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34.69MJ/Nm3(8300KCAL/Nm3）

2、油田伴生气热值一般为45.47MJ/Nm3(10878KCAL/Nm3）

3、凝析气田气热值一般为48.36MJ/Nm3(11569KCAL/Nm3）

4、煤层气热值一般为36.37MJ/Nm3(8700KCAL/Nm3）

5、矿井气热值一般为18.84MJ/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0.6982kg/m3，忠武线气体密度约为0.75kg/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： -82.3℃，临界压力4.58MPa。

3、沸点： -162 ℃（1atm），着火点：650 ℃

4、低热值： 8800Kcal/Nm3（36.96MJ/Nm3）

5、高热值： 9700Kcal/Nm3（40.98MJ/Nm3）

6、爆炸范围：下限为5%，上限为15%

7、气态密度： 0.75Kg/Nm3，为空气的0.58倍。

8、华白指数： 44.94MJ/Nm3

9、燃烧势： 45.18

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0.38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+0.6（CmHn+Co）+0.3CH4}/S1/2

K=1+0.0054O22

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-82.3℃，临界压力4.58MPa。

9、各种热值

1千克标准煤的热值为29.308兆焦（7011KCal）

1度电（1KWh）的发热量为3.6兆焦（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101.325Kpa,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