天然气常识PPT课件.ppt

第一部分天然气概述 1 天然气是高热值的能源能源价值是以做功的能力来衡量 作为燃料 以燃烧时产生的热量来量度 能源物质的热值大致等于各元素燃烧热之和 化石能源的主要成分是氢元素和碳元素 氢的总热值为142MJ kg 碳的总热值为52MJ kg 因此氢含量高化石能源热值也越高 天然气的主要化学成分是甲烷 CH4 氢碳比为4 1 相比之下 石油为2 1 煤为1 1 柴薪为1 10 由此可见 天然气是化石燃料中氢碳比最高的燃料 因而是化石燃料中热值最高的能源 项目柴薪煤石油天然气总热值 KJ kg 6280 837420934 2930841868 4605554428氢碳比 原子比 1 101 12 14 1 一 天然气的优越性 2 天然气是环境污染小的能源燃烧排放物极少是天然气利用优于其他能源的最大特点 天然气不含固体颗粒物 硫含量极微 燃烧后排放的SO2与燃油和燃煤相比微不足道 天然气不含化合氮 燃烧后排放的NOx极少 而且易于通过改进燃烧技术和尾气处理进一步减少排放量 与其它化石能源相比 天然气的碳含量低而氢含量高 是燃烧后温室气体 CO2 排放量最少的能源 相同发热量下各种化石燃料炭排放量是天然气0 61 LPG0 71 汽油0 80 煤油0 82 柴油0 84 原油0 85 重油0 88 烟煤1 09 无烟煤1 143 天然气是利用效率高的能源使用天然气可以十分显著地提高工业和民用 商业用 能源利用效率 如 工业燃煤锅炉效率50 60 燃气锅炉效率80 90 家庭燃煤炉灶具效率20 25 燃气灶效率55 65 发电站燃煤蒸汽发电效率一般40 而燃气联合循环发电效率60 合成氨是高能耗工业 世界约90 的合成氨用天然气生产 吨氨天然气耗量大幅度下降 4 天然气是安全可靠的能源天然气也属于甲级易燃 易爆的危险化学品 但在现有燃料中其安全性最为可靠 如下表 燃料名称燃点爆炸极限密度比空气挥发性天然气6505 15 小易LPG4901 5 9 1 大难汽油4251 4 7 6 大难柴油2600 5 4 1 大难天然气爆炸下限和燃点 都比液化石油气和汽柴油都高出许多 不易燃烧和爆炸 天然气相对密度为0 6左右 比空气1 29轻 泄漏的天然气很快会在空气中散发 且爆炸极限范围窄 在自然环境难以形成遇火爆燃条件 而空气中含有10 液化石油气 人在该气体中5分钟就会麻醉 一旦压缩天然气从储罐或管路中泄漏 在泄漏点周围会立即形成低温区 使天然气燃烧困难 煤层气其实是天然气的一种类型 俗称 瓦斯 是与煤层伴生而有毒的混合气体 主要含有甲烷和一氧化碳 当矿井下空气中瓦斯浓度达到5 16 时 遇明火就会爆炸 这是煤矿事故的重要根源 为此煤层气亦被称为 煤矿第一杀手 煤气 也叫人工煤气 主要成分是一氧化碳 可分为三种 1 干馏煤气 是对煤进行干馏所获得的气体产物 主要成分是CO和H2 也含有较高的甲烷 热值为16 7MJ Nm3 2 气化煤气 包括水煤气和发生炉煤气 是水和焦碳在调温下反应得到的气体 主要成分是CO和H2 热值分别为水煤气10 5MJ Nm3 发生炉煤气5 4MJ Nm3 由于水煤气和发生炉煤气发热值低 而且毒性大 不可以单独作为城市燃气的气源使用 因为一氧化碳是有毒气体 空气中含量为0 1 就会引起中毒 如果含量大于1 就可能致人死亡 3 高炉煤气 是高炉炼铁时产生的尾气 主要成分为CO和N2 热值是4 2MJ Nm3 主要作为炼焦炉的燃料 二 天然气与煤层气 煤气的区别 二者均为天然气 只是状态不同 热值不同 压缩天然气是气态 高压常温 压力一般为20MPa以上 而液化天然气是液态 常压低温 温度一般低于 161 LNG热值要高于CNG热值 三 压缩天然气与液化天然气的异同点 液化天然气主要成分是甲烷 乙烷 要在很低 161 的温度下保存 体积是气态的625倍 液态热值51MJ kg 气态热值42MJ Nm3 而LPG主要成分是丙丁烷和丙丁烯 一般保存温度是 60 体积是气态的250倍 气态热值11000大卡 Nm3 折算液态热值45 6MJ kg 因此 液化天然气热值比液化石油气的热值高 四 液化天然气与液化石油气的区别 天然气用于城市能源消费是最佳选择 参考世界经济发达国家利用天然气的经验 并根据21世纪国家经济发展战略和规划的具体国情 我国近期天然气可利用的技术如下 一 天然气顶替油料用作化工原料和工业燃料a 天然气用于替代油料做合成氨原料全世界约有85 的合成氨和90 的甲醇是以天然气为原料的 而我国仅为20 和25 国内82家大中型化肥厂有20家以油料为主 由于原料成本过高而造成生产长期亏损或不能满负荷运转 若能改为以天然气为原料 可取得更好的效果 b 天然气用于替代炼油工业燃料油按热值计算并考虑燃烧效率 约为1 2m3富含甲烷天然气可顶替1kg油 而被顶替的重油又可以进行深加工 提高炼厂的综合效率 五 天然气近期可利用技术 c 天然气替代石脑油用作炼厂制氢原料天然气是优质的提供氢源的原料 可使炼厂提高轻质油收率5 10 并使产品质量和产品结构得到提高和优化 d 天然气替代油品用作工业窑炉燃料在建材和陶瓷工业中用天然气来替代油料 不仅可以改善操作环境 而且可显著提高产品质量 带来明显的经济效益 二 天然气顶替煤炭用于城市供暖和发电目前世界电力工业的燃料中 天然气占31 12 而我国目前仅有2 9 处于较低水平 天然气发电其热效益比煤发电高22 25 建设投资和操作费用均约为煤电的50 60 而且具有发电机组启动快 即可作为基本负荷 又可用于调峰等优点 三 天然气代替汽油或柴油做车用燃料a 环境污染小排气中的CO减少97 烃类减少72 CO2减少24 NOX减少39 SO2减少90 PM 粉尘 可减少100 b 安全可靠天然气着火点为650 750 比汽油高约260 爆炸极限4 7 15 比汽油的1 6 要高出很多 更不容易燃烧和爆炸 c 性能优于燃油车燃气汽车的发动机磨损少 对设备的腐蚀小 燃烧后结炭少 冷启动和热启动驾驶能力强 气阻小 抗暴性能好 d 经济可行按汽车年行驶里程5万公里计 一辆天然气汽车一年可节约汽油8 10t 可节约燃料1万多元 可减少机油费50 左右 发动机使用寿命可延长2 3倍 大修间隔里程延长2 2 5万公里 车辆改装费半年即可收回 即使投资较高的加气站三年左右也可收回 采用国家法定计量单位 保证计量器具量值与计量标准量值的一致 是天然气流量测量的基本准则 天然气计量主要是流量测量 其单位以体积表示称 体积流量 以质量表示称为 质量计量 体积流量计量单位 符号为m3 h 体积总量计量单位符号为m3 质量流量计量单位 符号为kg h 质量总量计量单位符号为kg或t 上述体积单位按GB1314 77和SY T6143 96规定 天然气的体积流量计量是在压力为101 325kPa 温度为20 这一基准状态下的体积 在国际天然气贸易的情况下 由于各地区气质不同 采用体积单位引起不少纠纷 所以国际上天然气计量是按照能量输送原则 即体积测量和体积发热量的测量合成 计算出天然气的输送能量 计量单位热值 符号为MJ或Mbtu 六 天然气计量 第二部分天然气集输及加气站常识 一 天然气矿场集输从气井和油井生产出来的天然气 通过采气管线输送到处理站的过程 二 天然气净化处理是指脱除天然气中常含有的有机硫化物等酸性气体和硫化氢 二氧化碳以及水分的过程 一般要进行三脱处理 脱烃 冷凝分离法 脱水 分子筛吸附法 脱酸性气 醇胺吸附法 三 天然气输送方法a 液化运输 LNG是天然气经净化处理后 通过低温冷却而成的液态产物 温度为 162 体积缩小1 625 用专用轮船或槽车运输的方式 b 压缩运输 CNG是将净化处理后天然气压缩增压到20Mpa以上 用槽车或瓶装的运输方式 c 管道输送 用管道把净化处理后天然气输送到目的地的运输方式 四 长距离输气管道是连接天然气产地与消费地的运输通道 所输送的介质一般是经过净化处理的 符合管输气质要求的商品天然气 又叫干线输气管道 五 长距离输气管道特点距离长 管径大 压力高 输量大 六 长距离输气管道组成一般由干线输气管段 首站 压气站 中间接收站 中间分输站 清管站 截阀室 城市门站等组成 其主要功能如下 首站 是对进入管线的天然气进行分离调压和计量 同时还具有气质检测控制和发送清管球的功能 压气站 是给气体增压 从而维持所要求的输气流量 中间接收站 是收集管道沿线的支线或气源的来气 设有天然气调压计量装置 中间分输站 是向管道沿线的支线或用户供气 设有天然气调压计量装置 清管站 是发送 接收清管器 一般两个清管站在100 150Km左右 设有分离器及排污装置 截阀室 是为了及时进行事故抢修 防止事故扩大而设置的 城市门站 也叫末站 具有分离 调压 计量的功能 可直接向城市输配气管网供气 七 天然气加气站概念天然气加气站是指以压缩天然气 CNG 形式向天然气汽车 NGV 和大型CNG子站车提供燃料的场所 天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理 处去气中的硫份和水份 再由压缩机组将压力由0 1 1 0MPa压缩到20MPa 最后通过售气机给车辆加气 八 加气站分类根据站区现场或附近是否有管线天然气 可分为常规站 母站和子站 1 常规站 常规站是建在有天然气管线能过的地方 从天然气管线直接取气 进站压力0 4MPa 天然气经过脱硫 脱水等工艺 进入压缩机进行压缩 经过压缩后压力为20MPa 然后进售气机给车辆加气 通常常规加气量一般在600 1000m3 h之间2 母站 母站是尚未铺设输气管道或者虽有管道但建常规站困难的地方 从天然气线管线直接取气 进站压力1 1 5MPa 经过脱硫 脱水等工艺 进入压缩机进行压缩 然后经过储气罐 20MPa 的拖车运输到子站给汽车加气 母站多建在城市门站附近 母站加气量在2500 4000m3 h之间 CNG母站对压缩机最终排气温度指标要求比较高 高压气冷却效果必须好 这样才能保证CNG拖车充气数量 3 子站 子站建在加气站周围没有天然气管线的地方 通过子站运转车从母站运来的天然气给天然气汽车加气 分为4种类型 a 常规子站一般配有小型压缩机和储气瓶组 用压缩机将运转车内的低压气体升压后 转存在储气瓶组内或直接给天然气汽车加气 b 液压子站利用液压油