度降低时，很容易转变成液态。从气态转变成液态，其体积约缩小250倍。气态液化石油气的热值为92121MJ/Nm3，液态液化石油气的热值为。气态液化石油气密度在3之间。5.液化石油气（ LPG ）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。发生爆炸所必须的最低可燃气体（体积）浓度，称为爆炸下限。发生爆炸所必须的最高可燃气体（体积）浓度，称为爆炸上限。爆

7、炸的三要素：着火点，足够的浓度，密闭空间。天然气的爆炸极限：515%液化石油气的爆炸极限：9.5%煤制气的爆炸极限：36.5%6.爆炸极限第二部分天然气1.天然气的应用（1）发电：具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强竞争力。（2）城市燃气及工业生产：广泛用于居民生活及商业燃气灶具、燃气空调、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。（3）化工原料：天然气是非常好的化工原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。利用天然气可以生产很多化工产

8、品，如：甲醇等，而甲醇是一种重要的化工原料，可以继而生产甲醛、乙醇、乙醛、乙二醚等。（4）汽车燃料：以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。缺点：使用天然气的续驶里程较少，续驶里程仅相当于汽油的1/4。燃气用户商业居民生活工业企业生产采暖通风和空调其他燃气汽车城市燃气应用1.天然气的应用2.天然气的消费量3.天然气加臭在燃气输配与应用过程中的安全性，必须要防止燃气泄漏。燃气一旦发生泄漏，应能用时被发觉。通常情况下，是通过人的嗅觉感知的，这就要求燃气必须具有一定的“异味”或“臭味”。城镇燃气燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定：1、无毒燃气（天然气）泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%

9、时，应能察觉；2、有毒燃气（人工燃气）泄漏到空气中，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至0.02%(体积分数)时，应能察觉。3.天然气加臭城镇燃气加臭剂应符合下列要求：（1）加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味。（2）加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害。（3）加臭剂的燃烧产物不应对人体呼吸有害，并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料。（4）加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5%（质量分数）。（5）臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标。通常加臭剂为：四氢噻吩。3.天然气加臭压缩天然气(Compressed Natural

10、Gas,简称CNG)是将较低压力的天然气经压缩机压缩至设定高压力状态的天然气并以气态储存在容器中。压力为20MPa 体积约为标准状态下天然气体积的1/200，CNG与管道天然气的组分相同。CNG可作为小城市供气、车辆燃料使用（以CNG为燃料的车辆叫做NGV（Natural Gas Vehicle）。4.压缩天然气（CNG）CNG被广泛应用于交通，城镇燃气和工业生产等领域，压缩天然气利用有以下特点：（1）点以点供应，供应范围增大。可作为中小城镇的气源，克服了管道输送的局限性。（2）供应规模弹性大，日供应量从数十立方米至数万立方米的规模。（3）运输方式多样，运输量可灵活调节。（4）容易获得备用气源

11、。只要有2个以上的压缩天然气供应点，就有条件获得多气源供应（5）应用领域增大。如中小城镇调峰储存、天然气汽车及工业燃料气体供应。4.压缩天然气（CNG）CNG运输车4.压缩天然气（CNG）CNG减压站4.压缩天然气（CNG）4.压缩天然气（CNG）压缩天然气(CNG)输配技术，是利用压缩天然气汽车加气、储运技术，同城市燃气调压、储配技术相结合的产物。它充分利用了压缩天然气汽车成熟的加压工艺，经多级减压后输送到城市燃气管网，供给不同的燃气用户使用。CNG城镇燃气供应系统主要由取气点加压站、CNG钢瓶拖车、城镇卸气站（减压站）、城镇输配管网组成。 标准站CNG子站拖车液压增压撬装站PLC控制柜气动

12、自控系统 加气机子母站 20MPaCNG拖车子站压缩机加气母站顺序控制盘储气瓶组加气机车辆CNG加气4.压缩天然气（CNG）CNG拖车储气瓶组子站压缩机CNG拖车储气瓶组顺序控制盘子站压缩机CNG拖车储气瓶组车辆顺序控制盘子站压缩机CNG拖车储气瓶组加气机车辆顺序控制盘子站压缩机CNG拖车储气瓶组CNG加气站4.压缩天然气（CNG）天然气在1标准大气压下，冷却至约-162时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（Liquefied Natural Gas，缩写为LNG）。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为标准状态下天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。5.液

13、化天然气5.液化天然气CNG LNG 含义压缩天然气液化天然气压力10-25 MPa标准大气压（0.1MPa）温度常温-162C体积缩小倍数200600特性高压低温用途充装到气瓶，送至CNG汽车加气站或CNG供应站，供车用或生产生活用储存、运输天然气、车用（1）LNG应用流程图5.液化天然气、车运5.液化天然气（2）LNG液化生产5.液化天然气（2）LNG液化生产5.液化天然气（2）LNG液化生产5.液化天然气（2）LNG液化生产5.液化天然气（3）LNG运输船运5.液化天然气（3）LNG运输车运5.液化天然气（3）LNG运输车运LNG产业资源介绍 X-3紧急切断阀3X-2紧急切断阀2X-1紧

14、急切断阀1LNG产业资源介绍 CZ-1液相接口盲法兰V-1底部进液阀X-1紧急切断阀V-2顶部进液阀V-6止回阀CZ-2气相接口盲法兰V-11气体排放阀X-2紧急切断阀充装卸液系统：LNG产业资源介绍 增压减压系统：X-3紧急切断阀V-3增压器液相阀CZ-3增压器液相接口CZ-2气相接口V-11气体排放阀V-12超压排放阀X-2紧急切断阀LNG产业资源介绍 SV3外壳防爆装置SV-45安全阀V-13组合系统安全阀SV-12安全阀FA阻火器安全系统：LNG产业资源介绍 V-14压力表阀P2压力表P1压力表L液位计V-10液位计液相阀V-8液位计气相阀仪表监测系统：V-9液位计平衡阀LNG产业资源

15、介绍 抽真空装置VP-1V-5真空隔离阀VR-1测真空装置抽真空及测量系统：5.液化天然气（4）LNG接收站5.液化天然气（4）LNG接收站5.液化天然气（5）LNG供气站5.液化天然气（5）LNG供气站5.液化天然气（6）LNG加气站5.液化天然气（6）LNG加气站5.液化天然气（7）LNG设备真空罐5.液化天然气（7）LNG设备真空罐结构5.液化天然气（7）LNG设备子母罐5.液化天然气（7）LNG设备子母罐结构5.液化天然气（7）LNG设备常压储罐5.液化天然气（7）LNG设备常压储罐结构5.液化天然气（8）LNG汽车应用重卡5.液化天然气（8）LNG汽车应用公交车第三部分液化石油气液化

16、石油气（1）LPG存储球罐液化石油气（1）LPG存储球罐液化石油气（2） LPG存储卧罐液化石油气（2） LPG存储卧罐液化石油气（3） LPG运输船运液化石油气（4）LPG运输火车运输液化石油气（5）LPG运输汽车运输液化石油气（6）LPG应用商业及居民用液化石油气（6）LPG应用车用第四部分燃气输配系统1.城镇燃气输配系统组成：门站燃气管网储气设施调压设施管理设施监控系统 2.城镇燃气管道设计压力：名 称压力（MPa）高压燃气管道A2.5P4.0B1.6P2.5次高压燃气管道A0.8P1.6B0.4P0.8中压燃气管道A0.2P0.4B0.01P0.2低压燃气管道P0.013.城镇燃气管道

17、管材：1.中压和低压燃气管道宜采用： 聚乙烯管（PE管）、 机械接口球墨铸铁管、 钢管 2.次高压燃气管道应采用：钢管4.燃气管道敷设安全间距地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m） 项目地下燃气管道低压中压次高压BABA建建物的基础0.71.01.5-外墙面（出地面处）-5.013.5给水管0.50.50.51.01.5污水、雨水排水管1.01.21.21.52.0电力电缆直埋0.50.50.51.01.5在导管内1.01.01.01.01.5通信电缆直埋0.50.50.51.01.5在导管内1.01.01.01.01.5其他燃气管道DN300mm0.40.40.40.40

18、.4DN300mm0.50.50.50.50.5项目地下燃气管道低压中压次高压BABA热力管 直埋 1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 在管沟内（至外壁） 1.0 1.5 1.5 2.0 4.0 电杆（塔）的基础35KV1.01.01.01.01.035KV2.02.02.05.05.0道路照明电杆（至电杆中心）1.01.01.01.01.0铁路路堤坡脚 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 街树（至树中心）0.750.750.751.21.2地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距（m） 4.燃气管道敷设安全间距地下燃管道与构筑物或相邻管道之间垂直净距(m)项 目地下燃气管

19、道（当有套管时，以套管计）给水管、排水管或其它燃气管道0.15热力管的管沟底（或顶）0.15电缆直埋0.50在导管内0.15铁路轨底1.204.燃气管道敷设安全间距5.天然气门站6.天然气储配站5.燃气调压装置设置在地上单独的建筑物内时，应符合下表的要求；设置形式 调压装置入口 燃气压力级制 建筑物 外墙面 重要公共建筑、一类高层民用建物 铁路 （中心线） 城镇道路 公共电力变配电柜地上单独建筑高压（ A ） 18.0 30.0 25.0 5.0 6.0 高压（ B ） 13.0 25.0 20.0 4.0 6.0 次高压（ A ） 9.0 18.0 15.0 3.0 4.0 次高压（ B ）

20、 6.0 12.0 10.0 3.0 4.0 中压（ A ） 6.0 12.0 10.0 2.0 4.0 中压（ B ） 6.0 12.0 10.0 2.0 4.0 调压柜次高压（ A ） 7.0 14.0 12.0 2.0 4.0 次高压（ B ） 4.0 8.0 8.0 2.0 4.0 中压（ A ） 4.0 8.0 8.0 1.0 4.0 中压（ B ） 4.0 8.0 8.0 1.0 4.0 5.燃气调压装置安全间距第五部分燃气火灾危险性与抢险常温下天然气比空气轻，在空气中可迅速扩散。低温天然气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。天然气遇明火、高热易引起燃烧爆炸，

21、与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。天然气为易燃物质，甲类火灾危险品，具有燃爆性，其主要成分为甲烷。引燃温度组别：T3引燃温度：482632爆炸极限浓度（体积）：1.燃气火灾危险性分析天然气天然气火灾危险性分类为甲类气体，主要灭火方法为切断气源。天然气火灾的特点如下：（1）爆炸危险性大：由于天然气中主要成分为甲烷，天然气与空气的混合物浓度达到爆炸极限范围内时，遇到明火或高温即可发生爆炸，一旦爆炸就会酿成事故。（2）火焰温度高，辐射热强。（3）易形成大面积火灾：LNG储罐区发生火灾时，随着LNG储罐破裂、泄漏，LNG流淌到地面，迅速气化，气体向外扩散，其扩散面积越大，形成火灾的面积也就越大。1.燃气

22、火灾危险性分析天然气（4）具有复燃、复爆炸性：只有在完全切断气源或有非常可行、可靠的安全措施的情况下，方可灭火，否则，将引起复燃、复爆，造成更大的损失，若不能切断气源，只能在安全保护下让其自行燃烧掉。1.燃气火灾危险性分析天然气液化天然气（LNG）属于液化烃，火灾危险性分类为甲A类液体。LNG一旦从储罐或管道中泄漏，一小部分立即急剧气化成蒸汽，剩下的泄漏到地面，立即沸腾，同周围空气混合形成冷蒸汽雾，在空气中冷凝形成白烟，再稀释受热后成云。气化量取决于从土壤、水、大气传导给LNG的热量的变化。LNG刚刚泄漏时，气化率很高，为3/min（以液体减少量表示），土壤紧接着很快冻结，几分钟之内，气化率大

23、幅度降低。在LNG泄漏230分钟内，气化率与时间的平方近似成反比，土壤冻结后，气化需要的热量从大气和太阳辐射中得到，气化率趋近于一个常数。2.燃气火灾危险性分析LNG由于LNG为深冷液体，因此它泄漏形成的烟同一般典型气化有差别。LNG泄漏冷气体在初期比周围空气浓度大，形成层或层流，当泄漏到地面上时，很像是一种液体。但LNG与LPG比较，LNG比LPG较为安全。因为LNG的燃点为650，LPG的燃点为466，因而LNG比LPG更难点燃，LNG的爆炸极限为515%，且气化后密度比空气低得多，因而稍有泄漏即挥发扩散，而LPG的爆炸极限为115%，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发。同时实验表明，L

24、NG泄漏后形成的蒸汽并不容易被点燃。2.燃气火灾危险性分析LNG液化石油气的闪点低（ -60）,爆炸爆炸极限为115%，点火能量小。液态石油气泄漏到大气中易气化，1m3液态石油气可转变为250300m3气态石油气，由于其相对密度较空气高，故易于在低洼处积聚，或沿地表扩散，遇火源即会发生燃烧、爆炸。液化石油气燃烧热值高（其低热值约为8.8 104kj/m3）,爆炸速度快，形成的热辐射和超压威力大，破坏性强，易造成人员伤亡和设备损坏。液化石油气具有较高的膨胀系数，在密闭容器及管道内，温度升高会引起压力升高，从而发生超压物理性爆炸。3.燃气火灾危险性分析LPGLNG、LPG及CNG均属于火灾危险型物

25、品， 燃气场站在总图布置设计上，更强调安全，严防火灾事故所造成的损失，对局部事故或初期火灾应具有快速反映及处置能力。由于各规范中要求有所不同，将采取安全要求更高的规定，以便能更好的确保安全生产运行。按照设计规范的规定，总平面应分区布置，即分为生产区和生产辅助区。站区的总平面布置参照城镇燃气设计规范和建筑设计防火规范的要求和规定执行，确保场站与站外设施的安全间距以及站内各建、构筑物之间的安全距离。站区四周设高的实体围墙，储罐区四周设防液堤。4.天然气场站消防设计站区按照设计规范要求设置手提式干粉灭火器和手推式干粉灭火器 。消防给水系统按照建筑设计防火规范城镇燃气设计规范要求，设置消防水池、消防喷

26、淋系统，消防给水管网及消火栓、消防水泵等。4.天然气场站消防设计消防用水量按储罐区一次消防用水量确定,储罐区消防用水量按其储罐固定喷淋装置和水枪用水量之和计算。LNG、LPG储罐冷却采用固定水喷淋装置。 （1）切断气源，封闭有关设备管线，防止大量气体扩散，造成二次危害，并采取有效的降压放散措施，及时向消防部门和控制中心报警。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。5.天然气场站扑灭天然气火灾基本对策（2）对着火罐与周围的临近罐和设备进行冷却保护，在不适宜扑灭火灾的情况下，使储罐内燃气安全气化燃烧。储罐装有固定式冷却装置，发生火灾时，在固定装置尚未破损失效的情况下，应迅速启动进行冷却，当

27、上述装置失去作用，则应迅速组织采用移动式设备冷却。5.天然气场站扑灭天然气火灾基本对策（3）在冷却着火罐的同时应组织一定的力量筑堤堵截，阻止火灾蔓延，要加固护堤，堵塞漏洞、排水沟，防止LNG、LPG流到堤外或沟内扩大燃烧。可在防护堤外开挖液体导向沟，以备当LNG或LPG溢出防液堤外时，将其导向安全地点，使用干粉灭火器使其安全气化。（4）迅速备足力量，及时消灭外围火焰。准备充足水源，保证火场不间断供水。5.天然气场站扑灭天然气火灾基本对策（5）高倍数泡沫灭火系统LNG泄露后会吸收周围环境热量急剧气化，采用高倍数泡沫消防系统主要作用为在泄露LNG上层覆盖泡沫，使之与大气减少接触，延缓LNG从环境吸热，使其安全气化。高倍数泡沫灭火系统应符合以下规定：宜采用发泡倍数为300500倍的泡沫发生器；泡沫混合液的供给强度应大于m25.天然气场站扑灭天然气火灾基本对策移动式高倍数泡沫灭火系统包括以下组件：手提式泡沫发生器、比例混合器、泡沫液桶、水带、导泡筒、分水器、手抬机动消防泵等，能适用于不同位置的火灾现场，并且能灵