天然气基础知识

天然气基础知识

第一部分

天然气基本性质

一、概述

天然气是从地下开采出来的一种可燃性气体,它是埋藏在地壳下面的生物有机体,经过漫长的地质年代和复杂的转化过程而形成的。

我国利用天然气有着悠久的历史，它是气体燃料中出类拔萃的新秀，具有清洁、无毒、热值高、使用调节方便等优点，广泛用于各行各业，如熬盐、化工、化肥、冶炼、碳黑生产，CNG汽车和城市民用等。

随着城市建设发展，城市天然气事业迅速壮大，公用、民用气用户大量增加，为减轻环境污染，天然气在各行各业不断受到重视，它是二十一世纪一种清洁、高效、优质的环保能源。

二、天然气的种类

1、气田气热值一般为Nm3(8300KCAL/Nm3）

2、油田伴生气热值一般为Nm3(10878KCAL/Nm3）

3、凝析气田气热值一般为Nm3(11569KCAL/Nm3）

4、煤层气热值一般为Nm3(8700KCAL/Nm3）

5、矿井气热值一般为Nm3(4500KCAL/Nm3）

三、主要成分

天然气的典型组分（体积%）

注：其它稀有组分未列出。西气东输的气体密度约为m3，忠武线气体密度约为m3

四、主要参数

1、主要成分： CH4（甲烷），另外含有少量的其他烷烃以及氮、二氧化碳、硫化氢、水份等。

2、临界温度：℃，临界压力。

3、沸点： -162 ℃（1atm），着火点：650 ℃

4、低热值： 8800Kcal/Nm3（Nm3）

5、高热值： 9700Kcal/Nm3（Nm3）

6、爆炸范围：下限为5%，上限为15%

7、气态密度： Nm3，为空气的倍。

8、华白指数： Nm3

9、燃烧势：

以上数据按CH4含量约为97%的天然气参数，为近似值。

五、天然气的类别

六、天然气的燃烧

1、燃烧

天然气和氧气在达到一定浓度及一定温度下可以燃烧，燃烧产物主要是水和二氧化碳，当氧气不足时，燃烧会产生CO。

CH4+2O2=CO2+2H2O

1Nm3天然气燃烧需要2Nm3氧气（即需要约10Nm3空气）因此从安全角度讲，使用天然气的厨房需要良好通风；卫生间内安装旧式的直排式热水器是相当危险的。

2、爆炸

天然气在室内空气中的含量达到5%--15%时,一遇明火或高温物体,甚至开关电灯时所产生的电火花,都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸。

天然气中含有少量的硫化氢气体,国家有关规范要求,一立方米天然气中硫化氢含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋气味,并且硫化氢气体还是一种强烈的神经性毒物。

为保证使用安全，城市燃气内添加臭剂（通常为四氰噻吩），臭剂量15~20mg/Nm3，保证天然气在空气中浓度达到1%时即可闻到。

3、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低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热。

4、着火温度

指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温度。甲烷着火温度为540 ℃。

５、燃烧速度

垂直于燃烧焰面，火焰向未燃烧气体方向传播的速度叫做燃烧速度。甲烷最大燃烧速度为米/秒。

6、华白数

华白数是一项控制燃具热负荷恒定状况的指标。是燃气互换性指标，华白数在±１０％内的两种燃气可以互换。W=Qh/S1/2

W-华白数；

Qh-天然气的高热值；

S-天然气的相对密度；

7、燃烧势

燃烧势是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧的倾

向性的一项反映燃具燃气燃烧稳定的状态的综合指标。是不同类型燃气间互换时燃烧稳定状态的特性指数。Cp=K{H2+（CmHn+Co）+}/S1/2 K=1+

8、天然气的临界参数

当温度低于某一数值时，对气体进行加压，都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论加多大压，都不能使气体液化。可使气体压缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体液化时所必须的最低压力称为临界压力。此时的状态称为临界状态。气体在临界状态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体积和临界密度。天然气的临界温度为℃，临界压力。

9、各种热值

1千克标准煤的热值为兆焦（7011KCal）

1度电（1KWh）的发热量为兆焦（860KCal）

1千克重油的热值：10000KCAL/千克

汽油：10313KCAL/千克

柴油：11014KCAL/千克

10、民用建筑的采暖、空调及生活热水热负荷的计算

Qn=q×A×10-3

Qn—采暖热负荷，KW；

q-采暖热指标，W/m2,

A-采暖建筑物的建筑面积，m2

采暖热指标推荐值

七、城市天然气热值和杂质含量的要求

1、天然气发热量，总硫、硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准〈天然气〉GB17820的一类气或二类气的规定。

天然气的技术指标GB17820

注：1、标准中气体体积的标准参比条件是,20℃。

2、取样方法按GB\T13609。

2、在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的烃露点应比最低环境温度低5℃，天然气中不应有固态、液态或胶状物质。

八、天然气的储存与运输

1、管道输送

天然气在常温下不能液化，通常保持在一定压力下采用管道输送。城市间天然气管道输送造价较高，通常需要较大规模用气量才可能实施长输管道工程。城市内天然气通常全部采用管道输送至各用户。

2、CNG（压缩天然气）

将天然气压缩到20MPa，压缩后体积缩小约220倍，采用气瓶车运输至城市门站减压供给城市用气，或压缩后供给CNG汽车作为燃料。

CNG储存效率较高，但是由于压力很高，需多级压缩，耗能较高，同时气瓶金属耗量非常大，因此CNG汽车运输效率很低，因此通常为近距离小规模运输。一般为200公里，最大400公里。

3、LNG（液化天然气）

将天然气深度冷冻，通常约-162℃（即1atm下，天然气的沸点温度），此时液化后的体积约缩小约600多倍，采用低温槽车（国际间采用低温槽船）运输至城市气化站气化为常温天然气供给城市用气。

LNG储存温度很低，储存压力略高于常压，储存效率高，单位体积运输费用较低。

国际间天然气贸易中LNG所占比重逐年增加，我国正在大力引进国外的LNG。

我国天然气资源分布不均，目前国内已有2座中小型LNG液化厂，并有多座正在建设，极大的促进了国内天然气事业的发展。LNG的覆盖范围约1000-3000公里，每1000公里运费约元（指40立方米槽车）。