燃气基础知识

2020/1/171提纲一、燃气的基本分类二、天然气的组份和来源三、天然气的物理性质四、天然气的燃烧特性五、天然气的应用及压缩天然气六、天然气用于汽车燃料与汽油对比七、天然气汽车加气站的分类2020/1/172燃气分类天然气、人工煤气、液化石油气和沼气四大类。1、天然气主要成分为CH4（98％）2、人工煤气主要成分为CO、H23、液化石油气成分碳3、碳4（丙烷、丁烷、丙烯、丁烯）4、沼气主要成分CH4（60％）、CO2（35％）2020/1/173天然气的组份和来源天然气是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和蒸汽的混合物气体，主要组份为低分子烷烃。2020/1/174★★天然气一般可分为4种：1、井天然气：从气井开采出的可燃气体（天然气纯度较高），其主要成分为甲烷，含量不少于90％，此外还含有少量的乙烷、炳烷、氨、CO2、CO、H2S、N2和微量的惰性气体，热值为34800－38000KJ／m3。2、油伴生气：伴随石油一起开采出来的可燃气体，其甲烷含量约为80％，其它烃占15％，热值较高，大约为41900KJ／m3。天然气的组份和来源2020/1/175天然气的组份和来源3、凝析气田气：含石油轻质镏分的气体，处大量的甲烷外，还含有2％－5％戊烷和戊烷以上碳氢化合物。热值约为460000KJ／m3。4、矿井气：井下煤气层抽出的可燃气体，为采煤时的副产品。主要成分为甲烷、氮气，此外还有CO2、O2、等，甲烷含量较低，其热值约为17000KJ／m3。2020/1/176天然气的组份和来源（矿井瓦斯是开采煤炭时采集的矿井气，矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。当甲烷含量在40％以上时，可以作为燃气供应。）2020/1/177天然气的组份和来源另外还有一种气我们民间称之为沼气的气体也是一种生物能源，生物通过自己特有的系统收集储存太阳能然后在一定条件下，通过微生物－将储存的能量转化以甲烷、二氧化碳为主要成分的可燃气体。其甲烷约占60％、CO2约占35％，此外含有少量的CO、H2、O2等。其热值为21000KJ／m3。2020/1/178天然气的物理性质1、天然气的主要成分：甲烷（分子式为：CH4）。2、颜色气味和毒性：其本身为无色无味的物质，常温常压下一气态形式存在。在一定条件下能被液化和固化。能溶于乙醇、乙醚、微溶于水。甲烷本身是无毒气体，对人体没有任何危害，但在一定空间内浓度太高，人类将会产生窒息。2020/1/179天然气的物理性质3、天然气的加臭：因为天然气为无色无味气体，为使天然气发生泄漏后能很快被觉察，天然气要进行加臭，一旦泄露可凭嗅觉发现。（目前我们加气站使用的天然气加入的加臭剂为四氢噻吩THT，此物质对人体没有危害）4、沸点：常压下，液体沸腾的温度。甲烷的沸点－162.6℃。当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。其体积约为同量气态天然气体积的1/600。5、熔点：天然气由液态转化为固态的温度为熔点。熔点为－182℃。2020/1/1710天然气的物理性质6、临界温度：温度不超过某一数值时，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，这个温度就叫临界温度。天然气的临界温度为－83℃。7、天然气密度：对于天然气来说，单位体积天然气的质量称之为密度。密度为0.75kg/Nm3.通常所说的天然气相对密度，是指压力为101.325kPa、温度为273.15k(即0℃)条件下天然气密度与空气密度之比值，即天然气在标准状态下的相对密度。天然气比空气轻，相对密度为0.6。天然气泄露，往上走，在开旷地域一般不会发生危险。2020/1/17111、热值:天然气作为燃料使用，其热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。气热值为8500千卡／N立方米。2、自燃点：可燃物质发生自行燃烧的温度称为自燃点。（1）受热自燃，在没有外部火花、火焰的条件下，可燃物质受外界热源作用自行燃烧现象称为受热自燃。（2)本身自然：可燃物质在没有外来热源影响下，由于物质内所发生的化学、物理或生化过程而产生热量，这些热量在一定的条件下，会逐渐积聚，使物质温度上升，达到自燃点而燃烧，这种现象称为本身燃烧。天然气的自燃点为537℃。天然气的燃烧特性2020/1/1712天然气的燃烧特性3、易燃：天然气燃烧时呈青白色火焰，火焰温度约为1950℃。燃烧具备的条件：可燃物、助燃物、点火源。其中缺少任何一个要素，燃烧便不能发生，对已经进行着的燃烧，消除可燃物、助燃物任何一个条件即可终止燃烧。对天然气来说：可燃物为CH4；助燃物为O2；点火源：直接火源明火、电弧、电火花、瞬见高压放电的雷击，间接火源高温发热、自燃起火。2020/1/1713燃烧产物甲烷（CH4）完全燃烧燃烧产物主要是二氧化碳和水。CH4＋2O2→CO2＋2H2O不完全燃烧的产物2CH4+3O2→2CO+4H2O如不完全燃烧其产物一氧化碳（CO）为有毒气体，最终可能导致使用者中毒。天然气的燃烧特性2020/1/17144、易爆：天然气的爆炸分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸指天然气因状态或压力突变而强力崩裂的爆炸；化学爆炸物质发生迅速的化学反应，产生高温高压而引起的爆炸称之为化学爆炸。天然气的爆炸极限为：天然气与空气的混合物遇火源能够发生爆炸的浓度范围称爆炸极限。天然气的爆炸极限为5％~15％，即空气中天然气的含量为5％~15％时遇火源产生爆炸。天然气的燃烧特性2020/1/1715天然气的燃烧特性爆炸具备的条件：（1）浓度：天然气在空气中含量达在爆炸极限5％~15％时，就存在爆炸的可能性，小于5％或大于15％时，不会发生爆炸。（2）火源：天然气到达爆炸浓度后，还要有火源才会爆炸，也就是说，即使空气中的天然气浓度达到爆炸极限，没有火源也不会发生爆炸。1立方米天然气爆炸相当于7－14公斤TNT炸药。2020/1/1716天然气的燃烧特性5、辛烷值辛烷值使燃料抗爆性的标志，他表示燃料在发动机内燃烧是不发生爆震的能力。我们所说的汽油标号就是以此种汽油的辛烷值来表示的，例如辛烷值是90的汽油为90号汽油，辛烷值是93的汽油为93号汽油，辛烷值是97的汽油为97号汽油。天然气的辛烷值为130。2020/1/1717天然气的应用一、民用燃料：天然气价格低廉、热值高、安全性能、环境性能好，是民用燃气的首选燃料。二、工业燃料：以天然气代替煤，用于工厂采暖，生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。三、工艺生产：如烤漆生产线，烟叶烘干、沥青加热保温等。四、化工原料：如以天然气中甲烷为原料生产氰化钠，黄血盐钾，赤血盐钾等。五、压缩天然气汽车：用以解决汽车尾气污染问题。2020/1/1718压缩天然气压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)是天然气经加气站由压缩机加压后，压力达到20－25MPa，在经过高压深度脱水，充装进入高压钢瓶组储存的天然气。这种程序处理后的天然气为气态。在20MPa压力下1m3天然气约等与252.3Nm3天然气。2020/1/17191、环保：汽车尾气污染占城市大气污染的50%，天然气汽车尾气对环境的污染大大低于燃油汽车。与汽油相比，天然气汽车尾气中，CO减少97%，HC减少72%，NOx减少39%，CO2减少24%，SO2减少90%，汽车噪音亦可降低40%。2、可延长车的使用寿命：天然气作为燃料燃烧完全、结炭少、减少气阻和爆震。会使发动机使用寿命延长2－3倍，大修理间隔里程延长2－2.5万公里，降低维修费用50%。天然气用于汽车燃料与汽油对比2020/1/1720天然气用于汽车燃料与汽油对比3、经济：1立方米天然气热值相当于1.1升汽油，而其价格明显低于汽油，天然气价格比汽油价格低40－50%经百余辆捷达天然气出租汽车行驶测试，每百公里耗用天然气8立方，单价为2.4元/立方，花费19.20元；而同样一辆车百公里耗用汽油9升左右，目前93#汽油的价格是4.32元，花费是38.61元。这样算下来每百公里烧气比烧油节约了19.41元，燃料费用节省了一半多。一辆车如果一天跑300多公里，节约费用近60元。2020/1/1721天然气汽车加气站分类2020/1/1722天然气汽车加气站分类CNG加气站：国内的CNG加气站，基本上分为两大类：开放式结构和橇装式结构。开放式结构，是将设备分别安装在厂房（棚）内，并按工艺流程及高低压管道和各种阀门将这些设备联系起来，形成一个开环工艺系统。它的设备空间大、便于维修保养，但自动化程度低，基本上是手动操作或半自动运行。2020/1/1723橇装式结构，是指将加气站的主要设备都尽可能的集成在一个橇装底座上，形成一个可控的整体设备，可在工厂内完成全部制造调试工作，便于运输和露天安装，大大减少了现场安装调试的工作量，只要通上电，接通气路就可以工作。我们加气站目前所有设备均属于此种结构。天然气汽车加气站分类2020/1/1724撬装式加气站