燃气分类与质量标准PPT课件.ppt

城市燃气分类与质量标准 中国石油管道学院贺红萍 1 燃气是由多种可燃与不可燃的单一气体组成的混合气体 可燃气体组成有CmHn H2和CO 不可燃气体组成分有CO2 N2和O2等 对供城市使用的城市燃气 是有一定质量标准要求的 在我国作为城市燃气的主要气源有人工煤气 天然气 液化石油气和生物气四大类 2 一 按气源分类这是一种以燃气的起源或其生产方式来进行分类的方法 一般把燃气分成天然气和人工燃气两大类 液化石油气和生物气则由于其气源和输配方式的特殊性 习惯上各另列一类 一 天然气天然气是指埋藏在地下的可燃气体 它包括气田气 凝析气田气 石油伴生气和煤矿矿井气四种 3 二 人工燃气人工燃气是指从固体或液体燃料加工所产生的可燃气体 根据制气原料和加工方式的不同可分为以下几种 1 干馏煤气2 气化煤气3 油制气4 高炉煤气和转炉煤气 4 三 液化石油气液化石油气 LPG 有两个来源 在油气田 它是在冷却 加压工段中分离回收的产品 在炼油厂 它是炼油过程中的一种副产品 一般分为蒸馏 热裂解 催化裂化 催化重整和焦化等五种 它是我国城市燃气的重要气源之一 5 四 生物气各种有机物质 如 蛋白质 纤维素 脂肪 淀粉等 在隔绝空气的条件下发酵 并在微生物 主要是甲烷细菌 厌氧性细菌 作用下产生的可燃气体称为生物气或沼气 生物气的主要成分为50 70 的CH4 30 40 的CO2 还含有少量的H2 CO NH3 H2S和高分子烃类等 一般热值约为20MJ Nm3 6 二 按热值 calorificvalue 分类燃气按热值的习惯上可分为高热值燃气 HCVgas 中等热值燃气 MCV gas 和低热值燃气 LCVgas 高热值燃气 HVCgas 是指热值在30MJ Nm3以上的燃气 如天然气 液化石油气和部分油制气等 中等热值燃气 MCVgas 是指热值在13 30MJ Nm3的燃气 如干馏煤气等 气化煤气多属于低热值燃气 LCVgas 热值一般低于13MJ Nm3 7 三 按燃烧特性分类这是一种按华白数W和燃烧势CP对燃气进行分类的方法 燃气的热值 相对密度 燃烧速度 即火焰传播速度 是影响其燃烧特性的主要参数 当燃具喷嘴前后压力不变 燃具热负荷与燃气热值成正比 与燃气对空气的相对密度平方根成反比 即 华白数 可见华白数是与热值和相对密度有关的一个综合指数 是是衡量燃具热负荷大小的特性参数 也是燃具设计或选用燃具的重要依据 因此 英国 法国 前苏联等许多国家都按华白数对燃气进行分类 8 当燃气的组分和性质变化较大 或者掺入的燃气与原来的燃气性质相差较远时 燃气的燃烧速度会发生较大的变化 仅用华白数分类已不能满足设计需要 因而又提出燃烧势CP 又称燃烧速度指数 这个判定指标 它反映了燃气燃烧火焰产生离焰 黄焰 回火和不完全燃烧的倾向性 是一项反映燃气燃烧稳定状况的综合指标 能更全面地判断燃气的燃烧特性 9 城市燃气是供给城市居民生活 商业 工业企业生产 采暖等作燃料用的 在燃气的输配 储存 应用的过程中 为了保质城市燃气系统和用户的安全 减少腐蚀 堵塞和损失 减少对环境的污染 保障系统的经济合理性 城市燃气必须具有一定的质量指标并保持其质量的相对稳定 10 一 城市燃气中的主要杂质1 燃气中的硫化物分为无机硫和有机硫 无机硫化物主要是H2S 有机硫化物有硫醇 CH3SH C2H5SH 二硫化碳 CS2 硫醚 CH3SCH3 硫氧化碳 COS 噻吩 C4H4S 等 燃气中的硫化物大部分为无机硫 H2S及其与氧反应生成的S02都具有强烈的刺激性气味 对人的眼粘膜和呼吸道有损害作用 对管道和设备更为有害 11 有机硫对燃气灶具腐蚀有两种情况 一种是燃气在燃具内部和高温金属表面接触后 有机硫分解生成硫化氢造成腐蚀 另一种是燃气燃烧后生成二氧化硫和三氧化硫造成腐蚀 前者常发生在点火器 火嘴等高温部位 由于腐蚀物的堵塞引起点火不良等故障 后者因二氧化硫溶于燃烧产物中的水分 并在设备低温部位的金属表面上冷凝下来 而发生腐蚀 C02也是腐蚀剂 当与H2S 水分同时存在时 对管道和设备更为有害 12 2 水分水在适当的条件下能与某些烃类生成结晶水合物 水化物会缩小管道的流通断面 甚至造成管道 阀门 仪表等堵塞 水和水蒸气还能加剧02 H2S S02与管道 阀门及燃气用具的金属之间的化学反应 造成金属腐蚀 特别是水蒸气冷凝 并在管道和管件内壁形成水膜时的腐蚀更为严重 13 3 焦油和灰尘人工燃气中通常含有焦油和灰尘 其危害是堵塞管道和用气设备 如阀门开关失灵 压缩机咬缸 管道堵塞等 天然气中的灰尘是氧化铁和硫化铁尘粒 是由管道腐蚀而产生的 输送天然气过程中由于灰尘所引起的故障 多发生在远离气源的用户端 干馏煤气中焦油和灰尘含量较高时 所引起的故障多发生在煤气厂内部或离煤气厂不远的管道内 14 4 萘萘俗称 白片 在干馏煤气中含量较多 由于煤气出厂时温度较高 萘呈气态 随煤气一起输出 当气温下降 特别是冬季气温骤降时 处于饱和状态的气态荼便开始结晶析出 极易堵塞管道 设备 造成供应不良与中断事故 夏 冬季萘的含量明显不一样 15 5 一氧化碳人工燃气特别是发生炉煤气中含有C0较多 CO虽是可燃成分 但它有剧毒 会引起人们头痛和呕吐 甚至危及生命 所以城市燃气中一般规定其含量不能超过10 体积比 16 6 氧化氮燃烧产物中的氧化氮对人体也是有害的 空气中含有0 01 体积的氧化氮时 短时间呼吸后 支气管会受刺激 长时间呼吸会危及生命 二氧化氮与二烯烃 丁二烯 环戊二烯等能发生反应 再经聚合而形成一氧化氮胶质 它容易沉积 造成堵塞 如胶质附着在调压器内 将使调压器动作失灵 造成不良后果 17 7 氨干馏煤气中常含有氨 它对管道 设备有腐蚀作用 氨燃烧后产生的N0 NO2等有害气体 对人体也有害 但氨能对硫化物产生的酸类物质起中和作用 所以城市燃气输配系统中含有微量氨 是有利于保护金属的 18 8 二烯烃从炼油厂制得的液化石油气中常含有二烯烃 它在70 左右时便可开始强烈聚合 形成高分子胶状固体聚合物 如当含有二烯烃的液化石油气气化时 在气化装置的加热面上可能生成固体聚合物 而使气化装置在很短时间内就不能进行正常工作 19 9 C2H6和C2H4由于C2H6和C2H4的饱和蒸气压较C3H8和C3H6的为高 而液化石油气的容器大多数是按纯烷设计的 所以应对液化石油气中的C2H6和C2H4含量加以限制 20 10 C5及C5以上的烃组分C5和C5以上的组分沸点较高 在常温下呈液态 在储运过程中容易凝析出来 而留存在容器内 故称之为残液 残液量大会增加用户更换气瓶的次数 增加运输量 同时也容易造成管道 设备 燃烧器的堵塞 增加输送阻力 因而对其含量也应加以限制 21 二 城市燃气的质量要求为了保证燃气用具在其允许的适应范围内工作 提高燃气的标准化水平 便于用户对各种不同燃具的选用和维修 便于燃气用具产品的国内外流通等 城市燃气质量指标应符合下列要求 1 城市燃气 应按基准气 的发热量和组分的波动应符合城市燃气互换的要求 2 城市燃气偏离基准气的波动范围宜符合现行的国家标准中的规定 并应适当留有余地 22 一 商品天然气的质量指标关于商品天然气质量指标 国际标准化组织于1998年通过了一项导则性标准 ISO13686 1998 天然气品质指标 将商品天然气的质量指标分为三个方面 一是气体组成 包括大量组分 少量组分及微量组分 二是物理性质 包括热值 华白数 相对密度 压缩系数及露点 三是其它性质 无水 液态烃及固体颗粒等 它仅指出了应予考虑的指标及相应的检测方法 但对各项指标并未作出具体的定量规定 各国均从天然气的主导用途出发 兼顾安全卫生 环境保护和经济效益等三方面因素 分别制定出适合本国国情的天然气质量标准或条例 它们之间是自然存在着差别 23 我国曾于1998年发布了一项规定商品天然气质量指标的石油行业标准SY7514 88 见表1 新的天然气国家质量标准 GB17820 99 示于表2 表1GB7514 88天然气质量指标 10 1 325kpa 20 24 表2GB17820天然气的技术指标 101 325kpa 20 由此可见 新标准是强制性的 与SY7514 88相比 取消了四类气 提高了对一类气 二类气总硫含量的要求 对水露点有了指标限制 显著提高了质量要求 总之 按照新的国家标准执行的一类气气质已达到国际先进水平 二类气气质则达国际一般水平 至于三类气 这属于应对国情的一种过渡性标准 25 二 炼油厂生产的液化石油气的质量标准炼油厂生产的液化石油气的质量指标见表3表3液化石油气的质量指标 26 三 人工燃气的质量指标人工燃气的质量指标见表4表4人工燃气质量指标 101 325kpa 0 27 二 加臭由于从干线输气管道来的天然气是经过净化后的天然气 很少和不含硫化氢 因此天然气无特殊的气味 又由于城市输配系统及用户管道 管网连接复杂 运行中有可能出现漏气现象 为了方便发觉漏气 及时修护处理 确保用气安全 在无味燃气中需要加入一定浓度的臭味剂 28 一 燃气中含臭剂量的要求城市燃气应具有可以觉察的臭味 无臭味或臭味不足的燃气应加臭 其加臭程度应符合下列要求 1 无毒燃气 一般指不含有CO HCN等有毒成分的燃气 如天然气 液化石油气等 泄漏到空气中 浓度达到爆炸下限的20 时 应能察觉 2 有毒燃气 一般指含有CO HNC等有毒成分的燃气 泄漏到空气中 达到对人体允许的有害的浓度时 应能察觉 对于以CO为有毒成分的燃气 空气中CO含量达到0 02 体积分数 时 应能察觉 29 实践表明 当短期利用加臭剂寻找地下管道的漏气点时 加臭剂的加入量可以增加至正常使用量的10倍 新管线投入使用的最初阶段 加臭剂的加入量应比正常使用最高2 3倍 冬季耗用量大于夏季 一般为正常耗用量的1 5 2倍 30 二 臭味剂的特性 1 臭味剂应具有良好的稳定性 与燃气混合在一起后应具有特殊的臭味 且要与一般气味 如厨房油味 化妆品气味等 有明显区别 2 臭味剂应具有一定的挥发性 在管道运行温度下不冷凝 3 臭味剂的土壤透过性良好 4 臭味剂不应对人体 管道或与其它接触的材料有害 5 臭味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 6 臭味剂溶解于水的程度不应大于2 5 质量分数 7 臭味剂应有在空气中能察觉的加臭剂含量指标 8 价格低廉 31 臭味剂多为四氢噻吩和硫醇类物质 硫醇曾是使用较多的臭味剂 以乙硫醇为代表 它具有洋葱腐败味 其毒性与硫化氢基本相同 四氢噻吩具有煤制气臭味 无毒 无腐蚀性 其衰减量仅为乙硫醇的1 2 故目前对天然气普遍采用四氢噻吩 但四氢噻吩的价格比乙硫醇高 32 三 加臭强度及加臭剂量臭味的强度等级国际上燃气行业一般采用Sales等级 是按嗅觉的下列浓度分级的 0级 没有臭味0 5级 极微小的臭味 可感点的开端 1级 弱臭味 2级 臭味一般 可由一个身体健康状况正常且嗅觉能力一般的人识别 相当于报警或安全浓度 3级 臭味强 4级 臭味非常强 5级 最强烈的臭味 是感觉的最高极限 超过这一级 嗅觉上臭味不再有增强的感觉 33 无毒燃气天然气加臭剂量可参考以下规定 比利时 加臭剂为四氢噻吩 THT 18 20mg m3法国 加臭剂为四氢噻吩 THT 低热值天然气加20mg m3 高热值天然气加25mg m3 当燃气中硫醇总量大于5mg m3时 可以不加臭 德国 加臭剂为四氢噻吩 THT 17 5mg m3 加臭剂为硫醇 TBH 4 9mg m3 英国 加臭剂为硫醇 硫醚混合物 BE 荷兰 加臭剂为四氢噻吩 THT 18mg m3北京 加臭剂为四氢噻吩 THT 18mg m3齐齐哈尔 加臭剂为四氢噻吩 THT 16 20mg m3根据上述国内外加臭剂用量情况 对于爆炸下限为5 的天然气 取加臭剂用量不宜小于20mg m3 34 四 加臭装置臭味剂是通过加臭装置添入气体中的 按臭味剂的蒸发方式 加臭装置置可分为滴入式和吸收式两类 滴入式加臭装置 是将液体加臭剂以单独的液滴或细液或细液流的状态放入燃气管道中 在此蒸发并与燃气流混合 由于液滴或细滴的蒸发表面很小 因此所采用的臭味剂应具有较大的蒸汽压 吸收式加臭装置 则是使部分燃气进入加臭装置中 在其中被蒸发的加臭剂饱和 然后再使这部分含有饱和加臭剂的燃气进入主管道 与未加臭的燃气混合 35 滴入式常用于输气量不很大的储配站 图1和2给出了滴入式添味器的示意图 其原理大致相同 1 加臭剂罐 2 过滤器 3 浮子 4 浮子箱 5 8连接管 6 小孔板 7 观察孔 9 孔板 10 输气管 11 手摇泵 12储气罐 36 图2滴入式加臭装置 二 1 加臭剂储槽 2 液位计 3 压力平衡管 4 加臭剂充填管 5 观察管 6 针形阀 7 池出管 8 阀门 9 燃气管道