第1章燃气的分类及其性质

燃气输配管网形式燃气输配二级管网燃气门站.燃气管网设备天然气压缩机.螺杆式天然气压缩机.燃气管网设备燃气管网设备燃气加臭装置.燃气脱水、脱硫装置燃气脱水、脱硫装置燃气压力表.RTJ-21/*NL系列调压器RTJ-21/*NL系列调压器户内燃气调压器.RTZ-※/※C型燃气快速反应调压器截止阀蝶阀燃气管网设备燃气管网设备阀类法兰明杆闸阀旋塞止回阀第一章燃气的分类及其性质本章学习的主要内容与掌握要点学习主要内容：1、燃气的分类及用途2、燃气的基本性质3、城市燃气的质量要求掌握要点：燃气的基本性质第一章燃气的分类及其性质第一节燃气的分类及用途燃气的分类一、天然气二、人工燃气(一)固体燃料干馏煤气(二)固体燃料气化煤气(三)油制气(四)高炉煤气三、液化石油气四、沼气第一章燃气的分类及其性质第一节燃气的分类及用途燃气的分类一、天然气天然气一般可分为四种:1、纯天然气；2、石油伴生气；3、凝析气田气；4、矿井气。纯天然气(简称天然气)的组分以甲烷为主，还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。发热值为34800一36000KJ／Nm3。二、人工燃气(一)固体燃料干馏煤气利用焦炉、连续式直立炭化炉和立箱炉等对煤进行干饱所获得的煤气称为干馏煤气。热值在l67ookJ／Nm3左右。(二)固体燃料气化煤气2.0一3．0MPa的压力下，以煤作原料采用纯氧和水蒸气为气化剂,可获得高压蒸气氧鼓风煤气，也叫高压气化煤气。发热值在15100kJ／Nm3左右。第一章燃气的分类及其性质第一节燃气的分类及用途燃气的分类(三)油制气利用重油(炼油厂提取汽油、煤油和柴油之后所剩的油品)制取城市燃气.重油蓄热热理,裂解气以甲烷、乙烯和丙烯为主要组分，发热值约为41900kJ／Nm3。(四)高炉煤气高炉煤气是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气,发热值3800—4200kJ／Nm3。三、液化石油气液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8)。气态液化石油气的发热值约为92100一121400kJ／Nm3。液态液化石油气的发热值约为45200一46100kJ／kg。四、沼气沼气的组分中甲烷的含量约为60％，二氧化碳约为35%此外，还含有少量的氢、一氧化碳等气体。发热值约为20900kJ／Nm3。第一章燃气的分类及其性质第一章燃气的分类及其性质我国城市人工燃气其低发热值应大于14700kJ／NM3。城市燃气的组分必须维持稳定。为保证原有的用气设备设备热负荷必须稳定.所供应燃气的白华指数波动范围应不超过5%。燃气的密度燃气的高发热值华白指数第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质煤气组成中常见的低级烃和某些单一气体基本性质分别列于表1—2和表1—3。注意主要性质与用途：发热值—低发热值、高发热值爆炸极限：爆炸上限、爆炸下限第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质一、混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度(一)平均分子量混合气体的平均分子量可按下式计算(1—1)(1—2))......(10012211nnMyMyMyM)......(10012211nnMxMxMxM第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(二)平均密度和相对密度混合气体平均密度和相对密度按下式计算：(1—3)(1—4)式中——混合气体平均密度(kg／Nm’)；M——混合气体平均摩尔容积(Nm3／kmo1)；S——混合气体相对密度(空气为1)；1．293——标准状态下空气的密度(kg／Nm3。)对于由双原子气体和甲烷组成的混合气以标准状态下的VM可取22.4Nm3／kmo1,而对于由其它碳氢化合物组成的混合气,则取22Nm3／kmo1。若要精确计算,可采用下式：)......(10012211nMnMMMVyVyVyVMVMMVMS293.1293.1第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质混合气体平均密度还可根据单一气体密度及容积成分可按下式计算(1—6)标准状态下各单一气体密度(kg/Nm3)燃气通常含有水蒸气，则燃气密度可按下式计算：—湿燃气密度(kg／Nm3)，——、干燃气密度(kg／Nm3)；d——水蒸气含量(kg／Nm3眉之急,干燃气),0.833——水蒸气密度(kg／Nm3)。)......(10012211nnyyyddw833.0833.0)(w第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质干、湿燃气容积成分按下式换算(1—7)——湿燃气容积成分(％)；----干燃气容积成分(％)；——换算系数，iwikyywiyiykdk833.0833.0第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质由表1—4可知天然气、焦炉煤气都比空气轻，而气态液化石油气约比空气重一倍。混合液体平均密度与101325Pa、277K时水的密度之比称为混合液体相对密度。因为水在101325Pal277K时的密度等于1．所以混合液体相对密度和密度在数值上是相等的。在常温下，液态液化石油气的密度是500kg／m3左右,约为水的一半。第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质二、临界参数及实际气体状态方程(一)临界参数温度不超过某一数值，对气体进行加压，可以使气体液化,而在该温度以上，无论加多大压力都不能使气体液化，这个温度就叫该气体的临界温度。在临界漫皮下，使气体液化所必须的压力叫作临界压力。图1—1所示为在不同温度下对气体压缩时，其压力和体积的变化情况。当从E点开始压缩时至C点开始液化，而当气体从F点开始压缩时至C点开始液化，但此时没有相当于CD直线部分，其液化的状态与前者不同。C点也叫临界点。气体在C点所处的状态称为临界状态，它既不属于气相，也不属于液相。这时的温度TC、压力PC、比容VC、密度分别叫作临界温度、临界压力、临界比容和临界密度。在图1—1中，NDCG线的右边是气体状态，MBCG线的左边是液体状态，而在MCN线以下为气液共存状态，CM和CN为边界线。气体的临界温度越高，越易液化。天然气主要成分甲烷的临界温度低,故较难液化。第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(1—9)(1—10)混合气体的平均临界压力和平均临界温度，——各组分的临界压力，——各组分的临界温度；——各组分的容积成分(％)。)......(10012121,nCnCCcmPyPyPyP)......(10012121,nCnCCcmTyTyTyTcmcmTP,,,cmcmTP,,,nCPnCTny第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(二)实际气体状态方程当燃气压力低于1MPa和温度在10一20℃时．在工程上还可当作理想气体、当压力很高(如在天然气的长输管线中)、温度很低时，用理想气体状态方程进行计算所引起的误差将很大。实际工程中，在理想气体状态方程中引入考虑气体压缩性的压缩因子Z，可以得到实际气体状态方程(1—11)ZRTPV第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质压缩因子Z是随温度和压力而变化。压缩因子Z值可由图1—3和图1—4确定。图1—3和图1—4都是按对比温度和对比压力制作的。所谓对比温度Tr，就是工作温度T与临界温度TC的比值，而对比压力Pr就是工作压力P与临界压力PC的比值。此处温度为热力学温度,压力为绝对压力。(1—12)对于混合气化,在确定Z值之前首先要按式(1-9)、(1-10)确定平均临界压力和平均临界温度,然后再按图1—3、1—4求得压缩因子Z．CrTTTCrPPP第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质第一章燃气的分类及其性质第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质三、粘度混合气体的动力粘度可以近似地按下式计算(1—13)式中——混合气体在0℃时的动力粘度(Pa.S)gi——各组分的重量成分；——相应各组分在0℃时的动力站度(Pa．S)。温度的影响，不容许忽略。修正公式:(1—14)式中----T(℃)时混合气体的动力粘度(Pa.S)T——混合气体的热力学温度(K)；C——混合气体的无因次实验系数,可用混合法别求得。单一气体的c值由表l—2、表l—3可以查到。iiiggi23)273(273TCTCTT第一章燃气的分类及其性质不同温度下液态碳氢化合物的动力粘度示于图1—5第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(1----15)式中：xi——各组分的分子成分，——各组分的动力粘度(Pa．S)——混合液体的动粘度(Pa.S)。混合气体和混合液体的运动粘度为(1----16)——混合气体或混合液体的运动粘度(m2／S)；——相应的动力粘度(Pa．s)；——混合气体或混合液体的密度(kg／m3)。iiX1i第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质四、饱和蒸气压及相平衡常数(一)饱和蒸气压与温度的关系液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压。温度升高时蒸气压增大。一些低碳烃在不同温度下的蒸气压列于表1—5。第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(二)混合液体的蒸气压根据道尔顿定律，混合液体的蒸气压等于各组分蒸气分压之和。根据拉乌尔定律，在一定温度下，当液体与蒸气处于平衡状态时，混合液体上方各组分的蒸气分压等于此纯组分在该温度下的蒸气压乘以其在混合液体中的分子成分。(1—17)式中P——混合液体的蒸气压Pi-----混合液体任—组分的蒸气分压；Xi----混合液体中该组分的分子成分；——该纯组分在同温度下的蒸气压。`iiiPXPP`iP第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(二)混合液体的蒸气压第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(三)相平衡常数如前所述当混合液体与其蒸气处于平衡状态时，各组分的蒸气压为根据混合气体分压定律,各组分的蒸气分压为由上两式得:(1----18)相平衡常数表示在一定温度下，一定组成的气液平衡系统中，某一组分在该温度下的饱和蒸气压与混合液体蒸气压P的比值是一个常数。并且，在一定温度和压力下。气液两相达到手衡状态时，气相中某一组分的分子成分与其液相中的分子成分的比值,同样是一个常数`iiiPXPPYPiiiiiikXYPP`ik第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质工程上，常利用相平衡常数计算液化石油气的气相组成或液相组成。值可由图1—8查得。使用该图时，先连接温度和碳氢化合物两点之间的直线并向右延长与基推线相交；然后把此交点同反映系统中蒸气压的点相连，此连接线与相平衡常数线相交的点,即可求得值.k第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质液化石油气的气相和液相组成之间的换算还可按下列公式计算：1．当已知液相分子组成,需确定气相组成时,先按式(1—17)计算系统的压力P，后确定各组分的分子成分，即(1—19)2．当已知气相分子组成需确定液相组成时，也是先确定系统的压力，由式(1—18)可得:由上式可得:(1----20)各组分在液相中的分子成分为:(1----21)PPXyiii`PXPyiii`PXPPXPyiiii11``1iiPyP`iiiPPyX第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质五、沸点和露点(一)沸点通常所说的沸点是指101325Pa压力下液体沸腾时的温度。一些低级烃的沸点列于表1-6。由表1-6可知，液体丙烷在101325Pa压力下，-42.1℃时就处于沸腾状态，而液体正丁烷在101325Pa压力下，-0.5℃时才处于沸腾状.因而冬季当液化石油气容器设置在0℃以下的地方时，应该使用沸点低的丙婉、丙烯组分高的液化石油气。因为丙院、丙烯在寒冷的地区或季节也可以气化。第一章燃气的分类及其性质第二节燃气的基本性质(二)露