天然氣系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、天然氣系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)知識(shí)一、概述 天然氣是以氣態(tài)存在的比較輕的烴類。是無(wú)色，有刺激性氣味的易燃易爆的氣體。隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，天然氣這種潔凈、高效的能源將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。二、天然氣的組成 天然氣主要由烷烴組成，其分子通式為CnH2n+2，其中甲烷占主要地位，其次是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，還含有少量的其它烴類，如烯烴、環(huán)烷烴，但含量極少。另外，還可能含有H2S、CO2、H2O等化合物。三、天然氣組成的表示方法 體積表示法：天然氣中i組分的體積百分率是指i組分的體積占總體積的百分比。即 Xvi=(Vi/V)100% 其中 Xvi體積百分率 Vii組分的體積 V天然氣的總體積 重量

2、表示法：天然氣中i組分的重量百分率是指i組分的重量占總體積的百分比。即 XGi=(Gi/G) 100% 其中 XGi重量百分率 Gii組分的重量 G天然氣的總重量四、天然氣的分類1、按礦藏特點(diǎn)分可分為氣田氣、油田伴生氣和凝析氣田氣。氣田氣：氣井采出來(lái)的氣主要是甲烷，重組分極少。油田伴生氣：油井里出來(lái)的氣。凝析氣田氣：有凝析輕烴凝結(jié)下來(lái)的氣田氣 2、按組成分可分為干氣、濕氣、貧氣、富氣、酸性天然氣和潔氣。干氣：每一標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣中，C5（戊烷）以上重?zé)N液體含量低于13.5cm3的天然氣。濕氣：每一標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣中，C5（戊烷）以上重?zé)N液體含量高于13.5cm3的天然氣。貧氣：每一標(biāo)準(zhǔn)立方米天

3、然氣中，C3（丙烷）以上烴類液體含量低于94cm3的天然氣。富氣：每一標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣中，C3（丙烷）以上烴類液體含量高于94cm3的天然氣。五、天然氣的物理性質(zhì) 1、密度：?jiǎn)挝惑w積的物質(zhì)質(zhì)量稱為密度。 氣體的相對(duì)密度一般指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度與空氣密度之比。 天然氣的密度常以kg/m3來(lái)表示。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0，1大氣壓下），天然氣的密度主要與組成有關(guān)，一般在0.70.9之間，重組分含量愈多密度越大。 2、分子量 單體烴的分子量可根據(jù)該烴的分子式求得，如CH4為16、C2H6為30等。天然氣的分子量一般以平均分子量表示，用公式表示為 nM=xiMi xi指氣體組分的摩爾分率 i=1 3、閃點(diǎn)：一

4、定溫度下，可燃液體的蒸氣與空氣形成可燃性氣體。這種氣體與火焰接觸時(shí)能閃出火花但隨即熄滅，這種瞬間燃燒的過(guò)程稱為閃燃；發(fā)生閃燃時(shí)的最低溫度，叫閃點(diǎn)。 4、燃點(diǎn)：是指物質(zhì)在規(guī)定條件下加熱到能被外部火源引燃，并連續(xù)燃燒不少于5秒鐘時(shí)的最低溫度。 天然氣的閃點(diǎn)及燃點(diǎn)都很低，因此，天然氣是一種易燃品。5、爆炸極限當(dāng)可燃?xì)怏w與空氣的混合物中，可燃?xì)怏w的濃度處于在一定的范圍內(nèi)時(shí)，用外界火源去引燃油氣混合物時(shí)，會(huì)發(fā)生閃火或爆炸現(xiàn)象，這個(gè)濃度范圍稱為爆炸極限。其下限濃度稱為爆炸下限，上限濃度則稱為爆炸上限。CH4的爆炸極限為515%，因此，天然氣是一種易爆物。6、露點(diǎn) 1、水露點(diǎn)：在一定壓力下，天然氣冷卻到析出

5、第一滴水時(shí)的溫度。天然氣輸送時(shí)要求水露點(diǎn)比輸送管段的最低地溫低5。 2、烴露點(diǎn)：在一定壓力下，天然氣冷卻到析出第一滴液態(tài)烴時(shí)的溫度。天然氣輸送時(shí)同樣要求烴露點(diǎn)比輸送管段的最低地溫低5。六、天然氣的燃燒 用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的燃?xì)庖媸且蕴烊粴庾鳛槿剂系?，因此天然氣燃燒時(shí)釋放出的熱量的多少?zèng)Q定了燃?xì)廨啓C(jī)工作效率的高低。衡量熱量多少的指標(biāo)主要有熱值、華白指數(shù)等等。這里以熱值為例展開討論。1、熱值的定義 燃燒一定體積或質(zhì)量的燃?xì)馑芊懦龅臒崃糠Q為燃?xì)獾陌l(fā)熱量，也稱為燃?xì)獾臒嶂怠?其常用單位有: 千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方（kcal/Nm3） 千焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米（KJ/Nm3） 兆卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米（Mcal/Nm3） 兆

6、焦?fàn)?標(biāo)準(zhǔn)立方米（MJ/Nm3）2、熱值的分類 燃料熱值有高位熱值與低位熱值兩種。 高位熱值：是指燃料在完全燃燒時(shí)釋放出來(lái)的全部熱量，即在燃燒生成物中的水蒸汽凝結(jié)成水時(shí)的發(fā)熱量，也稱毛熱。 低位熱值：是指燃料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽以氣態(tài)存在時(shí)的發(fā)熱量，也稱凈熱。高位熱值與低位熱值的區(qū)別，在于燃料燃燒產(chǎn)物中的水呈液態(tài)還是氣態(tài)，水呈液態(tài)是高位熱值，水呈氣態(tài)是低位熱值。因此可得到： 高位熱值低位熱值=燃燒產(chǎn)生的水蒸氣冷凝成水釋 放的汽化潛熱3、熱值的計(jì)算 天然氣是在一種多組分的氣態(tài)混合物，因此其熱值應(yīng)根據(jù)其中各組分的含量及其對(duì)應(yīng)熱值計(jì)算得到 。組分CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C

7、O N2熱值，KJ/mol 889.5 1558.32217.82653.03506.1283.0天然氣的熱值為： Q=XiQi其中：Xi天然氣中各組分的體積分?jǐn)?shù)（或摩爾分?jǐn)?shù)） Qi天然氣中個(gè)組分的燃燒熱值七、天然氣配送系統(tǒng) 天然氣用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，對(duì)氣質(zhì)和進(jìn)氣壓力有特定要求。天然氣的凈化及調(diào)壓系統(tǒng)通常可概括為下列流程： 來(lái)氣計(jì)量?jī)艋瘻p壓定壓1、計(jì)量系統(tǒng) 在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前，應(yīng)對(duì)天然氣進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，便于對(duì)能源消耗的統(tǒng)計(jì)。天然氣計(jì)量常用的流量計(jì)為孔板流量計(jì)或旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。 孔板流量計(jì)又稱為差壓式流量計(jì)，是由一次檢測(cè)件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體

8、的流量測(cè)量。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，性能穩(wěn)定，使用可靠等特點(diǎn)。 當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)孔板時(shí),將產(chǎn)生局部收縮,流束集中,流速增加,靜壓力降低,于是在孔板前后產(chǎn)生一個(gè)靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關(guān)系,流量越大,壓力差就越大. 差壓信號(hào)傳送給差壓變送器,轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出,遠(yuǎn)轉(zhuǎn)給流量計(jì)算儀,實(shí)現(xiàn)流體流量的計(jì)量。2、凈化 天然氣中如果含有過(guò)量的固體粉塵或顆粒，不及時(shí)除去而進(jìn)入燃?xì)庖?，不僅降低了燃燒效率，而且會(huì)造成噴嘴堵塞和積碳，損壞燃機(jī)燃料噴嘴。因此在進(jìn)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)前要配備凈化裝置。 凈化系統(tǒng)設(shè)備分為兩類，一類為精細(xì)過(guò)濾器，對(duì)1微米以上固體微料脫除效率可達(dá)99.9%； 另一類為旋風(fēng)分離除塵

9、，分離精度為10微米。3、定壓及減壓 從天然氣增壓裝置輸出的天然氣壓力較高，應(yīng)通過(guò)定壓裝置將壓力降低到合適的范圍內(nèi)，防止天然氣供氣管網(wǎng)的壓力波動(dòng)影響燃機(jī)效率和壽命。常用的定壓裝置為定壓閥。 在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前還要對(duì)天然氣進(jìn)行進(jìn)一步減壓，確保燃燒壓力在合適的范圍內(nèi)。常用的減壓裝置為減壓閥。八、常見(jiàn)故障及排除方法序號(hào)故障故障原因判斷方法排除方法1流程不通過(guò)濾器堵前后壓差增大或末端放空量減小清洗過(guò)濾器管線雜質(zhì)堵清除雜質(zhì)管線凍堵加熱凍堵部位閥門未打開檢查流程，打開閥門2發(fā)電機(jī)前壓力高調(diào)壓閥失靈發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火困難維修調(diào)壓閥來(lái)氣壓力高聯(lián)系來(lái)氣單位，降低壓力用氣量降低增大用氣量3發(fā)電機(jī)前壓力低調(diào)壓閥失靈發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火困難維修調(diào)壓閥來(lái)氣壓力低聯(lián)系來(lái)氣單位，增加壓力用氣量增加減小用氣量4控制系統(tǒng)故障切斷閥故障閥后無(wú)壓維修閥或消除設(shè)備故障檢漏閥故障維修閥或消除故障發(fā)電機(jī)配氣調(diào)節(jié)閥故障維修閥或消除配氣系統(tǒng)故障九、安全運(yùn)行注意事項(xiàng) 1、開停工注意事項(xiàng) 試壓嚴(yán)密 吹掃徹底 置換充分 隔離恰當(dāng)（停工） 2、生產(chǎn)運(yùn)行注意事項(xiàng) 注重大局、及時(shí)協(xié)調(diào) 按時(shí)巡檢、防止凍堵 力