城燃气基础知识.ppt
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1、城市燃气基础知识临洮县、康乐县中渝燃气临洮县、康乐县中渝燃气有限公司有限公司制作人:赵洪涛审核人:穆维礼燃气的分类及理、化性质燃气的分类及理、化性质燃燃 气:气:在具有氧气、火源、二者同时存在时可以控制燃烧的可燃混合气体。城市燃气:城市燃气:城市民用和厂矿企业使用的燃气,一般是由数种单一气体组成的可燃混合气体。天天 然然 气:气:指动、植物通过生物、化学及地质变化作用,在不同地质条件下生成、转移,在一定压力下储集,埋藏在深度不同的地层中的优质的可燃混合气体。其组分以甲烷为主,同时还含有少量的其他碳氢化合物、二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。一、什么是燃气?一、什么是燃气?城市燃气的
2、分类城市燃气的分类城市燃气的分类城市燃气的分类天然气天然气天然气天然气人工煤人工煤人工煤人工煤气气气气液化石液化石液化石液化石油气油气油气油气生物气生物气生物气生物气(沼气)(沼气)(沼气)(沼气)新型合成新型合成新型合成新型合成能源(二能源(二能源(二能源(二甲醚甲醚甲醚甲醚DMEDME等)等)等)等)二、燃气的分类二、燃气的分类 气田气:气田气:由气井开采出的可燃气体。主要成分是甲烷,约占98左右。平均热值:38MJ/NM3(合9080kcal)。石油伴生气:石油伴生气:随石油开采一起喷出,经分离而获得。乙烷含量较高,平均热值:42 MJ/NM3(合9910kcal)。凝析气田气:凝析气田
3、气:天然气开采过程中,从天然气中凝析出的一部分石油轻质馏分。戊烷含量较高,平均热值:46 MJ/NM3(合10992kcal)。矿井气:矿井气:原煤开采中,从井下煤层中抽出的可燃气体。CH4含量约为30-55%。平均热值:18.84MJ/NM3(合4502kcal)。页岩气:页岩气:页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是一种重要的非常规天然气资源。我国页岩气的勘探与开发还处于起步阶段,美国成为世界上唯一实现页岩气大规模商业性开采的国家,2010年页岩气的开采量增长至美国天然气总量20%三、天然气的种类三、天然气的种类五、术语定义五、术语定义临界温度临界温度当温度不超过某一数值,
4、对气体进行加压可以使气体液化,而在该温度以上,无论施加多大压力都不能使之液化,这个温度就称为该气体的临界温度。气体临界温度越高,越易液化。由于组成天然气的组要成分甲烷的临界温度低,故天然气较难液化;而组成液化石油气的碳氢化合物的临界温度较高,故较易液化。临界压力临界压力在临界温度下,使气体液化所需的压力称为临界压力。沸点沸点通常所说的沸点是指一定压力下液体沸腾气化时的温度。饱和蒸气压饱和蒸气压 简称蒸气压,就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸气处于动态平衡时的绝对压力。蒸气压随温度升高而增大。气化气化物质从液态变成气态的过程叫气化。在其过程中,要吸收大量的热。气化过程中一般有两种方式:一是蒸
5、发;二是沸腾。蒸发蒸发:液体表面的气化现象叫蒸发。蒸发现象有下列特征:液体在任意情况下都可以蒸发;蒸发现象仅发生在液体的表面。同一种液体的蒸发速度与下列各种因素有关:液体的表面积越大,蒸发越快;液体的温度越高,蒸发越快;液面上的气体排除得越快,蒸发越快液面上的气体压力越小,蒸发越快。沸腾沸腾:液体从内部表面同时气化的现象叫沸腾。液化液化物质从气态变为液态的过程叫液化凝固凝固物质从液态变为固态的过程叫凝固。升华升华物质从固态不经液态直接变为气态的过程叫升华。熔化熔化物质从固态变成液态的过程称为熔化。粘度粘度燃气是有粘滞性的,这种特性用粘度来表示。粘度是气体或液体内部摩擦引起的阻力。包括动力粘度和
6、运动粘度,当气体内部有相对运动时,就会因为摩擦产生内部阻力。粘度越大,阻力越大,气体流动就越困难。气体的粘度随温度的升高而增加,而液体的粘度则随温度的升高而降低。对于燃气,其分子间的吸引力很小,温度升高则体积膨胀,对分子间吸引力的影响不大,但增大了气体分子的运动速度,于是气体层间作相对运动时产生的内摩擦力就增大,即粘度增大。含湿量含湿量1Nm3(或1kg)干燃气中所含有的水蒸气质量称为燃气的含湿量。单位为(kg水蒸汽/kg干燃气)或(kg水蒸气/Nm3干燃气),工程上常用后者。天然气比空气轻,且小于1 Kg/Nm3,其密度一般在0.7-0.8kg/Nm3左右,不同产地、不同气田天然气组分之别导
7、致其密度是有差异的。相对密度指气体密度与空气平均密度(1.293kg/Nm3)之比,显然天然气的相对密度小于1。与与LPGLPG对比:对比:气态LPG比重约为空气的1.5-2倍,比空气重,比天然气更重。五、天然气物理性质一:密度及相对密度五、天然气物理性质一:密度及相对密度 天然气比空气轻,易挥发,不易聚集,安全性能好。天然气中各组分均可彻底燃烧,燃烧后不产生灰份等固体杂质,是完全清洁的燃料。天然气的成分随气源产地的不同而不同。但甲烷总是主要成分。天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性,易燃、易爆的气体。天然气与其它城市燃气相比:安全、清洁、经济、方便。四、天然气基本性质四、天然气基本性质应用一:
8、应用一:天然气的相对密度小于1,比空气轻,因此,易扩散,液化石油气较易聚集,天然气较液化石油气安全;应用二:应用二:天然气使用场所泄漏报警器应安装在场所上方,距离天花0.3米以内;液化石油气使用场所泄漏报警器应安装在场所下方,距离地板0.3米以内。五、天然气物理性质一五、天然气物理性质一:应用应用应用一:应用一:因为天然气无色无味,且易燃易爆,所以必须加臭,以便天然气若有泄露能及时发现,第一时间处理。目前常用的加臭剂是四氢噻吩。加臭标准:加臭标准:16-25mg/NM3五、天然气物理性质二:无色无味五、天然气物理性质二:无色无味天然气水露点:天然气水露点:在一定压力条件下,天然气不断冷却,直至
9、有水滴凝析出来时的温度。应用:应用:天然气水露点要求():在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5。天然气水蒸汽来源:生产过程中携带或长输管线吹扫、干燥不彻底余水。天然气水蒸汽干燥不彻底危害:在输送过程中易因水分含量过大损害设备:如对管道腐蚀加重,调压时易结冰引起调压失灵等故障。压缩过程中水分吸热,变成气态,气压升高,损害设备;大气温度低达到天然气的水露点,易造成加气机冰堵。故天然气应首先进行脱水处理,合格后方可使用。CNG需进行干燥。五、天然气的物理性质三:水露点五、天然气的物理性质三:水露点天然气水合物概述天然气水合物概述n天然气水化物天然气水化物(hydrat
10、e)(hydrate)是轻的碳氢化合物和是轻的碳氢化合物和水所形成的疏松结晶化合物水所形成的疏松结晶化合物,是一种天然气中是一种天然气中的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物,的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物,是气体分子与水分子非化学计量的包藏络合是气体分子与水分子非化学计量的包藏络合物,即是水分子与气体分子以物理结合体所物,即是水分子与气体分子以物理结合体所形成的一种固体。形成的一种固体。水化物通常是当气流温度水化物通常是当气流温度低于水化物形成的温度而生成低于水化物形成的温度而生成。在高压下,在高压下,这些固体可以在高于这些固体可以在高于00而生成。而生成。水合物形成条件水合物形成条
11、件1天然气的含水量处于饱和状态天然气的含水量处于饱和状态 天天然然气气中中的的含含水水汽汽量量处处于于饱饱和和状状态态时时,常常有有液液相相水水的的存存在在,或或易易于于产产生生液液相相水水。液相水的存在是产生水合物的必要条件。液相水的存在是产生水合物的必要条件。2、压力和温度n当当天天然然气气处处于于足足够够高高的的压压力力和和足足够够低低的的温温度时,水合物才可能形成度时,水合物才可能形成。n天天然然气气中中不不同同组组分分形形成成水水合合物物的的临临界界温温度度是是该该组组分分水水合合物物存存在在的的最最高高温温度度。此此温温度度以以上上,不不管管压压力力多多大大,都都不不会会形形成成水
12、水合合物物。不不同同组组分分形形成成水水合合物物的的临临界界温温度度如如下下表表所所示。示。n过去曾认为该值为过去曾认为该值为21.5,后经研究,在,后经研究,在33.076.0MPa条件下,甲烷水合物在条件下,甲烷水合物在28.8时仍存在,时仍存在,而在而在390.0MPa条件下,甲烷水合物形成温度高达条件下,甲烷水合物形成温度高达47。天然气生成水合物的临界温度表n在在具具备备上上述述条条件件时时,水水合合物物的的形形成成,还还要要求求有有一一些些辅辅助助条条件件,如如天天然然气气压压力力的的波波动动,气气体体因因流流向向的的突突变变而而产产生生的的搅搅动动,以以及晶种的存在等。及晶种的存
13、在等。3流动条件突变流动条件突变防止天然气水化物形成的方法有防止天然气水化物形成的方法有:n1、加热,保证气流温度总是高于形成水、加热,保证气流温度总是高于形成水化物温度;化物温度;n2、用化学抑制剂或给气体脱水。、用化学抑制剂或给气体脱水。n在选择水化物抑制剂或脱水方法之前,在选择水化物抑制剂或脱水方法之前,整个操作系统应该是最优化的,以使必整个操作系统应该是最优化的,以使必须的处理过程减至最少。人们认为有以须的处理过程减至最少。人们认为有以下的一般方法可供考虑:下的一般方法可供考虑:n1、减少管线长度和阻力部件来减小压力、减少管线长度和阻力部件来减小压力降;降;n2、检验在寒冷地区应用绝热
14、管道的经济、检验在寒冷地区应用绝热管道的经济性。性。天然气的热值:天然气的热值:单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值,单位kJ/Nm3。热值分高热值和低热值两种。天然气的高热值在数值上大于其低热值,区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态呈现,释放出汽化潜热时的热值。天然气汽化潜热:天然气汽化潜热:在常压下液体沸腾时,1kg饱和液体变成同温度的饱和蒸气所吸收的热量称为汽化潜热。甲烷在沸点时的汽化潜热为510.80KJ/kg。天然气高热值与低热值之间存在着燃烧时生成的水的汽化潜热。低热值=高热值-水蒸气的气化潜热甲烷在标准状态下:高热值为39.82MJ/m3;低热值为35.88MJ
15、/m3五、天然气的物理性质四热值五、天然气的物理性质四热值几种不同地天然气及液化石油气的热值(几种不同地天然气及液化石油气的热值(kcal/Nm3)注:注:注:注:1MJ=238.9Kcal1MJ=238.9Kcal1MJ=238.9Kcal1MJ=238.9Kcal热值的应用:天然气正是拥有较高的热值,才能用作燃料热值的应用:天然气正是拥有较高的热值,才能用作燃料 涠洲岛:涠洲岛:8809Kcal 广东大鹏广东大鹏(澳大利亚):澳大利亚):9474Kcal 濮阳(中原油田濮阳(中原油田):9260Kcal 新疆广汇:新疆广汇:10127.5Kcal液化石油气液化石油气 气态时91.96121
16、.22MJ/Nm3 21969.228959.5Kcal 液态时45.1445.980MJ/Kg 10783.910984.6Kcal 注:天然气作为混合气体,其热值根据组分不同在一定区间波动,具体数值对应具体抽样分析到样本气。五、天然气的物理特性四热值五、天然气的物理特性四热值天天然然气气 充分燃烧充分燃烧:天然气中有机组分均可彻底燃烧(氮气及惰性气体等不能燃烧),充分燃烧后不产生灰粉等固体杂质,是完全清洁的燃料。充分燃烧理论空气需要量:指每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量。CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2O CH4+2O2=CO2+2H2O 因此:
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