燃气基础知识与燃气输配

第一部分燃气基础知识第二部分燃气输配第一部分：燃气基础知识•一、常用的燃气种类•二、天然气的组分和类别•三、天然气的应用•四、常见能源的比较一、常用的燃气种类1、人工煤气（Towngas）•人工煤气：指从固体或液体燃料加工所生成的可燃气体。•煤制气：干馏煤气如焦炉煤气（热值4200kcal/Nm3）直立炉煤气（热值3800kcal/Nm3）等。主要成分氢气60%，甲烷20%，一氧化碳8%左右。•气化煤气：发生炉煤气（热值1380kcal/Nm3）、水煤气（低热值2480kcal/Nm3）等。主要成分为一氧化碳和氢气。•油制气：如蓄热热裂解气（3950kcal/Nm3）、蓄热催化裂解气（8300kcal/Nm3）等。主要成分为甲烷、乙烯和丙烯，也含一氧化碳和氢气。气化炉煤气成本分析原料产气率（m3/t)（干基）原料价格（元/吨）煤气发生炉两段煤气发生炉水煤气发生炉两段水煤气发生炉流化床水煤气炉无烟煤3000/1500//≥1600烟煤/2600/800/≥1400焦炭3100////≥2000气焦2600////≥2000热值(千卡/m3)14001600248030002500/气价(元/m3)0.530.541.071.751.56/注：气价仅按原料批发价格折算，未考虑运输、场地、设备、采购、环境、运行等其他全部成本。一、常用的燃气种类2、液化石油气（LPG-LiquefiedPetroleumGas）•液化石油气是开采和炼制石油的过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。主要成份为丙烷、丙烯及丁烷和丁烯（习惯称为C3、C4），石油气在常温和常压时呈气体状态；但加压或冷冻后则很容易液化，以方便储存、运输及管理。•液态热值约为11000kcal/kg（相当1.28Nm3天然气）、气体热值约为27000kcal/Nm3•液化石油气从液态变气态，体积约扩大250倍。•一、常用的燃气种类•3、天然气(NG-NaturalGas)•天然气是指自然生成，在一定压力下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中的混合气体，其主要成分为甲烷及少量乙烷、丙烷、丁烷及以上烃类气体，并可能含有氮、氢、二氧化碳、硫化氢及水蒸气等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。•纯气藏天然气（热值8700kcal/Nm3）•凝析气藏天然气（热值4490kcal/Nm3）•油田伴生气（热值11500kcal/Nm3）•矿井气（热值2800—4700kcal/Nm3）一、常用的燃气种类4、沼气•沼气：将含有蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等有机质，如秸秆、杂草和粪便等为原料，在缺氧情况下，经厌氧发酵后生成，主要成分为甲烷55%~70%、二氧化碳25%~40%，还有少量的硫化氢、氮气、一氧化碳等。•热值约为5000kcal/Nm3。一、常用的燃气种类•5、煤层气•煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体，发热量大于8100大卡/m3。•气体成分：煤层气主要由95%以上的甲烷组成，另外5%的气体一般是CO2或氮气。二、燃气的特性•1、比重SpecificGravity-(空气)•气体的比重是指气体的质量与同体积空气质量的比较，比重大于1者即重过空气；相反，若比重小于1者即轻过空气。•煤气的比重是0.52，泄漏后易于扩散。•液化石油气的比重是1.84，因此，液化石油气泄漏后会积聚于低洼处。•天然气比重是0.7,泄漏后易于扩散。第二节、燃气特性•比重SpecificGravity-(水)•液体的比重是指液体的质量与同体积水质量的比较，比重大于1者即重过水；相反，若比重小于1者即轻过水。•液化石油气的比重是约0.5，比同样之水容量轻约一倍。二、燃气的特性2、沸点（BoilingPoint）沸点一般是指液体在大气压力下的沸腾温度，沸点的高低是依照液体表面的压力不同而有所差异；压力越大则沸点越高，压力越小则沸点会下降。以下是不同燃气的沸点：①甲烷：-162.6℃②乙烷：-88.5℃③丙烷：-42.1℃④正丁烷：-0.5℃⑤异丁烷：-10.2℃⑥乙烯：-103.7℃⑦丙烯：-47℃二、燃气的特性•3、露点•露点指饱和蒸气经冷却或加压，立即处于过饱和状态，当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。•丙烷在0.349Mpa压力时露点温度：为•-10.0℃•在0.846Mpa压力时露点温度：为•+20.0℃•当用管道输送气态碳氢化合物时，必须保证其温度在露点以上，防止凝结，堵塞管道。二、燃气的特性4、爆炸极限（ExplosionLimits）可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，使燃烧不能进行；当浓度达到某一极限时，由于缺氧也无法燃烧，前一浓度为爆炸下限，后一浓度为爆炸上限。•天然气爆炸浓度极限为5%-15%（占空气中体积%）。•燃气过浓或过稀，与空气混合的比例超过或未达到指定的范围，均不能引燃。燃气的爆炸极限燃气名称爆炸极限范围（在空气中所占的百分比）煤气5.5至33.7﹪液化石油气1.8至9.5﹪天然气5.0至15﹪氢气4.0至75﹪甲烷5.3至14﹪丙烷2.2至9.5﹪丁烷1.8至8.4﹪三、天然气的常见组分•甲烷—天然气中主要组成部分，含量96%以上。无色，略有蒜味。它比空气轻，在标准压力和15℃下，1m3甲烷重0.677kg。•乙烷—无色气体，比空气稍重，1m3重1.27kg。在20℃，加压到3.8Mpa以上可液化。•丙烷—无色气体，比空气重，1m3重1.966kg。在20℃，加压到0.85Mpa以上呈液态。•正丁烷—在标准压力和15℃下，1m3重2.454kg，在标准压力下，当温度高于0.6℃时，纯正丁烷呈气态。在温度为15℃及压力0.18Mpa时，呈液态。•氮气—在天然气中的体积含量一般不超10%无色无味。•硫化氢—是极臭有毒的可燃气体，易溶解于水。一般气藏中含量很少或不含，有腐蚀作用。•二氧化碳—无色，具有微弱气味。在15℃和压力5.65Mpa时，呈液态。（CO2在水中有很高的溶解度，对设备有腐蚀作用）•氦气—惰性气体，无色无味。四、天然气的分类•按状态分：•1、天然气：NG•密度：0.5~0.7kg/Nm3、主要成份：甲烷96%、•爆炸极限为5%-15%•2、压缩天然气：CNG•在常温下气通过压缩机对天然气进行压缩，最高压力小于20Mpa，体积缩小约200倍。一撬车的装气量为：撬车水容积（18m3）×200=3600m3(考虑压缩因子，实际为4200m3)。根据工艺方式的不同，压缩成本有所不同。四、天然气的分类•3、液化天然气：LNG•在常压下，将天然气冷却到-162℃时呈液态，体积缩小约600倍，称为液化天然气LNG。•1吨LNG≈1420Nm3(4500~6000元/T,有季节性差异)•4、可燃冰：CH4·8H2O•在海底的低温与压力(3.0Mpa)下，天然气和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这个结晶就是“可燃冰”。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。科学家估计海底可燃冰的储量够人类使用1000年。•五、天然气的技术指标•GB17820《天然气》•分三类气：一类、二类、三类•一类、二类气体主要用于民用燃料•三类气体主要用于工业燃料•技术指标：•1、高温热值（＞7500大卡/m3）•2、总硫含量（≤100、200、400mg/m3)•3、硫化氢(≤6\20\460mg/m3)•4、二氧化碳(≤3%)•5、水露点温度比最低环境温度低5度。六、天然气的用途•1、优质燃料：民用、工商业；窑炉、空调、焚烧炉、金属切割等。•2、原料气：可制取合成氨、碳黑、乙炔等化工产品的原料气。第四篇、常见能源的比较•第一节、能源的种类太阳能风能生物能地热能海洋能氢能水电能水合物石油煤天然气核能能源的级别一次能源二次能源原煤、石油、天然气太阳能、水能、核能电能、石油气、煤气第二节、常见能源热值的比较•标准煤:标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡。•1公斤原煤≈5000大卡/公斤•1公斤洗精煤≈6300大卡/公斤•1公斤焦炭≈6800大卡/公斤•1公斤原油≈10000大卡/公斤•常见能源热值的比较•1公斤汽油≈11000大卡/公斤(0.72公斤/升)•1公斤煤油≈10050大卡/公斤(0.80公斤/升)•1公斤柴油≈10200大卡/公斤(0.85公斤/升)•1公斤LPG≈11000大卡/公斤（2.5公斤/Nm3）•1Nm3天然气≈8600~8900大卡•1Nm3焦炉煤气≈4100大卡•1Nm3其他煤气≈2500大卡•1度电≈860大卡结论（热值）：•1、1Nm3天然气≈10度电（工业0.81元/度）•2、1Nm3天然气≈1.72公斤原煤(500-800元/t)•3、1Nm3天然气≈1.25公斤焦炭（1900元/t）•4、1Nm3天然气≈0.85公斤原油(1t=7.31桶)•5、1Nm3天然气≈0.78公斤重油（5100元/t）•6、1Nm3天然气≈2.05Nm3焦炉煤气•7、1Nm3天然气≈3.4Nm3其他煤气（水煤气）•8、1Nm3天然气≈0.8公斤液化气(7250元/t)•9、1Nm3天然气≈1.1升汽油(10200元/t)•≈1.07升煤油(5700元/t)•≈1.0升柴油(8800元/t)•以上有关价格为批发价第二部分、城市燃气输配第一篇城市燃气输配系统的组成•第一节、城市燃气输配系统•城市燃气输配系统有两种基本形式：管道输配系统和液化石油气瓶装输配系统。•管道输配系统一般由接收站（门站）、输配管网、储配站、调压室以及运行管理操作和控制设施等组成。（1）管道输配系统（2）瓶装供应•单个钢瓶供应•瓶组供应（3）CNG供应系统•CNG供应链车用燃气释放站中小城镇子站车用燃气母站拖车（次）高压管道气源标准站车用燃气中压管道气源CNG加气站工艺流程第二节、燃气的调压•（一）目的：将较高的燃气压力调至用户用气设施所需的压力范围内、调节和稳定管网压力，以确保用气设施安全、平稳、连续的运行。•民用低压用气设备燃烧器额定压力:人工煤气:1.0kpa天然气、液化石油气混空气:2.0kpa液化石油气2.8（工业和商业可取5.0kpa）注：工业用户应考虑其用气设备的进口压力具体要求。第三节、燃气的计量•一、误差•1、计量误差：测量结果与真值之间的偏差。•（1）粗差（疏忽误差）：明显歪曲测量结果的误差。•（2）系统误差：在统一条件下多次测量同一量值时，误差的大小符号不变，或在条件改变时，误差是按一定规律变化的。•（3）偶然误差：在相同条件下多次测量同一量值，其误差绝对值和符号变化均无明确规律，也不能预测，但具有抵偿。燃气的计量•二、计量设备的精度•上游（加气母站）：0.5或1.0•下游（卸气站）：1.0或1.5•三、输差考核指标≤2%