燃气基础知识

燃气基础知识重庆燃气曾令基一.燃气及其分类人们使用的燃料按物态可分为固态燃料、液态燃料、气体燃料三大类。气体燃料归属于燃气之本。1、什么是燃气(1)广义定义凡是能燃烧的气体物质都叫做燃气。(2)狭义即专用定义专门用来作燃料并满足一定技术条件的可燃气体物质叫燃气，或者说：专门用于通过燃烧将其化学能转换成热能为人们所利用的气体物质叫燃气，如天然气，人工煤制气等。燃气专业上所讲的“燃气”就是指的这种可燃气体。2.燃气的种类(1)人工燃气应用一定的原料，通过人为加工制造出来的燃气叫人工燃气。Q干馏煤气煤在焦炉或直立碳化炉中进行干馏所获得的可燃气体叫干馏煤气。所谓“干馏”，就是煤在隔绝空气的条件下加强热，使其分解的工艺过程。干馏煤气有效成分主要是氢气，占60%左右和甲烷占20%左右，此外还含有一氧化碳。干馏煤气热值一般在17MJ/m3左右。干馏煤气工艺成熟，制气历史较长，是目前使用人工煤气的主要气种。Q气化煤气发生炉煤气两段炉式完全气化气Q油制气热裂解气催化裂解气(2)天然气Q什么是天然气从广义上讲，天然气指凡天然形成的气体物质，都叫天然气，如现在每家每户烧的天然气，还有人们呼吸的空气(氧气)，都是“天然气”。从狭义的角度，“天然气”已成为一个专用名词，即指天然形成的可作燃料使用的可燃气体叫天然气。燃气专业上所指的“天然气”就是这种天然气。Q天然气的生成，有“有机生成说”和“无机生成说”两种截然不同的学说。1)按有机生成说，天然气是数千万年前地球上的动物、植物、微生物机体随泥沙和其它沉积物沉积于海洋湖泊水底，天长日久，沉积物越积越厚，从数百米到数千米甚至上万米。沉积物中生物体的有机质，在这数千至上万米地层深处，处于高温、高压和缺氧的还原环境之中，在压力、热力、射线、细菌微生物和催化剂作用和地质作用下经过数千万年极其漫长的地质年代，发生复杂的生物、理物、化学生油气反应。在此过程中经历生物化学生气、热催化生油、热裂化生凝析气和深部高温生气演化阶段，有机质从未成熟到成熟，到高成熟，到过成熟，有机质逐渐演化成天然气。有机生存说经过近百年的石油天然气勘探开发实践得到相当程度的验证，是比较成熟的，既有科学理论，又有实践依据，因而它占据了主导地位2）无机生存说还仅是一种假说，理论不成熟，又没得到实践证实。Q天然气的种类各地气田，虽然产出的都是天然气，但由于它们所处地理、地质条件一不样，气田之间有差别，产出的天然气也应各具特征。通常，产天然气气田分成四种类型，因而产出的天然气也可以分成四种类型。1） 气田气有一种气田只产天然气，地质学上叫纯气田。由纯气田产出的天然气叫气田气，也叫纯天然气。气田气中甲烷（CH）含量在80%—90%以上。四川盆地气田气甲烷含量在95%左右，气田4气中乙烷、丁烷含量很少，戊烷以上的重烃更微了。气田气低热值为36MJ/m3左右。2） 凝析气田气所谓“凝析气田”，与纯气田不同，它是一种特殊的气田，储集的碳氢化合物在一定温度和一定压力的地层条件下，虽现气态，即在地下储集的是气态物质；当开采到地面，温度和压力下降到某一界限值以后，比如地面的常温常压下，就凝析成液态了。气田中这种在地下是气态，而到地上却凝析成了液态的烃类物质叫凝析油。含有凝析油的气田叫凝析气田，凝析气田所产的天然气叫做凝析气田气。3） 油田伴生气从油田开采石油时随同采出的天然气叫油田伴生气。油田伴生气伴随石油储集在下地，所以，有伴生气的油田，在地下是气、液共存，开采时，油气同时被采出，采出后再将油、气分开。油田伴生气，主要成分是甲烷，其中甲烷含量在80%—90%以上。但乙烷及以上含量较高，因而热值比气田气高，约48MJ/m3左右。4） 煤田伴生气（矿井瓦斯气）在形成煤的过程中伴随着形成可燃气体并聚集在合适的地质构造之中，主要成分甲烷，同时含有少量的二氧化碳，由于在抽取过程中混进了大量的空气，因而其热值较低，必须使用专门的灶具，不能和其它种类的天然气灶具混用。上述几种天然气的主要可燃成分均为甲烷。Q重庆地区某气田天然气实际组分（未脱硫）组分物质名称组分物质分子量体积组成（％）Y.S.甲烷16.04393.515乙烷30.072.30.69丙烷44.0971.20.53丁烷58.120.30.02H2S34.091.50.51N228.021.20.34

天然气分子量S17.09(3)、液化石油气(CH)

mnQ(CH)

mn以石油为原料而制得的气体，其主要是碳氢化合物Q什么是液化石油气气态碳氢化合物中常温常压下呈气态，在加压状态下呈液态的几种成分的组成的混合物。气态变为液态后体积可缩小为1/250。便于运输、储存。⑥主要成分液化石油气主要成份是丙烷(CH)、丙烯(CH)、丁烷(CH)、丁烯(CH),在常温常压383641048下是气体，当压力升高或温度降低时，转化为液体，其热值为108.44MJ/iw左右。由于热值高,且运输、储存、供气很方便,可作城镇的主要气源。Q使用注意事项使用中成分是变化的，因而要注意调节风门。气罐中压力较高，需降压使用。残液(戊烷、C5H12)不能乱倒。.天然气的主要性质1.分子式及分子量:1.CHM=16.0434重度及密度:重度——单位体积的燃气的重量。密度——单位体积的燃气的质量。GY匸(千克力/米3)=0.716Kg/m3天VM天M天=V千克/米3)=0.716Kg/i3相对比重:YSYS天=y4=0.5540.716kg/m3=0.5541.293kg/m32临界参数:1)临界状态当物质从一种状态转换成另一种状态时，所处的一种特定的状态叫做临界状态。如水(纯水)的临界状态是标准大气压下温度o.oir。在此状态下，冰、水、汽可以三态共存。当物质处于临界状态时，相互转化的那两种状态的某些特性差别消失了。(2)天然气临界状态的概念天然气在通常状态(常温常压)下是以气态方式存在的。要把气态天然气转换成液体必须降温加压，但很难达到转换所必须的温度与压力，所以天然气难于液化。天然气临界状态的定义：天然气在一定条件(降温加压)下从气态转换成液态时所呈现的一种特定状态就叫天然气的临界状态。(3)天然气的临界参数天然气处于临界状态下的温度与压力参数是天然气最基本的临界参数。临界温度天然气从气态转换成液态时的最高温度叫临界温度。如果高于这个温度，无论加多大压力，均不能使它液化。天然气的临界温度为:一82.1°C临界压力在临界温度下，使天然气液化的最低压力叫临界压压力。天然气的临界压力为:4.64Mpa(即46.4个大气压)。临界温度与临界压力是气——液两相共存时的最高温度和相应配套压力。天然气液化时，如果温度比临界温度低很多，则所需压力比临界压力低很多。例如当温度降到-161C时，在常压下就能液化。燃点和自燃点燃点——燃气能够垃燃烧的最低温度(645C)自燃点——达到此温度，燃气不需火源即可燃烧6.热值(1)定义单位天然气(通常是1m3)完全燃烧所放出的热量叫天然气的热值。热值单位是MJ/m3 (1cal=4.18J)高、低热值概念天然气燃烧时生成水，且生成后马上汽化成蒸汽进入烟气中。生成的水在汽化时要吸收燃烧热，因而燃烧天然气所放出的热量要损失掉一部分，这就是水的汽化热。高热值天然气燃烧放热，如果计入了水的汽化热的热值叫高热值。低热值不计入水的汽化热的热值叫低热值。天然气热值计算天然气热值是各组分热值加权求和。重庆地区天然气的低热值为35.5MJ/m3重庆地区天然气的高热值为39.05MJ/m3(3.55MJ/m3)爆炸极限爆炸极限——天然气与空气混合遇火发生爆炸时的天然气的浓度范围。天然气占混合气体积百分比浓度的最大值叫爆炸上限，最小值叫爆炸下限。天然气在空气中的浓度小于下限和大于上限时，均不能发生爆炸。在为浓度过小和过大，均不能着火，即火焰不能传播。点火源外的部分不能着火。天然气爆炸浓度范围是5%~15%，5%是爆炸下限，15%是爆炸上限。超出此范围是不会发生爆炸的。燃烧与爆炸的关系燃烧定义：可燃物与氧发生剧烈的氧化反应放出热和光的现象叫做燃烧。天然气燃烧是天然气中各可燃组分物质与氧发生剧烈的氧化反应出热和光。从上述定义可知：燃烧是一种复杂的化学物理过程。发生氧化反应，燃烧前的物质没有了，但燃烧前没有的物质产生了，这是化学过程；燃烧的点火传热和燃烧中的传热发光，这是物理过程。燃烧三要素可燃物、助燃物、点火源，三者缺一不可。这三者叫燃烧三要素。天然气燃烧a） 天然气主要组分甲烷燃烧方程式CH+20=2H0+C0+Q4222b） 燃烧空气量的计算由上面反应方程式可以看出，1体积甲烷+2体积氧气生成两体积水和1体积二氧化碳。所以，1立方米甲烷要完全燃烧，必须配2立方米氧气。氧气在空气中的体积浓度20.99%。所以1立方米甲烷完全燃烧需空气量应是：2宁20.99%=9.54m3。烟气量——1立方米甲烷完全燃烧产生的废气量Q燃烧与爆炸其本质是相同的，只是发生的环境条件不同，因而所造成的后果也大不相同。燃烧温度与燃烧速度燃烧温度——烟气被燃气燃烧所放出的热量加热达到的温度。燃烧速度——燃气燃烧时火焰传播的速度。华白数与燃烧势华白数 W=-Hh热负荷指数，若Hh与S不同，但比值相等，则在同一压力，同一灶具上可互换，而热h负荷不变。（±10%）燃烧势——Cp,燃烧特性指数。也用于互换性。天然气的两大特性（1） 热力特性:1、2、3、4，（2） 燃烧特性:5、6、7、8、9。.城镇燃气的质量要求对于三种城镇燃气：天然气、液化石油气、人工煤气，因为它们是城镇的主要气源，国家对其气质，分别制定标准。1、天然气质标准项 目质量标准试验方法IIIIII高位发热值（MJ/m3）A组>31.4试验方法B组14.65—31.4总硫（以硫计）（mg/m3）含量V150270460>480硫化氢(mg/m3)V620实测实测CO2(体积%)V3SY7506水分无游离水机械分离目测2、液化石油气质量标准3、人工煤气质量标准燃气加臭（1）、加臭的意义燃气设备设施在天长日久的运行中，不可避免会发生泄漏。燃气泄漏，应及时发觉，及时处理，不然的话，会造成严重的后果。燃气的泄漏有三大害处：引起资源浪费；会引起人员中毒；泄漏在空气中形成爆炸性混合气体，若遇火星就会点燃或点爆，造成火灾或爆炸事故。要及时查觉漏气，就要求燃气具有可以觉察的气味，这也是燃气重要的质量要求。在实际使用的燃气之中，有的有气味，有的没有气味，有的有味而不足，漏出来经扩散后，人很难嗅出什么味来，这就会在安全上埋下很大的隐患。所以在燃气输配中，对于那些无气味或气味不足的燃气要加臭。（2）、加臭要求1）剂量要求a） 对有毒燃气，加臭后，泄漏到空后中，在达到对人体允许的有害浓度之前就能觉察。b） 无毒燃气，加臭后，泄漏到空气中，在达到爆炸下限的20%浓度时，就能明显地觉察。上述有毒与无毒，主要指是否含有一氧化碳和氰化合物等有毒组分。四.燃气输配基础知识（3）、城镇系统天然气压力级制按《城镇燃气设计规