城市燃气概述

城市燃气概述城市燃气概述 城市燃气是从城市 乡镇或居民点中的地区性气源点 通 过输配系统供给居民生活 商业 工业企业生产 采暖通风和 空调等各类用户公用性质的 且符合国家规范燃气质量要求的 可燃气体 一般包括人工煤气 天然气 液化石油气 燃气通 常由许多单一气体混合而成 其组分主要是可燃气体 同时也 含有一些不可燃气体 可燃气体主要有碳氢化合物 氢及一氧 化碳等 不可燃气体主要有氮气 二氧化碳及氧气等 此外 燃气中还含有少量的混杂气体及其他杂质 例如水蒸气 氨 硫化氢 萘 焦油和灰尘等 一 燃气分类一 燃气分类 实际工程中 我国燃气一般按其成因不同分为三大类 即常用 的天然气 人工煤气 液化石油气 另外随着技术进步 许多 新型的城市燃气也不断得到开发和应用 1 天然气 天然气是指通过生物化学作用及地质变质作用 在不同地质条 件下生成 运移 在一定压力下储集的可燃气体 按形成条件 不同 可分为气田气 石油伴生气 凝析气田气 煤成气 矿 井气等 是由低分子碳氢化合物组成的混合气体 主要成分是 甲烷 ch4 安全性相对较高 按照来源可分为如下三种 1 气田气产自天然气田中的天然气称气田气 在地层压力作 用下燃气有很高的压力 往往达到 1 10mpa 甲烷含量约 80 98 还含有乙烷 丙烷 丁烷等烃类物质和二氧化碳 硫化氢 氮气等非烃类物质 其低热值约 36mj m3 标准状态下 如我国四川的天然气属于这一类 ch4 含量 90 以上 热值 33 36mj m3 2 石油伴生气石油伴生气是石油开采过程中析出的气体 在 分离器中由于压力降低而进一步析出 它包括气顶气和溶解气 两类 石油伴生气的特征是乙烷和乙烷以上的烃类含量一般较 高 所以热值较高 其低热值约 48mj m3 标准状态下 华北 油田 大庆油田生产的天然气都是石油伴生气 如大庆石油伴 生气 ch4 含量 80 其他烷烃含量 15 热值约 42mj m3 3 煤层气也称为煤田气 是成煤过程中所产生并聚集在合适 地质构造中的可燃气体 其主要组分为甲烷 同时含有少量二 氧化碳等气体 热值约 40mj m3 标准状态下 4 矿井气矿井气也称为矿井瓦斯 是从煤矿矿井中抽出的可 燃气体 一般是当煤采掘后形成自由空间时 煤层伴生气移动 到该空间 与空气混合形成矿井气 其组分中甲烷含量 30 55 氮 30 55 氧 5 10 二氧化碳 4 7 由于 含氮量很高 所以热值较低 其热值约 12 20mj m3 标准状态 下 抚顺 鹤壁等矿区城镇将矿井气作为城市燃气使用已多年 如抚顺煤矿矿井气 ch4 含量 30 55 热值 12 19mj m3 2 人工煤气 以固体 液体或气体 包括煤 重油 轻油 液体石油气 天然 气等 为原料经转化制得的 且符合现行国家标准 人工煤气 gb 13612 质量要求的可燃气体 按制气原料和方法分 主要 有干馏煤气 气化煤气 油制气和高炉煤气等 人工煤气又简 称为煤气 1 干馏煤气以煤为原料 用焦炉或直立式炭化炉等进行干馏 所获得的可燃气体称为干馏煤气 其中高温干馏煤气是煤在 1ooo 左右隔绝空气加热产出的 在冶金行业作为生产焦炭时 的副产煤气 主要成分是甲烷和氢气 用于工业炉窑或其他工 厂低热值煤气混合使用 也可作城市煤气的气源 焦炉煤气甲 烷和氢含量高 氢含量接近 60 有相当数量甲烷含量在 20 以 上 还含有少量一氧化碳 约占 8 左右 其低热值约 16 7mj m3 连续式直立炭化炉煤气是干馏煤气与部分水煤气形成的混合气 体 其组成以氢为主 约占 55 左右 一氧化碳和甲烷分别占 17 18 其低热值约为 15mj m3 2 气化煤气以固体燃料为原料 在气化炉中通入气化剂 在 高温条件下经气化反应而得到的可燃气体 称为气化煤气 主 要组分为一氧化碳和氢气 按所采用的气化剂的不同 又可分 为如下 3 种 空气气化煤气以空气为气化剂 主要成分是一氧化碳和氮气 水煤气以水蒸气为气化剂 采用空气和水蒸气分阶段吹入发 生炉而得到 主要成分是一氧化碳和氢气 混合发生炉煤气以空气和水蒸气混合气体作为气化剂而生产 的煤气 也简称发生炉煤气 其可燃成分有一氧化碳 氢气 甲烷及少量的重碳氢化合物 它克服了空气煤气和水煤气的气 化效率低和耗热 散热大的缺点 提高了热效率 因而被广泛 应用于工业生产 煤在常压下 经气化所得的发生炉煤气 其组成中氮气含量在 50 以上 其次为一氧化碳和氢 其低热值为 10mj m3 标准状 态下 在 2 0 3 0mpa 的压力下 用纯氧和水蒸气作气化剂制得的气 化煤气 称为蒸气一氧气煤气 其组成中氢含量超 70 并含 相当数量的甲烷 15 以上 其低热值约为 15mj m3 标准状态 下 3 油制气以石脑油或重油为原料 经热加工制取的可燃气体 称为油制气 依制取加工方法不同 可分为热裂解气 蓄热催 化裂解气和部分氧化油制气 主要成分为 cmhn ch4 h2 热 值 13 46mj m3 其制气工艺为将原料油喷入充满水蒸气的蓄热反应器内 使油 受热裂解而制得的燃气为热裂解油制气 其组成以氢及甲烷为 主 并含有相当数量的乙烯 其低热值约为 35mj m3 标准状态 下 在有催化剂存在的条件下 使原料油进行催化裂解反应而 制得的燃气称为催化裂解油制气 其组成以氢为主 并含有相 当数量的甲烷和一氧化碳 其低热值约为 17mj m3 标准状态下 将原料油 蒸汽和氧气混合 在较高温度下发生部分氧化反应 而制成的燃气称为部分氧化油制气 其组成以氢和一氧化碳为 主 低热值约为 10mj m3 标准状态下 4 高炉煤气高炉煤气是炼铁时产生的副产气 主要组分是一 氧化碳和氮气 低热值约为 3 8 4 2mj m3 标准状态下 高 炉气可以作为焦炉的加热煤气 也可用作锅炉的燃料或与干馏 煤气掺混用于冶金工业的加热工艺 3 液化石油气 也称 lpg liquefied petroleum gas 由天然气系或石油气系 的碳氢化合物在常温下加压分离的可燃物 是开采和炼制石油 过程中的副产品 天然气系的液化石油气 主要组分有丙烷 丙烯 正 异丁烷和正 异丁烯等石蜡系碳氢化合物 此外尚 有少量戊烷及其他杂质 石油气系的液化石油气 主要成分除 丙烷与丁烷外 还含有丙烯 丁烯等烯系碳氢化合物 气态液 化石油气热值为 93mj m3 标准状态下 左右 液态液化 1 沼气各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵 在微生物作 用下经生化作用产生的可燃气体称为沼气 亦称生物气 其主 要组分为甲烷和二氧化碳 还有少量氮和一氧化谈 热值为 46mj kg 左右 2 轻烃燃气轻烃燃气的原料与天然气 液化石油气同属烷烃 类石油产品 其主要成分为戊烷 c5h12 己烷 c6h14 由于 戊烷 己烷在常温常压状态下呈液态 因此轻烃燃气在常温常 压状态下也是液态 在使用时 轻烃燃气经气化设备以物理方 式进行气化并按一定比率与空气混合 便可产生可燃烧的气体 再通过管网输送到用户的燃烧器具供给使用 轻烃燃气的制气原料来源十分广泛 主要来源于油 气 田 炼 油厂 溶剂油厂 石油化工厂 天然气净化厂等 3 二甲醚二甲醚又称甲醚 简称 dme 分子式 c2h6o 二甲 醚在常压下是一种无色气体 具有轻微醚香味 传统上 二甲 醚主要用于气雾制品喷射剂 氟利昂替代制冷剂 溶剂等 另 外也可用于化学品合成 用途比较广泛 20 时 二甲醚的蒸气压力约为 0 5mpa 二甲醚的饱和蒸气压 低于液化石油气 燃烧性能好 热效率高 燃烧过程中无残渣 无黑烟 co no 排量低 二甲醚还可掺入液化石油气 煤气或 天然气混烧并能提高热值 此外 燃气通常还按燃气压力 表压 来划分 压力单位 mpa 工业管道工程施工及验收规范 规定 低压 0 p 1 6 中压 1 6 p 10 高压 p 10 城镇燃气设计规范 规定 低压 p 0 01 中压 b 0 01 p 0 2 中压 a 0 2 p 0 4 次高压 b 0 4 p 0 8 次高压 a 0 8 p 1 6 高压 b 1 6 p 2 5 高压 a 2 5 p 4 0 工业企业煤气安全规程 编制说明中提出工厂煤气按压力分 类做如下划分 低压 p 0 1 中压 0 1 p 0 8 高压 p 0 8 二 燃气单一组分气体性质二 燃气单一组分气体性质 燃气中常见的单一气体的性质如下所述 1 氢气 h2 无色无臭气体 相对分子质量 2 016 密度 0 0899kg m3 相对密度 0 069 难溶于水 热值 2578kcal m3 爆炸极限范围 20 常压 4 0 75 9 着火 温度 580 590 2 甲烷 ch4 无色气体 微有恶臭 相对分子质量 16 04 密度 0 7174kg m3 相对密度 0 5548 难溶于水 热值 8576kcal m3 爆炸范围 20 常压 5 0 15 0 着火温度 650 750 浓度达 10 以上时 有窒息性毒性 3 乙烷 c2h6 无色无臭气体 相对分子质量 30 07 密度 1 3553kg m3 相对密度 1 048 热值 15381kcal m3 爆炸范围 20 常压 2 9 13 0 着火温度 520 630 4 一氧化碳 co 无色无臭 或几乎无臭 气体 相对分子质量 28 0104 密度 1 2506kg m3 相对密度 0 9671 热值 3020kcal m3 爆炸范围 20 常压 12 5 74 2 着火温度 644 653 火焰呈红色 有剧毒性 属血液性窒息性气体 5 硫化氢 h2s 无色气体 有臭鸡蛋气味 相对分子质量 34 076 密度 1 5363kg m3 相对密度 1 188 易溶于水 有腐 蚀性 热值 5585kcal m3 爆炸范围 20 常压 4 3 45 5 着火温度 364 有剧毒性 空气中浓度 0 10 时可致死 6 二氧化碳 c02 无色略有气味气体 相对分子质量 44 0098 密度 1 977kg m3 相对密度 1 5289 易溶于水 有 腐蚀性 空气中浓度为 162mg l 时可致死 一些常用气体的物理化学特性见表 1 1 表表 1 11 1 一些常用气体的物理化学特性一些常用气体的物理化学特性 0 101324 72pa 爆炸极限 常压 20 气体分子式相对分子质量 密度 kg m3 相对密 度 s 空 气 1 最低着火 温度 热值 ql kcal m3 下上 氢 h22 01600 08990 069540025784 075 9 一氧化碳 co28 01041 25060 9671605302012 574 2 甲烷 ch416 04300 71740 554854085765 015 0 乙炔 c2h226 03601 17090 9058335134922 580 0 乙烯 c2h428 05401 26050 9748425142072 734 0 乙烷 c2h630 07001 35631 048515153812 913 0 丙烯 c3h642 08101 91361 479460209392 011 7 丙烷 c3h844 09702 01021 554450222712 19 5 丁烯 c4h856 10802 54682 008385281111 610 0 正丁烷 n c4h1058 12402 70302 090365295331 58 5 异丁烷 i c4h1058 12402 69122 081460293441 8