燃气基础知识.ppt

广州市交通技师学院,第一章燃气基础知识,第一节中国燃气资源及开发利用情况第二节燃气的分类和性质第三节天然气的基本性质,一、中国燃气事业发展的历史及现状,中国是一个大国，人口众多，各地区经济发展和资源条件极不平衡。东、西、南、北、沿海与内地均有很大的差距，因而造成了中国城市燃气事业起步早，发展晚的状况。中国于公元三世纪在四川就有用竹子做管道输送天然气用于制盐业的记载。做为城市燃气，则从1865年由英商在上海建水平炉生产煤气用于照明设立了最早的煤气公司开始，但发展极为缓慢。到1949年，全国只有上海、大连、沈阳、鞍山、抚顺、长春、锦州、哈尔滨、丹东九个城市有煤制气。,第一节中国燃气资源及开发利用情况,资源不平衡,起步早,发展晚需外来刺激,广州市交通技师学院,古代巴蜀的盐业和天然气开发,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,五十年代燃气发展主要是改造和兴建小焦炉和利用冶金工业的焦炉余气。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,六十年代初，四川、东北、华北等地区先后供应部分天然气，随着石油工业的发展，大中城市以LPG和开发重油制气技术为气源。,广州市油制气厂：1988年12月30日动工，2006年8月停产，广州全面进入天然气使用阶段,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,七十年代，由于LPG和天然气受资源和政策限制仅略有发展，较多的还是建设以煤和石油产品为原料的煤气厂。八十年代，国内LPG的供应量逐步增加，做为优质民用燃料进入千家万户。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,九十年代以后，由于大量进口国外的LPG和天然气的开采利用使中国城市燃气事业得到了很大发展，并己成为城市建设的重要基础设施和现代化城市的重要标志。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,城市燃气发展遵循的规律,中国的城市燃气的发展遵循着“多种气源，多种用途，因地制宜，合理利用资源”的方针。目前中国气源资源依然是煤、石油(轻油或重油)、天然气和LPG。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,二、城市燃气发展的前景,专家指出：中国虽然是能源资源比较丰富的国家，但是分布极不平衡，加上人口众多，使中国的人均能源资源占有量远低于世界水平，因此，国家在发展城市燃气的决策中，针对这一国情及当前国际上良好资源条件，坚持贯彻多种气源，多种途径，因地制宜和综合利用能源的方针，同时贯彻开发和节约并重的方针。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,天然气是一种清洁优质能源，主要成分是甲烷，碳氢比较小，因而是保护大气环境最理想的燃料。在97年哥本哈根20届世界燃气大会上，认为天然气的储量可供使用200年以上，同年11月在北京第十五届世界石油大会上也宣布了“21世纪是一个天然气时代，天然气将以压倒煤炭和石油的优势，坐上能源的头把交椅”，在21世纪来临之际，燃气行业将面临新的形势。,第一节燃气作为城市能源的发展,广州市交通技师学院,专家建议：大力发展天然气,一、燃气分类习惯上，把燃气分为：1、天然气按形成条件分：气田气油田伴生气凝析气田气煤层气矿井气按天然气的组成分：干气湿气富气贫气酸性气体洁气,第二节燃气的分类与性质,非常规天然气天然气水合物煤层气页岩气,2、人工燃气主要有干馏煤气、气化煤气、油制气等3、液化石油气可以从凝析气田气、石油伴生气、石油加工中获得，大部分来自石油炼制过程中的副产品。4、生物气亦称沼气。,其中，作为城镇燃气气源供应的主要是天然气和液化石油气。,二、燃气的基本性质,（一）燃气的物理化学性质燃气由多种气体组成，包括：可燃组分：低级烃（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯）、氢气、一氧化碳不可燃组分：二氧化碳、氮气、氧气等杂质：氨、硫化物、氰化物、水蒸气、焦油、萘、灰尘等,燃气的组成可用质量分率、容积分率、及摩尔分率来表示。1、质量分率：燃气中各单一组分的质量与燃气总质量的比值成为质量分率。2、容积分率：在相同温度、压力条件下，燃气中各单一组分的容积与燃气总容积的比值成为容积分率。3、摩尔分率：燃气中各单一组分的摩尔数与燃气总摩尔数的比值称为摩尔分率。,二、燃气的平均密度和相对密度1、燃气平均密度：单位容积的燃气所具有的质量称为燃气平均密度，单位为kg/m3或kg/Nm3。燃气平均密度亦可用：a.各组分的密度与其摩尔分率乘积的总和求得b.各组分的质量分率与其密度之商总和的倒数求得2、燃气相对密度：燃气平均密度与相同状态下的空气平均密度之比值称为燃气相对密度。,三、热值单位数量的燃气完全燃烧时所放出的全部热量。其常用单位有：千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦/标准立方米（KJ/Nm3）兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）兆焦/标准立方米（MJ/Nm3）以兆焦/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。,热值单位换算：,1卡（cal）=4.1868焦耳（J）1大卡=1000卡约=4200J=0.0042MJ。,燃气热值分为高热值和低热值：高热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所放出的全部热量。低热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。,四、浓度爆炸极限可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。例如：甲烷的爆炸极限是5%-15%。,二、天然气的组成天然气的组分大致可以分为三大类：烃类组分、含硫组分和其它组分。1、烃类组分烷烃比例大，其中甲烷占7090。甲烷是无色无味比空气轻的可燃气体，可以作为燃料，也是一种用途广泛的化工原料。由于甲烷含量高，通常将天然气作为甲烷来处理。,除甲烷外，还有乙烷、丙烷、丁烷，在常温下是气体。丙烷、丁烷通过加压或降温而液化，即为液化石油气，简称液化气。天然气中还含有一定量的含碳量较多的烷烃，简称碳五以上组分，它们在常温常压下是液体，是汽油的主要成分。在天然气开采中，上述组分凝析成液态被收回，称为凝析油。,2、含硫组分天然气中的含硫组分，可分为无机硫化物和有机硫化物两类。无机硫化物为硫化氢，硫化氢是一种比空气重、可燃、有毒、有臭鸭蛋气味的气体。硫化氢的水溶液呈酸性，对金属有强烈的腐蚀作用。所以天然气含硫化氢时，必须经过脱硫净化处理，才能进行管输和利用。天然气中有时也含有少量的有机硫。,3、其它组分天然气除了含以上成分外，还含有二氧化碳和一氧化碳、氧和氮、氢等以及水分。二氧化碳溶于水呈酸性，对金属设备腐蚀严重，通常在天然气脱硫工艺中，将二氧化碳同硫化氢一起尽量脱除（脱硫、脱碳）。天然气中含水分，温度降低会不断冷凝为液态水，会影响管输工作。一般采用吸收法、低温分离法和吸附法等将水和烃的露点降低到规定值。,三、天然气的分类1、按照天然气的来源分类油田伴生气这种天然气是指开采过程中与液体石油一起开采出来，含重烃组分较多。气田气这种天然气自气田产生，甲烷含量约为8090%。凝析气田气这种气田气在地层中以气态存在，开采出来常温下为液态。,煤层伴生气通常存在于煤层中，即通常所说的瓦斯气。此外还有水溶天然气、水合物天然气。,2、按照含凝析油量来分类干气这种天然气含甲烷在90%以上，含其它成分较少。湿气这种天然气含甲烷在90%以下，含其它成分10%以上。3、按照含硫量的多少来分类无硫和微硫天然气:这种天然气中硫化氢的含量符合管输要求。低含硫天然气:天然气中硫化氢的含量约0.01%-1%(体积比).中含硫天然气:天然气中硫化氢的含量约1%-2%(体积比).高含硫天然气:天然气中硫化氢的含量约2%-7%(体积比).,四、天然气的特点是一种清洁能源；资源丰富（煤层气、水合物气、水溶气）；热值远高于人工煤气；燃烧效率高；市场竞争加强，价格较稳定；最佳运输方式管道运输（LNG、水合物）。,第二节:天然气的主要性质,一、摩尔质量天然气是一种混合气体，它的摩尔质量是由各组分的摩尔质量和体积百分比的乘积加权平均计算出来的。计算公式如下：M=M1V1+M2V2+M3V3+MnVn式中:M表示:天然气的摩尔质量,V1、V2、V3Vn表示:天然气各组分的体积百分比.M1、M2、M3Mn表示:天然气各组分的摩尔质量.,例:某天然气的组分和体积百分含量如下表：求天然气的摩尔质量?解:由公式M=M1V1+M2V2+M3V3+MnVn得M=93.5%16.043+2.3%30.07+1.2%44.097+0.3%58.12+1.5%34.09+1.2%28.02=17.09答:此种天然气的摩尔质量为17.09.,二、重度、密度、比重（一）、重度、密度1、概念单位体积天然气的重量称为天然气的重度。计算公式为:式中:天然气的重度,Kgf/m3G天然气的重量,KgfV天然气的体积,m3,2、影响因素（1）压力的影响在温度一定时,一定重量的天然气压力越大,重度越大;压力越小,重度越小.（2）温度的影响在压力一定时,一定重量的天然气温度越大,重度越小;温度越小,重度越大.,（二）天然气的比重、概念单位体积天然气的重量与相同条件(压力、温度)下单位体积空气重量的比值。计算公式为：S=g/a式中:g天然气的重度;a空气的重度.、影响因素天然气的比重只要是在相同条件下,天然气与空气重度之比,其值是定值.,三、天然气的含水量（湿度）天然气的含水量指在湿天然气中，标准单位体积干气所分摊到水蒸气的质量称为含水量，单位为Kg/Nm3。1、研究含水量的意义天然气从地层中开采出来，如果处理不干净，将含有水和酸性离子，形成一种电解质，对金属设备产生电化腐蚀和化学腐蚀。天然气中含有水时，天然气中的烃成分,在一定条件下，将与水结合形成水化物，堵塞管道、仪表、阀门。天然气中含有液态水时，将在管道低洼处分离出来减小流通面积，增大输气阻力。天然气中含有液态水