天然氣基礎(chǔ)知識(shí)匯編

天然氣基本知識(shí)第一部分 基本理論一、一次能源概念及分類一次能源是指直接取自自然界，沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、油頁(yè)巖、核能、太陽(yáng)能、水力、風(fēng)力、波浪能、潮汐能、地?zé)?、生物質(zhì)能和海洋溫差能等等一次能源根據(jù)它們是否能夠再生而分成再生能源和非再生能源。再生能源：

可再生能源是清潔能源，是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對(duì)環(huán)境無(wú)害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用，主要包括：太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、海洋能、潮汐能等。。非再生能源：煤炭、石油、天然氣、油頁(yè)巖和核燃料鈾等。其中煤炭、石油、天然氣和油頁(yè)巖等非再生能源又叫化石燃料、燃料礦石和礦物燃料。二、天然氣概念廣義：自然界一切天然因素形成的氣體，都可稱為天然氣。如大氣、地下氣、宇宙氣等。狹義：是指存在于地下巖層中的各種氣體，天然氣的成分不是單一的，而是由多種氣態(tài)物質(zhì)組成的混合物，如氣層氣、油田氣、煤層氣等。三、天然氣分類

按重?zé)N氣含量分類、干氣 甲烷含量在氣體成分中占以上，重?zé)N氣含量很少，不超過(guò)—。它不與石油伴生，可單獨(dú)形成純氣藏。b、濕氣 氣體成分中含重?zé)N氣超過(guò)

，即為濕氣，濕氣常與石油伴生。如我國(guó)大慶、遼河、大港等油田所產(chǎn)天然氣多為濕氣。、富氣是指含

C

、C

、C

等重碳成分較高的天然氣，一般占10%以上； d、貧氣是指含

C

、C

、C

等重碳成分較少的天然氣，一般占10%以下； 、按產(chǎn)出分類、氣田氣 從氣井中開采出來(lái)的天然氣，不與油藏伴生的單一天然氣聚集的氣體，氣體成分以甲烷為主，其含量達(dá)到以上，重?zé)N氣含量極少，不超過(guò)—

,屬于干氣；b、油田氣 主要指與石油共存的天然氣。可溶于油內(nèi)或在油氣藏中呈游離氣態(tài)，也可以單獨(dú)氣藏與油藏共處于同一油氣田中，一般油田氣除以甲烷為主外還含有較多的重?zé)N氣，重?zé)N含量可達(dá)百分之幾至幾十，屬于濕氣。、凝析氣 當(dāng)?shù)叵聹囟取毫Τ^(guò)臨界溫度﹙單一氣體都有一特定溫度，高于此溫度時(shí)不管加多大壓力都不能使該氣體轉(zhuǎn)化為液體，該特定溫度成為臨界溫度。甲烷的臨界溫度為5℃﹚后液態(tài)烴逆蒸發(fā)作用而形成的氣體。d、煤層氣 指煤層中的游離氣和吸附氣，主要成分是甲烷，此外還伴生有氮?dú)?、二氧化碳、氫氣等。、按狀態(tài)分類

，℃）下，天然氣混合物的密度為

，空氣密度為

，相對(duì)密度就是二者的比值；b、壓縮天然氣（） 是指壓力達(dá)到

以上的天燃?xì)?，一般壓力?/p>

，體積是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的，是理想的汽車燃料;）

℃天然氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，體積縮小為原來(lái)的

，密度為

；如果在

下，冷卻至℃則由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài).d 可燃冰的學(xué)名為

“天然氣水合物

”，是天然氣在

℃和

個(gè)大氣壓的作用下結(jié)晶而成的

“冰塊”。

“冰塊”里甲烷占

～

，可直接點(diǎn)燃，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)廴颈让?、石油、天然氣都要小得多?/p>

立方米可燃冰可轉(zhuǎn)化為

立方米的天然氣和

立方米的水。目前，全世界擁有的常規(guī) 石油天然氣

資源，將在

年或

年后逐漸枯竭。而科學(xué)家估計(jì)， 海底可燃冰

分布的范圍約

萬(wàn)平方公里，占海洋總面積的 ，海底可燃冰的儲(chǔ)量夠人類使用

年，因而被科學(xué)家譽(yù)為

“未來(lái)能源

”、

“21

世紀(jì)能源

”。

年

月

日凌晨，我國(guó)在南海北部成功鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品“可燃冰”，從而成為繼美國(guó)、日本、 印度之后第4

個(gè)通過(guò)國(guó)家級(jí)研發(fā)計(jì)劃采到水合物實(shí)物樣品的國(guó)家。四、天然氣化學(xué)組成

）、丙烷（）、丁烷（）、戊烷（）等；b、非烴氣體 二氧化碳（）、硫化氫（）、一氧化碳（）、氮?dú)猓ǎ┑龋?、稀有氣體 氦氣（）、氬氣（）等。五、天然氣主要成分、可燃?xì)怏w 主要是甲烷（）等烴類氣體；b、酸性氣體 如二氧化碳（）、硫化氫（）等；、水蒸氣六、天然氣的物理性質(zhì)未處理的可有汽油味，有時(shí)有硫化氫味。經(jīng)處理過(guò)的天然氣是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒和無(wú)腐蝕性的氣體，主要物理性質(zhì)是具有可燃性。c、溶解性 天然氣溶于水和石油，甲烷在石油中的溶解度約等于水中的九倍。d、可燃性 每立方米天燃?xì)馊紵龝r(shí)所放出的熱量稱為熱值，甲烷的熱值為35-38

兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米；約8500

大卡/立方米e、可壓縮性七、天然氣爆炸極限天然氣在空氣中的爆炸極限是上限為15%，下限為

5%

。八、天然氣的化學(xué)反應(yīng)甲烷的分子結(jié)構(gòu)是由一個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成，燃燒主要產(chǎn)物是二氧化碳和水。CH

+2O

甲烷與水蒸氣作用 將甲烷和水蒸氣通過(guò)貯有鎳或三氧化二鋁催化劑的反應(yīng)器在850℃左右就發(fā)生轉(zhuǎn)化作用生成一氧化碳和氫氣。一氧化碳和氫氣可用來(lái)合成甲醇、合成氨等等，工業(yè)上叫做合成氣。十二、天然氣重要性質(zhì)、低相對(duì)密度 天然氣（絕對(duì)密度

）相對(duì)密度為

因此比空氣輕，易擴(kuò)散，安全性高。、可燃性 天然氣是一種可燃?xì)怏w，且具有很高的熱值，其熱值一般為

方，即

大卡左右，比普通煤氣大

倍（煤氣的熱值為

方），是理想的高效燃料。、可壓縮性 增壓

體積縮小為

分之一。天然氣是高壓、易燃、易爆的危險(xiǎn)化學(xué)品十三、天然氣、汽油、液化石油氣和人工煤氣熱值比較

熱效率關(guān)系是

1m天然氣相當(dāng)于

m人工煤氣。

卡，

大卡，

大卡，

卡，

方，

方

大卡十五、壓縮天然氣與液化天然氣的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：二者均為天然氣，只是狀態(tài)不同，不同點(diǎn)：壓縮天然氣是氣態(tài)，高壓常溫，壓力一般為

20MPa

以上；而液化天然氣是液態(tài)，常壓低溫，溫度一般低于-162℃.十六、天然氣占一次能源比例一次能源消費(fèi)以石油、天然氣、煤炭、核電和水利發(fā)電為基礎(chǔ)，天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中世界平均水平的

25%，其中，前蘇聯(lián)、中東和北美洲已經(jīng)超過(guò)世界平均水平達(dá)40%以上，而亞洲和大洋洲最低，只有

12%，我國(guó)半個(gè)世紀(jì)以來(lái)天然氣在一次能源消費(fèi)中一直維持在

3.8%，遠(yuǎn)低于亞洲水平。目前全國(guó)天然氣消費(fèi)量超過(guò)

10

億方的省市區(qū)有

22個(gè)，超過(guò)

20

億方的有

13

個(gè)，其中四川、北京、江蘇和廣東均接近70

億方。而遼寧僅有8

億方，只占1.8%，不及國(guó)家平均水平的也一半。目前國(guó)家規(guī)劃到2010

年力爭(zhēng)達(dá)到

10%，因此天然氣有著巨大的發(fā)展空間。目前，遼河油田全年可生產(chǎn)

億立方米天然氣，西氣東輸項(xiàng)目每年通過(guò)管線輸給遼河油田

億立方米天然氣。遼河油田正在籌建中的錦采儲(chǔ)氣庫(kù)，預(yù)計(jì)投產(chǎn)后可以提供

億立方米的天然氣儲(chǔ)備。十七、天然氣的優(yōu)越性1、天然氣是高熱值的能源；、天然氣是環(huán)境污染小的能源；、天然氣利用效率高的能源；、天然氣是安全可靠的能源；、天然氣是資源豐富的能源。十八、天然氣汽車優(yōu)勢(shì)天然氣作為汽車燃料有兩種形式：壓縮天然氣（）和液化天然氣（），以天然氣為燃料的汽車以下優(yōu)點(diǎn)：、經(jīng)濟(jì)效益高在相同的當(dāng)量熱值時(shí)，

立方米天然氣的價(jià)格為

機(jī)的熱效率比較近，則天然氣汽車的燃料費(fèi)用大約是汽油車或柴油車的一半。這不僅彌補(bǔ)了由于汽車數(shù)量不斷增加而引起的液體燃料供應(yīng)不足，而且使用汽車的運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低。、運(yùn)行安全可靠、

和

LPG

汽車的氣瓶或氣罐等都很結(jié)實(shí)可靠。 由于天然氣密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣，當(dāng)天然氣從輸氣管線或儲(chǔ)氣容器中泄漏到空氣中，天然氣將向上移動(dòng)，迅速擴(kuò)散到空氣中。由于這一特點(diǎn)，天然氣的安全性優(yōu)于汽油等大多數(shù)燃料。氣體燃料系統(tǒng)的各個(gè)部件，特別是密封部分，都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢查。因此，天然氣作為汽車燃料是比較安全的；、營(yíng)運(yùn)成本低天然氣容易擴(kuò)散，在發(fā)動(dòng)機(jī)中容易和空氣均勻混合，燃燒比較完全、干凈、不容易產(chǎn)生積碳，抗爆性能好，不會(huì)稀釋潤(rùn)滑油，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的零件磨損大大減少，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和潤(rùn)滑油的使用期限大幅度增長(zhǎng)。這些都會(huì)降低汽車的保養(yǎng)和運(yùn)行費(fèi)用，提高汽車使用的經(jīng)濟(jì)性。、環(huán)境污染小與石油燃料相比，天然氣燃燒比較完全、干凈，可以大量地降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排入中的各種有害成分，這也是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用天然氣作為汽車燃料的一個(gè)最主要的原因。另外氣體燃料在制備過(guò)程中能量損失較小，對(duì)大氣的有害排放污染物少。從燃料來(lái)源考慮，對(duì)環(huán)境保護(hù)是更有利的；十九、LNG

物化性質(zhì)）

的主要成分是甲烷，化學(xué)名稱為，還有少量的乙烷，丙烷

以及氮?dú)?/p>

等，其他成份組成。）臨界溫度為℃。3）沸點(diǎn)為-162.5℃，著火點(diǎn)為

650℃。4）液態(tài)密度為

0.42-0.46T/m，氣態(tài)密度為

0.688kg/Nm。5）氣態(tài)熱值

38.2MJ/m，液態(tài)熱值

52MJ/kg。6）爆炸范圍：上限為15%，下限為

5%。7）辛烷值

ASTM：130（研究法）。8）無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性。9）體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625。。二十五、天然氣計(jì)量采用國(guó)家法定計(jì)量單位，保證計(jì)量器具量值與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 量值的一致，是天然氣流量測(cè)量的基本準(zhǔn)則。天然氣計(jì)量主要是流量測(cè)量，其單位以體積表示稱“體積流量”，以質(zhì)量表示稱“質(zhì)量計(jì)量”。體積流量計(jì)量單位，符號(hào)為

m/h，體積總量計(jì)量單位符號(hào)為

m

；質(zhì)量流量計(jì)量單位，符號(hào)為kg/h，質(zhì)量總量計(jì)量單位符號(hào)為kg

或

t。上述體積單位按

GB1314-77

和

SY/T6143-96

規(guī)定，天然氣的體積流量計(jì)量是在壓力為

101.325kPa、溫度為

20℃

這一基本狀態(tài)下的體積。在國(guó)際天然氣貿(mào)易的情況下，由于各地區(qū)氣質(zhì)不同，采用體積單位引起不少糾紛。所以國(guó)際上天然氣計(jì)量是按照能量輸送原則，即體積測(cè)量和體積發(fā)熱量的測(cè)量合成，計(jì)算出天然氣的輸送能量，計(jì)量單位熱值，符號(hào)為

或

。、天然氣輸送方法、液化運(yùn)輸：LNG

是天然氣凈化處理后，通過(guò)低溫冷卻而成的液化產(chǎn)物，溫度為-162℃，體積縮小

1/600，用專用輪船或槽車運(yùn)輸?shù)姆绞?。目?/p>

槽車的最大充裝量為

m，重量

噸，折合氣態(tài)天然氣

萬(wàn)

m。b、壓縮運(yùn)輸：LNG

是將凈化處理后天然氣壓縮增壓到20Mpa

以上，用撬車或瓶裝的運(yùn)輸方式；通常CNG

撬車管束有

8

個(gè)瓶，單瓶容積為2.25

m總?cè)莘e為

18

m最大充裝量為

4550

m

經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑為

150—200

公里。出租車用鋼瓶容積換算關(guān)系：1

升=0.2m

，

1

方=5

升。出租車鋼瓶一般容積為65

升，所以可裝天然氣13

m。c、管道輸送：用管道把凈化處理后天然氣輸送到目的地的運(yùn)輸方式。4、長(zhǎng)距離輸氣管道是連接天然氣產(chǎn)地與消費(fèi)地的運(yùn)輸通道，所輸送的介質(zhì)一般經(jīng)過(guò)凈化處理的符合管輸氣質(zhì)要求的商品天然氣，又叫干線輸氣管道。我國(guó)的西氣東輸工程，世界上第一條工業(yè)規(guī)模的長(zhǎng)距離輸氣管道是美國(guó)在1886

年建成的。5、長(zhǎng)距離輸氣管道特點(diǎn)距離長(zhǎng)、管徑大、壓力高、輸量大；6、長(zhǎng)距離輸氣管道組成一般由干線輸氣管段、首站、壓氣站、中間接收站、中間分輸站、清管站、截閥室、城市門站等組成。其主要功能如下首站：是對(duì)進(jìn)入管線的天然氣進(jìn)行分離調(diào)壓和計(jì)量，同時(shí)還具有氣質(zhì)檢測(cè)控制和發(fā)送清管球的功能。壓氣站：是給氣體增壓，從而維持所要求的輸氣流量。中間接收站：是收集管道沿線或氣源的來(lái)氣，設(shè)有天燃?xì)庹{(diào)壓計(jì)量裝置。中間分輸站：是向管道沿線的支線或用戶供氣。設(shè)有天然氣調(diào)壓計(jì)量裝置。清管站：是發(fā)送、接收清管器，一般兩個(gè)清管站在

100-150Km

左右，設(shè)有分離器及排污裝置。截閥室：是為了及時(shí)進(jìn)行事故搶修、防止事故擴(kuò)大而設(shè)置的，我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50251-91）規(guī)定：截閥室間距小于32Km?！烦鞘虚T站：也叫末站，具有分離、調(diào)壓、計(jì)量的功能，可直接向城市輸配氣管網(wǎng)供氣。、其他輔助設(shè)施通信系統(tǒng)和儀表系統(tǒng)是構(gòu)成管道運(yùn)行

程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制遠(yuǎn)動(dòng)操作，從而保證管道安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。、城市輸配氣管道的分類

按管道的功能分類a、分配管道 將燃?xì)夥峙浣o工業(yè)用戶、公共設(shè)施和居民用戶的管道，它包括從城市門站或者其他氣源接收燃?xì)獾墓艿?、通過(guò)街區(qū)的配氣管道以及居民小區(qū)內(nèi)部的配氣管道；b、用戶引入管道 將燃?xì)鈴姆峙涔艿酪接脩羰覂?nèi)管道引入口處的總閥門；C、室內(nèi)燃?xì)夤艿?通過(guò)燃?xì)庖肟谔幍目傞y門將燃?xì)庖胧覂?nèi)，并分配到每一件燃?xì)庥镁?；d、企業(yè)燃?xì)夤艿?/p>

通常包括工廠引入管、廠區(qū)分配管、車間燃?xì)夤芎蜖t前燃?xì)夤艿馈?2）按燃?xì)鈮毫Ψ诸惛鶕?jù)我國(guó)的城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范，城市燃?xì)廨斉涔艿绖澐譃?

個(gè)壓力等級(jí)：高壓

A

級(jí) 8＜p≤16Kg高壓

B

級(jí) 4＜p≤8Kg中壓

A

級(jí) 2＜p≤4Kg中壓

B

級(jí) 0.05＜p≤2Kg低壓 p≤0.05Kg氣體從高壓力等級(jí)的管道進(jìn)入低壓力等級(jí)的管道必須經(jīng)過(guò)調(diào)壓。9、天然氣加氣站概念CNGNatural Gas Vihicle）和大型

CNG

子站車提供燃料的場(chǎng)所。天然氣管線中的氣體一般先經(jīng)過(guò)前置凈化處理，處去其中的硫份和水分，在由壓縮機(jī)組將壓力由

0.1-1.0Mpa

壓縮到

20Mpa，最后通過(guò)售氣機(jī)給車輛加氣。10、加氣站分類一般根據(jù)站區(qū)現(xiàn)場(chǎng)或附近是否有管線天然氣，可分為常規(guī)站、母站和子站。）常規(guī)站：常規(guī)站是建在有天然氣管線能過(guò)的地方，從天然氣管線直接取氣，進(jìn)站壓力

Mpa，天然氣經(jīng)過(guò)脫硫、脫水等工藝，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，經(jīng)過(guò)壓縮后壓力為20Mpa.然后進(jìn)售氣機(jī)給汽車加氣。通常常規(guī)加氣量在600-1000m/h

之間。2）母站：母站是尚未鋪設(shè)輸氣管道或者雖有管道但見(jiàn)常規(guī)站困難的地方，從天然氣管線直接取氣，進(jìn)站壓力

1-1.5Mpa，經(jīng)過(guò)脫硫、脫水等工藝，進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，然后經(jīng)過(guò)儲(chǔ)氣罐（20Mpa）的拖車運(yùn)輸?shù)阶诱窘o汽車加氣，母站多建在城市門站附近，母站加氣量在

2500-4000m/h

之間。3）子站：子站是建在加氣站周圍沒(méi)有天然氣管線的地方，通過(guò)子站運(yùn)轉(zhuǎn)車從母站運(yùn)來(lái)的天然氣給天然氣汽車加氣，一般還需培訓(xùn)小型壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣瓶組，為提高運(yùn)轉(zhuǎn)車的取氣率，用壓縮機(jī)將運(yùn)轉(zhuǎn)車內(nèi)的低壓氣體升壓后，轉(zhuǎn)存在儲(chǔ)氣瓶組內(nèi)或直接給天然氣汽車加氣。 1、天然氣常見(jiàn)的火災(zāi)原因1.1

埋在地下的管線或室外管線受腐蝕、震動(dòng)或冷凍等，使管道破裂漏氣，氣體通過(guò)土層或下水管線竄入室內(nèi)，接觸明火而著火或爆炸。1.2

由于進(jìn)戶管線上的室內(nèi)閥門關(guān)閉不嚴(yán)，閥桿、絲扣損壞失靈，閥門不符合安全質(zhì)量要求，或誤開閥門，使天然氣逸出，遇到明火燃燒或爆炸。1.3

天然氣金屬爐或爐筒與可燃建筑物、可燃物品的距離不足，閥門調(diào)整不當(dāng)，以致燒紅爐子、煙筒，烤著可燃建筑物或物品而引起火災(zāi)事故。1.4

用天然氣取暖的火炕、火墻，用火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，炕表面過(guò)熱烤著被褥、衣物或其它物品引起火災(zāi)。2、天然氣防火措施2.1

天然氣