燃气基础知识-中海油新员工培训

单击此处编辑副标题燃气基础知识杨治杰2014年6月粤东LNG生产运行部内部培训2主要内容一、燃气的概念及分类二、天然气的概念及性质三、天然气输配系统知识3一、燃气的概念及分类1、燃烧1）定义：俗称着火，指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。2）特性：燃烧具有三个特征，化学反应、放热和发光。3）条件：三个必要条件，即：可燃物、助燃物（氧化剂）和火源(温度)。三个条件同时具备、缺一不可；三个因素相互作用才能发生燃烧。4一、燃气的概念及分类可燃物：能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质称为可燃物。按物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物三种类别。氧化剂：帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质。氧化剂主要是空气中游离的氧，另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应的氧化剂。引火源：是指供给可燃物与氧或助燃剂发生燃烧反应的能量来源。常见的是热能，还有化学能、电能、机械能等转变的热能。5一、燃气的概念及分类4）类型按形成的条件和特点一般分为闪燃、着火、自燃和爆炸四种类型。闪燃：是物质遇火能产生一闪既灭的燃烧现象。着火：是可燃物质在空气中与火源接触，达到某一温度时，开始产生有火焰的燃烧，并在火源移去后仍能继续燃烧的现象。6自燃：是可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热积热不散引起的燃烧。爆炸：是由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象。爆炸分为：物理爆炸、化学爆炸、核爆炸。一、燃气的概念及分类一、燃气的概念及分类2、燃气定义：气体燃料的总称，它能燃烧而放出热量，供城市居民和工业企业使用。分类：天然气、人工燃气、生物气、液化石油气、新型合成能源。燃气天然气生物气（沼气）新型合成能源人工燃气液化石油气78一、燃气的概念及分类1）天燃气组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。9一、燃气的概念及分类2）人工燃气将固体或液体燃料通过加工后获得的可燃气体，用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。10一、燃气的概念及分类3）液化石油气（LPG）定义：开采和炼制石油过程中作为一部分碳氢化合物。主要成分：C3H8（丙烷）、C4H10（丁烷）、通称为C3、C4。性质：常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小250-300倍。呈气态时比空气重，易于积聚低洼处。11一、燃气的概念及分类4）生物气（沼气）定义：多种有机物（蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等）在隔绝空气的条件下发酵，同时在微生物的作用下产生的可燃气体。主要成分：CH4（60%）、CO2。再生能源5）新型合成能源对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚(分子式C2H6O，结构式CH3OCH3)。12一、燃气的概念及分类关键词解释一次能源：直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，包括：原煤、原油、天然气、页岩气、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。13一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类。再生能源：包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们在自然界可以循环再生。非再生能源：包括：煤、原油、天然气、油页岩、核能等，是不能再生的，用掉一点，便少一点。一、燃气的概念及分类14一、燃气的概念及分类3、燃气发展史公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。3000年前，四川成都的制盐者，已成熟地掌握用竹管输送天然气到盐锅熬制食盐的技术。1812年伦敦威斯敏斯特煤气公司将炼焦煤气通过凿空的圆木连接起来输送到大桥两侧的路灯进行照明，这是第一条工业应用燃气管道。中国的人工煤气发展了140多年（1860年上海英国人开的煤矿照明）。★火－照明－炊事－工商业能源利用的阶段。15二、天然气的概念及性质1、天然气的基本概念1）定义：天然气是由动、植物通过生物化学作用及地质变化作用，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可燃气体。2）组分:天然气的组分以甲烷为主，含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的惰性等气体。162、天然气的性质：平均密度为0.75－0.8Kg/Nm3左右；甲烷的理论燃烧温度为1970℃；最大燃烧速度为0.38米/秒；爆炸浓度极限为5％－15％；在0.1MPa、-162℃的情况下可由气态天然气转换成液态天然气（LNG），气液比为625：1，即1立方液体天然气（LNG）气化后可以形成625立方气体天然气；二、天然气的概念及性质17二、天然气的概念及性质热值为33360－36300kJ／m3；密度约0.75－0.8Kg/Nm3，比空气轻，容易逸散；相对密度：天然气的相对密度是指相同压力和相同温度条件下，天然气的密度和空气密度之比，约为0.58-0.62；天然气燃烧后生成二氧化碳和水，烟气清洁，不污染大气。CH4＋2O2→CO2＋2H2O★绿色洁净能源,是理想的城市气源。18二、天然气的概念及性质3、压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)是指将天然气经过压缩机加压，压力达到20-25MPa，经过脱水、脱硫净化处理后以气态储存至高压容器中，储存体积较常压天然气大为减少。压缩天然气具有清洁、储存效率高、运输使用方便、快捷等优点。目前主要应用于汽车燃料、城市小区、工业用户等领域。压缩天然气的应用还可解决管道施工困难的城市人口密集地区的清洁燃料供应问题，从而有效提高城市气化率．解决部分需要天然气作为燃料(原料)工业企业的用气要求。19压缩机组加气岛脱水装置加气作业二、天然气的概念及性质20二、天然气的概念及性质3、液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）当天然气在大气压下，冷却至约-162摄氏度时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气。储存温度：-145—-162℃储存压力：0.1—0.6MPa液态密度：0.45t/m3比液化前的天然气组分更纯净，几乎不含水分。主要成份为ＣＨ４，还有少量C２H６，C３H８，N２。体积缩小了约６００倍，适宜于长途运输和储存。21二、天然气的概念及性质气化器低温泵储罐LNG气化站22二、天然气的概念及性质4、关键词解释1）着火温度：指天然气与空气的混合物开始进行燃烧反应的最低温度。甲烷着火温度为540度。有燃气设施的地方，不能有明火也不能有产生高温的设施；2）燃烧速度：垂直于燃烧焰面，火焰向燃烧气体方向传播的速度，就是火焰传播速度。（脱火、回火现象）；233）热值：指单位质量液体、固体（1Kg）或单位体积气体（指标准状况下用1Nm3来表示）的可燃物完全燃烧时所放出的热量。单位为MJ/Nm3（兆焦/立方）。热值分高热值和低热值，两者的区别在于是否计入燃烧产物水蒸汽被凝结成燃烧前环境温度所放出的全部热量。燃气的热值通常指低热值。从理论计算1m3纯甲烷燃烧时需要9.52方空气，实际需要的多。二、天然气的概念及性质24二、天然气的概念及性质4）天然气爆炸浓度极限（5%－15%）当空气中含有天然气浓度范围达到爆炸危险的混合物。该气体与火源接触时，即形成爆炸。该天然气浓度范围称为天然气爆炸浓度极限。当空气中含有天然气浓度增加到不能引起爆炸浓度点称为爆炸上限，因为由于缺氧也无法维持燃烧爆炸。当空气中含有天然气浓度减少到不能引起爆炸浓度点称为爆炸下限，因为氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，无法维持燃烧爆炸。25二、天然气的概念及性质5）为什么天然气灶具与液化石油气灶具不能互换使用？两种燃气的热值不同，天然气的热值为40MJ/Nm3,液化石油气的热值为104.65MJ/Nm3；并且灶前压力不同，天然气是2000帕、液化石油气为2800帕。两种燃气的燃烧速度、理论空气量、压力、比重均不同，而设计灶具时却是根据各自的特性来决定灶具各部分尺寸的。若液化石油气通过天然气灶具会由于一次空气量不足，点火后使液化石油气不能充分燃烧，从火孔中喷出长而无力的黄火焰，因此不同气源的灶具不能互换使用。需更换喷嘴。26二、天然气的概念及性质6）压力及各种压力单位的换算关系压力：是单位面积上所承受的垂直作用力（物理上称为压强）。各种压力单位与帕的换算关系271、天然气产业链三、天然气输配系统28三、天然气输配系统LNG产业链29三、天然气输配系统30三、天然气输配系统2、天然气的输配途径管网和槽运—天然气的两个互补的输配途径。与石油相比,天然气具有3个基本特点：在常温、常压下为气体可压缩性很强；流动性好。这些特点决定了管道是运输天然气的最合适方式。在某些特殊条件下,利用车船等运载工具以CNG(压缩天然气)或LNG方式运输天然气比管道更经济。31三、天然气输配系统中国LNG槽运与天然气管网互补格局32三、天然气输配系统3、中国天然气输配状况中国是最早用木竹管输送天然气的国家。1600年前后，四川省自流井气田不但在平地敷设管道，而且“高者登山，低者入地”。中国现代天然气运输管道，多集中在天然气主要产地四川省：1963年建成了第一条巴渝输气管道，管径为426毫米，全长54.7千米。到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地，沟通全省的输气管道网，管径426毫米～720毫米，全长2,200多千米，设有集配气站178座，年输量50亿～60亿立方米。33三、天然气输配系统槽运与天然气管网互补，我国已是LNG陆上运输市场最发达国家。槽车数千辆，气化站数百座，遍布各省。中原绿能、新疆广汇公司用LNG运输槽车把LNG从新疆运到4000公里外的广东、福建。规避管道一次大量投资沉淀和投资回收期长、折旧成本过高的风险;罐箱运输成本可望进一步降低。LNG槽运可弥补管网不足：边远地区、山区、沿河地区。34三、天然气输配系统中国当前天然主管网35北京天津大连烟台南京上海宁波福州厦门台北广州中山海口三亚温州嘉兴龙口漳州汕头南宁香港秦皇岛太原呼和浩特银川兰州西安郑州成都重庆武汉长沙贵阳合肥图例拟建天然气主干线已建在建天然气主干线平湖气田惠州气田Y13-1气田东方气田春晓气田广东LNG福建LNG沈阳杭州石家庄佛山锦西湖州中国沿海天然气主干线示意图深圳莆田大榭岛拟建LNG接收站规划LNG接收站规划天然气主干线浙江LNG北海宁德珠海澳门南昌2007年在东南沿海地区形成年170亿方的供气能力三、天然气输配系统36三、天然气输配系统广东大鹏LNG主管网37三、天然气输配系统福建LNG管网38三、天然气输配系统新疆广汇公司的LNG车队世界之最：LNG陆上槽车运输--中国，4500公里。39三、天然气输配系统LNG运输、卸车40三、天然气输配系统CNG充装41三、天然气输配系统4、天然气输配系统的功能天然气的输配是由站场和管线构成的系统完成。要将合格的天然气安全准确地送给用户，系统必须具备如下功能：1）接收分输功能接收功能：对于气源产地需要接收站，对于LNG也需要液化天然气接收站。分输功能：分输站需要将来到或储存的天然气分送到各用户。42三、天然气输配系统广东省天然气主管网43三、天然气输配系统广州市高压燃气主管网广州市中压燃气主管网44三、天然气输配系统粤东LNG项目输气管线管道全长314km一期干线132km一期支线38km二期干线144km45三、天然气输配系统2）计量功能必须准确计量所输配的天然气的流量，因此需要在线检测天然气流量的仪器仪表。超声波流量计46三、天然气输配系统超声波流量计计量原理利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系，即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这两种超声脉冲传播的时间差越大，则流量也