气体燃料——天然气和液化石油气

1、气体燃料自然气和液化石油气 一、自然气和液化石油气的资源状况 自然气(英文缩写ng)是一种高效、洁净、价廉的工业和民用燃料和化工原料。截止到1994年底，全世界探明的自然气可采储量为140万亿立方米，1994年自然气产量为本和中东的沙特阿拉伯、科威特等国。这对lpg的使用分布有确定的作用。 二、自然气和液化石油气的物化特性 自然气的主要成分是甲烷，其分子式为ch4。自然气分为气田气和油田伴生气，其成分示例见表2-3。 表2-3各种自然气成分 (单位：%) 名称 ch4 c3h6 c3h8 c4h10 cmhn h2 h2s c02 n2 气田自然气(四川) 97.20 0.70 o.20 o.

2、10 0.10 1.o o.70 油田自然气(四川) 88.59 6.06 2.02 1.54 0.06 0.07 0.2 1.46 大庆自然气 91.05 1.64 2.70 2.23 1.09 液化石油气，实际上是由含三个或四个碳原子的烃类如丙烷(c3h8)、丙烯(c3h6)、丁烷(c4h10)、丁烯(c4h8)为主的一种混合物，分为油气田和炼油厂液化石油气。表2-4是我国几个地区炼油厂的液化石油气的成分。 表2-4液化石油气主要成分 (单位：%) 地区 c3h8 c3h6 c4h10 c4h8 c2h6+c2h4 其它 南京石油化工厂 18.17 23.06 29.04 26.45 1.

3、28 2.o 大庆炼油厂 13.60 50.90 31.80 o.20 3.5 锦州石油六厂 8.50 24.50 23.90 33.40 1.30 8.4 值得留意的是，炼油厂产的液化石油气由于含有大量的烯烃，不适于直接做汽车燃料，由于烯烃类为不饱合烃，燃烧后结胶，积碳严峻，对汽车发动机的火花塞、气门、活塞环等零件有较大的损坏作用，因而影响其使用寿命。油气田产的液化石油气主要由丙、丁烷构成，可直接用做汽车燃料。表2-5和表2-6是中国石油自然气总公司制定的汽车用压缩自然气和汽车用液化石油气技术要求的行业标准。表27是自然气和液化石油气中最主要成分与汽油的物化特性对比。 上一页1 2下一页 表

4、2-5 汽车用压缩自然气技术要求 项目 质量指标 试验方法 高位发热量/(mjm-3) 31.4 gb/t 11062 硫化氢(hs)含量/(mgm-3) 20 gb/t 11060.1或gb/t 11060.2 总硫(以硫计)含量/(mgm-3) 270 gb/t 11061 二氧化碳(co2)含量(v/v)/% 3.0 sy/t 7506 水露点 低于最高操作压力下最低环境温度5 sy/t 7507(计算确定) 注：1.为确保压缩自然气的使用平安，压缩自然气应有特殊气味，必要时加入适量加臭剂，保证自然气的浓度在空气中达到爆炸下限的20%前能被察觉。 2.气体体积为在101.325kpa，2

5、0状态下的体积 表2-6 汽车用液化石油气技术要求 项目 质量指标 试验方法 车用丙烷 车用丙丁烷混合物 37.8蒸气压(表压)/kpa不大于 1430 1430 gb/t 6 602 组分/% 丙烷 不小于 丁烷及以上组分不大于 戊烷及以上组分不大于 丙烯 不大于 2.5 5 60 2 5 sh/t 0230 残留物/ml 100ml蒸发残留物，不大于 油渍观看 0.05 通过 0.05 通过 sy/t 7509 密度(20或15)/(kgm-1) 实测 实测 sh/t 0221 铜片腐蚀/级 不大于 1 1 sh/t 0232 总硫含量/10-6 不大于 123 140 sy/t 7508

6、 游离水 无 无 目测 注： 蒸气压允许用gb/t 12576方法计算，但在仲裁时必需用gb/t 6602测定。 密度允许用gb/t 12576方法计算，但在仲裁时必需用sh/t 0221测定 燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得的热量。由于燃料燃烧产物中的h2o在冷凝过程中放出的潜热，包括在量热计所测的数值中，所以测出的数值称为高热值。这部分潜热在发动机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热值中减去，把燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量称为低热值。在计算自然气(液化石油气)燃料的发热量时要按低热值计算。各种烃的低热值均可在有关资料中查得。单位质量气态烃所测得的热值相差不太多。ch4的热

7、值稍多些，随着碳数的增加热值略有削减。由于气体燃料用容积作单位便于计量，而碳数少的烃比重小，所以按单位体积计量的热值就比较低。 气体燃料是各种轻烃的混合物，所以自然气的热值可以用下式计算： hu=rihui/1oo 式中hu自然气的低热值(kj/m3)； hui第i个可燃组分的低热值(kj/m3)； ri第i个可燃组分的容积(或摩尔)百分数(%)。 由于各个自然气燃料的产地、气候等的条件不同，因此气体燃料的成分有确定的变化，利用上式可以计算出总的气体燃料的低热值。 三、自然气、液化石油气的燃料特点 自然气和液化石油气做为内燃机燃料有以f特点： (1) 自然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油，

8、但理论混合气热值要比汽油低甲烷含量愈高，相差越大，纯甲烷理论混合气热值比汽油低10%左右；液化石油气界于自然气和汽油之间。 (2) 抗爆震性能高自然气的主要成分是甲烷，甲烷的争辩法辛烷值为130，具有高的抗爆震性能。据国外争辩：燃用自然气的专用型发动机应接受的合理压缩比为12，允许压缩比可达15，具有接受提高压缩比的方法，从而大幅度提高汽车的动力性、经济性的潜力。液化石油气的辛烷值在100110范围内。 (3) 混合气发火界限宽自然气与空气混合后的工作混合气具有很宽的发火界限。其过量空气系数的变化范围为0.61.8，可在大范围内转变混合比供应不同成分的混合气。通过接受淡薄燃烧技术，可进一步提高汽车的经济性和环保效益。 (4) 自然气和液化石油气比汽油着火温度高，火焰传播速度慢，因此需要较高的点火能量。 (5) 自然气和液化石油气是比汽油更“清洁”的燃料由于自然气和液化石油气燃烧温度低，nox生成少；与空气同为气相，混合均匀，燃烧较完全，co和微粒的排放极低。接受自然气一柴油双燃