燃氣的分類與性質

關于燃氣的分類與性質第1頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第一章燃氣的分類與性質第一節(jié)燃氣的分類與性質第二節(jié)城市燃氣的分類與性質第三節(jié)各種燃氣的基本性質 第2頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第一節(jié)燃氣的分類燃氣的概念燃氣：一切可燃燒的氣體城市燃氣：可作為城市燃料的可燃燒氣體，如天然氣、液化石油氣、焦爐煤氣……。城市燃氣必須符合城市燃氣的質量標準（國家分別制定有：天然氣、人工燃氣、液化石油氣的標準）?！叭細狻迸c“煤氣”的概念有區(qū)別。燃氣的種類按燃氣的來源通常可以把燃氣分為天然氣、人工燃氣、液化石油氣和生物質氣等。第3頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五天然氣一般認為，天然氣是古代動、植物的遺體在不同的地質條件下，通過生物化學作用以及地質變質作用生成的可燃氣體。在一定壓力下，天然氣經(jīng)運移，儲集在地下適宜的地質構造中，形成礦藏，埋藏在深度不同的地層中。天然氣是一種混合氣體，其主要成分是低分子量烷烴，還含有少量的二氧化碳、硫化氫和氮氣等。天然氣既是化工產(chǎn)品原料氣，又是優(yōu)質燃料氣，是理想的城鎮(zhèn)燃氣氣源。利用天然氣，促進低碳化，節(jié)能減排、提高能源利用率，能源的可持續(xù)發(fā)展。天然氣的開采、儲運和使用既經(jīng)濟又方便。如液態(tài)天然氣的體積僅為氣態(tài)時的1/600，有利于運輸和儲存。目前，天然氣將會取代石油成為全球的主導能源。國家從合理調整能源利用結構、科學治理大氣環(huán)境的角度，提出了加大天然氣在能源消費結構中利用比例的基本國策，通過實施“立足國內，利用海外，西氣東輸，北氣南下，海氣登陸，就近供應”的天然氣氣源戰(zhàn)略，力求使天然氣在一次能源消費結構中的比例提高到12%。第4頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五非常規(guī)天然氣指由于目前技術經(jīng)濟條件的限制尚未投入工業(yè)開采的天然氣資源。包括天然氣水合物、煤層氣、頁巖氣、水溶氣、淺層生物氣及致密砂巖氣等。其中煤層氣已經(jīng)像常規(guī)天然氣—樣得到開采利用。我國非常規(guī)天然氣資源量豐富，在未來將具有巨大的應用前景。

1）天然氣水合物俗稱“可燃冰”，是天然氣與水在一定條件下形成的類冰固態(tài)化合物。標準狀態(tài)下，1單位體積的甲烷水合物最多可結合164單位體積的甲烷。天然氣水合物的開采過程中，最大限度地減少對環(huán)境和氣候的影響等技術難題是目前需要解決的問題。2）煤層氣煤層氣又稱煤層甲烷氣，是煤層形成過程中經(jīng)過生物化學和變質作用以吸附或游離狀態(tài)存在于煤層及固巖中的自儲式天然氣。成分以甲烷為主，含有少量的二氧化碳、氮、氫以及烴類化合物。煤層氣的開發(fā)利用可以防范煤礦瓦斯事故、有效減排溫室氣體，是高效、潔凈的城鎮(zhèn)燃氣氣源。3）頁巖氣頁巖氣是以吸附或游離狀態(tài)存在于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中的天然氣。頁巖氣的開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長等優(yōu)點，但由于頁巖氣儲層的滲透率低，使頁巖氣的開采難度較大。我國頁巖氣資源廣泛分布于海相、陸相盆地，資源量豐富。基方：1atm20℃(standardcubicmeter,簡寫：Sm3）標方：1atm0℃(normalcubicmeter,簡寫：m3）第5頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五按其儲運方式分為三種：管輸天然氣液化天然氣（LiquifiedNaturalGas，簡稱LNG)，氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，經(jīng)一連串超低溫液化后，利用液化天然氣船（車）運輸，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，可作為大、中城市燃氣氣源。

壓縮天然氣（CompressedNaturalGas,簡稱CNG）指壓縮到壓力大于或等于10MPa且不大于25MPa的氣態(tài)天然氣，它與管道天然氣的組分相同,主要成分為甲烷，用作車用燃料或供小規(guī)模城鎮(zhèn)燃氣用戶使用。

甲烷：臨界溫度：191.05K（-82.1℃）；臨界壓力：4.6407MPa第6頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五天然氣的分類天然氣有多種分類方式，按照勘探、開采技術可分為常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣兩大類。常規(guī)天然氣：按照礦藏特點可分為氣田氣、石油伴生氣和凝析氣田氣等。氣田氣（純天然氣）：氣田氣是從氣井直接開采出來的燃氣。氣田氣的成分以甲烷為主，甲烷含量在90%以上還含有少量的二氧化碳、硫化氫、氮和微量的氦、氖、氦等氣體，其低熱值約為36MJ/m3。凝析氣田氣(深層氣田氣)：凝析氣田氣是含石油輕質餾分的燃氣。凝析氣田氣除含有大量甲烷外，還含有2%～5%的戊烷及其他碳氫化合物，低熱值約為48MJ/m3。石油伴生氣：伴隨石油一起開采出來的低烴類氣體稱為石油伴生氣。石油伴生氣的甲烷含量約為80%，乙烷、丙烷和丁烷等含量約為15%，低熱值約為45MJ/m3。第7頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五非常規(guī)天然氣指由于目前技術經(jīng)濟條件的限制尚未投入工業(yè)開采的天然氣資源。包括天然氣水合物、煤層氣、頁巖氣、水溶氣、淺層生物氣及致密砂巖氣等。其中煤層氣已經(jīng)像常規(guī)天然氣—樣得到開采利用。我國非常規(guī)天然氣資源量豐富，在未來將具有巨大的應用前景。

1）天然氣水合物俗稱“可燃冰”，是天然氣與水在一定條件下形成的類冰固態(tài)化合物。標準狀態(tài)下，1單位體積的甲烷水合物最多可結合164單位體積的甲烷。天然氣水合物的開采過程中，最大限度地減少對環(huán)境和氣候的影響等技術難題是目前需要解決的問題。2）煤層氣煤層氣又稱煤層甲烷氣，是煤層形成過程中經(jīng)過生物化學和變質作用以吸附或游離狀態(tài)存在于煤層及固巖中的自儲式天然氣。成分以甲烷為主，含有少量的二氧化碳、氮、氫以及烴類化合物。煤層氣的開發(fā)利用可以防范煤礦瓦斯事故、有效減排溫室氣體，是高效、潔凈的城鎮(zhèn)燃氣氣源。3）頁巖氣頁巖氣是以吸附或游離狀態(tài)存在于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中的天然氣。頁巖氣的開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長等優(yōu)點，但由于頁巖氣儲層的滲透率低，使頁巖氣的開采難度較大。我國頁巖氣資源廣泛分布于海相、陸相盆地，資源量豐富?；剑?atm20℃(standardcubicmeter,簡寫：Sm3）標方：1atm0℃(normalcubicmeter,簡寫：m3）液化石油氣從氣態(tài)轉為液態(tài)，體積約縮小250～300倍；天然氣從氣態(tài)轉為液態(tài)，體積約縮小600～625倍。（√）我國城市燃氣中的“標準立方米”是指：AA.101.325kPa，0℃狀態(tài)下的體積B.101.325kPa，10℃狀態(tài)下的體積C.101.325kPa，20℃狀態(tài)下的體積第8頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五人工燃氣以固體或液體可燃物為原料經(jīng)各種熱加工制得的可燃氣體稱為人工燃氣。主要有干餾煤氣、氣化煤氣和油制氣等。干餾煤氣以煤為原料利用焦爐或直立式炭化爐等進行干餾，所獲得的可燃氣體稱為干餾煤氣。焦爐煤氣是煉焦過程的副產(chǎn)品。熱值在16.7MJ/m3，可作為城市氣源。氣化煤氣以固體燃料為原料，在氣化爐中通入氣化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)，在高溫條件下經(jīng)過氣化反應而得到的可燃氣體稱為氣化煤氣，通常有發(fā)生爐煤氣、水煤氣、蒸汽一氧氣煤氣。發(fā)生爐煤氣和水煤氣這兩種煤氣熱值低、一氧化碳含量高，毒性大，不適宜單獨作為城市燃氣的氣源；蒸汽一氧氣煤氣，也叫壓力氣化煤氣，煤氣中氫氣含量超過70％，甲烷占15％，氫氣和甲烷是煤氣的主要成分，低熱值為17MJ／m3可以作為城市燃氣。

人工燃氣國家標準:熱值≥14.7MJ/m3

第9頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五兩段式完全氣化爐煤氣包括發(fā)生爐型兩段爐煤氣和水煤氣型兩段爐煤氣。水煤氣型兩段式完全氣化爐，上段為干餾段，下段為氣化段。煤氣的主要成分是氫氣和一氧化碳，其低熱值在12MJ／m3左右。由于一氧化碳含量在30％左右，經(jīng)過處理，可采用部分一氧化碳變換及加臭等技術措施可作為中、小城市氣源，也可作摻混或調峰氣源。油制氣以石油及其產(chǎn)品作為原料，經(jīng)過高溫裂解而制成的可燃氣體。按制取方法的不同又可分為熱裂解、催化裂解、部分氧化和加氫裂解等四種油制氣。催化裂解油制氣的組成與熱值和焦爐煤氣接近，可作為城市氣源。高爐煤氣鋼鐵廠在煉鐵過程中由高爐排放出來的氣體，主要成分是一氧化碳和氫氣，發(fā)熱值約為4MJ／m3。高爐氣可用于焦爐加熱，頂替出焦爐煤氣供應城市。也可用作鍋爐燃料或與焦爐氣摻混作為鋼鐵廠加熱工藝的燃料。第10頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五液化石油氣以凝析氣田氣、石油伴生氣或煉廠氣為原料氣，經(jīng)加工而得的可燃物質為液化石油氣。液化石油氣大部分來自石油煉制過程中的副產(chǎn)品。液化石油氣成分主要是丙烷和丁烷，標準狀態(tài)為氣體，當壓力升高或溫度降低時呈液態(tài)。由于液化石油氣液化容易，可采用瓶裝供氣，供應方法靈活，可不必建輸氣管網(wǎng)，且投資低，國內已廣泛用作城市氣源。生物質氣生物質氣：是以生物質為原料通過發(fā)酵、干餾或直接氣化等方法產(chǎn)生的可燃氣體。沼氣：各種有機物質，如蛋白質、纖維素、脂肪、淀粉等，在隔絕空氣的條件下發(fā)酵，并在微生物的作用下可產(chǎn)生可燃氣體。發(fā)酵的原料糞便、垃圾、雜草和落葉等有機物質，用于干餾和氣化的秸稈、稻殼、樹枝、木屑都是農(nóng)業(yè)和林業(yè)的廢棄物，因此生物質氣屬于可再生資源。生物質氣中甲烷的含量約為60%，二氧化碳約為35%，還含有少量的氫、一氧化碳等氣體。生物質氣的低熱值約為21MJ/m3。液化石油氣的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。（x）第11頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五城市燃氣的分類以燃氣的燃燒特性指標進行分類，這是用氣設備分類及標準化、系列化的基礎，也是燃氣生產(chǎn)和供應部門根據(jù)規(guī)定，調整多種燃氣的摻混比例，以確保燃氣供應基本質量的基礎。燃氣的燃燒特性指標華白指數(shù)(或稱發(fā)熱指數(shù))和燃燒勢(或稱燃燒速度指數(shù))。當燃氣性質(燃氣成分)改變時，華白指數(shù)和燃燒勢同時改變。華白指數(shù)是一項控制燃具熱負荷衡定狀況的指標，是在互換性問題產(chǎn)生初期所使用的一個互換性判定指數(shù)。一般規(guī)定，在兩種燃氣互換時，華白數(shù)的變化不大于土5%～10%。華白指數(shù)是一項控制燃具熱負荷衡定狀況的指標，華白指數(shù)計算公式見教材。燃燒勢反映燃氣燃燒火焰所產(chǎn)生離焰、黃焰、回火和不完全燃燒的傾向性，是一項反映燃具燃氣燃燒穩(wěn)定狀況的綜合指標。燃燒勢計算公式見教材。城市燃氣的分類見下表。我國燃氣分類是以燃氣燃燒特性指標進行分類，燃燒特性指標主要有：華白指數(shù)和燃燒勢。（√）第12頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第13頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第二節(jié)城市燃氣的質量要求城市燃氣的質量指標天然氣的質量指標【SY7514】標準適用于氣田、油田采出經(jīng)礦物分離和處理后用管線輸至用戶，并按產(chǎn)品類別分別作為民用燃料、工業(yè)原料和工業(yè)燃料的天然氣。天然氣質量指標應符合下表規(guī)定。城市燃氣必須達到一類或二類氣的質量要求。第14頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五油田液化石油氣的質量指標【GB9052.1】本標準適用于油氣田天然氣氣體處理裝置分餾出來的丙烷、丁烷為主的液態(tài)烴類混合物。油田液化石油氣質量指標見表l—5。第15頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五液化石油氣的質量指標【GB11174]本標準適用于作工業(yè)和民間燃料。質量指標見表1-6。第16頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五人工燃氣的質量指標【GB13612】本標準適用于以煤或油為原料的人工燃氣，經(jīng)城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)輸送至用戶作為居民生活、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和公共建筑用氣的城鎮(zhèn)燃氣。質量指標見表下表根據(jù)我國城市燃氣質量要求，天然氣及人工燃氣中硫化氫的含量不得超過10mg/m3

。（×）第17頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五城市燃氣組分變化的要求城市燃氣華白指數(shù)波動范圍，不宜超過±7％。城市燃氣燃燒性能的其他參數(shù)指標，應與用氣設備燃燒性能的要求相互適應。城市燃氣的加臭城市燃氣應具有可以察覺的氣味，無臭或臭味不足的燃氣應加臭。燃氣中含臭劑量的要求有毒燃氣(一般指含有一氧化碳、氰化氫等有毒成分的氣體)泄漏到空氣中，達到對人體允許的有害濃度之前，應能察覺。無毒燃氣(一般指不含有一氧化碳、氰化氫等有毒成分的氣體，如天然氣、液化石油氣等)泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20％濃度時，應能察覺。臭味劑的類別臭味劑一般為硫醇類和帶環(huán)狀的硫化物兩種。根據(jù)我國城市燃氣質量要求，燃氣的華白指數(shù)波動范圍不宜超過±10%。（×）簡述燃氣中含臭劑量的要求？第18頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第三節(jié)各種燃氣的性質燃氣的物理化學性質燃氣的組成燃氣是由多種氣體組成的混合氣體，它主要由低級烴(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯)、氫氣和一氧化碳等可燃組分，三氧化碳、氮氣和氧氣等不可燃組分，以及氨、硫化物、氰化物、水蒸氣、焦油、萘和灰塵等雜質所組成。組成燃氣的各單一氣體在標準狀態(tài)下的物理化學性質見表1-11。混合氣體的臨界溫度與臨界壓力計算第19頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五第20頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五燃氣的平均分子量、平均密度和相對密度平均分子量：混合氣體：混合液體：式中:M—混合氣體(液體）的平均分子量；

y—各單一氣體容積成分（%）；

x—各單一液體分子成分（%）。平均密度和相對密度

已知某種組分的天然氣平均密度為0.754kg/m3（注：空氣的平均密度為1.2931kg/m3），則它的相對密度：AA.＜1B.＞1C.=1下列燃氣的相對密度比較正確的是：AA.天然氣＜液化石油氣B.天然氣＞液化石油氣C.天然氣≌液化石油氣第21頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五臨界參數(shù)當溫度不超過某一數(shù)值，對氣體進行加壓可以使氣體液化，而在該溫度以上，無論施加多大壓力都不能使之液化，這個溫度稱為該氣體的臨界溫度；在臨界溫度下，使氣體液化所需的壓力稱為臨界壓力；此時的比容稱為臨界比容；上述參數(shù)統(tǒng)稱為臨界參數(shù)。臨界參數(shù)是氣體的重要物性數(shù)據(jù)，一些單一氣體的臨界參數(shù)列于表1-11。氣體臨界溫度越高，越易液化。由于組成天然氣的主要成分甲烷的臨界溫度低，故天然氣較難液化；而組成液化石油氣的碳氫化合物的臨界溫度較高，故較易液化?；旌蠚怏w臨界參數(shù)的計算第22頁，共27頁，2022年，5月20日，7點31分，星期五粘度

燃氣是有粘滯性的，這種特性用粘度