燃?xì)庑再|(zhì)課件

12五月2024燃?xì)庑再|(zhì)天然氣人工燃?xì)庖夯蜌馍餁獾谝徽氯細(xì)庑再|(zhì)與分類(lèi)第一節(jié)燃?xì)馕锢硇再|(zhì)一.燃?xì)饨M成及其表示方法

指可以作為燃料的氣體。城鎮(zhèn)燃?xì)馐侵阜弦欢ㄙ|(zhì)量要求，供給居民生活、商業(yè)和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)作燃料用的公用性質(zhì)的燃?xì)狻；旌蠚怏w可燃組分低級(jí)烴（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丙烯、丁烯）、氫氣、一氧化碳不可燃組分二氧化碳、氧氣和氮?dú)怆s質(zhì)焦油,萘,水蒸氣,灰塵,氨,硫化氫標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)273.15K、101325Pa，Nm3

1.體積分?jǐn)?shù)

在相同溫度、壓力下，燃?xì)庵懈鲉我唤M分的體積占燃?xì)饪傮w積的比值2.質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在相同溫度、壓力下，燃?xì)庵懈鲉我唤M分的質(zhì)量占燃?xì)饪傎|(zhì)量的比值3.摩爾分?jǐn)?shù)

在相同溫度、壓力下，燃?xì)庵懈鲉我唤M分的摩爾數(shù)占燃?xì)饪偰枖?shù)的比值

三分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系摩爾分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)阿伏加德羅定律同溫度壓力下任何理想氣體的摩爾體積相等摩爾分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)燃?xì)獾哪柗謹(jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比，其比例常數(shù)為平均分子量與該組分分子量之商二.燃?xì)馄骄鄬?duì)分子質(zhì)量燃?xì)馄骄肿淤|(zhì)量燃?xì)馄骄鄬?duì)分子質(zhì)量M=G/N計(jì)算利用各組分的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算燃?xì)獾钠骄肿恿?，等于各組分的分子量與其體積分?jǐn)?shù)乘積之和利用各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算燃?xì)獾钠骄肿恿渴歉鹘M分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其分子量之商總和的倒數(shù)燃?xì)獾钠骄鶜怏w常數(shù)可用各氣體常數(shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之和三.燃?xì)饷芏群拖鄬?duì)密度燃?xì)饷芏葐挝惑w積燃?xì)饩哂械馁|(zhì)量，Kg/m3

相對(duì)密度燃?xì)馄骄芏扰c相同狀態(tài)下的空氣平均密度之比值

1.2931,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣平均密度常見(jiàn)燃?xì)獾拿芏群拖鄬?duì)密度燃?xì)馄骄芏萲g/m3相對(duì)密度天然氣0.75-0.80.58-0.62焦?fàn)t煤氣0.4-0.50.3-0.4液化石油氣1.9-2.51.5-2.0四.臨界參數(shù)

臨界溫度當(dāng)溫度不超過(guò)某一數(shù)值，對(duì)氣體進(jìn)行加壓可以使氣體液化。在該溫度以上，無(wú)論施加多大壓力都不能使之液化。平均臨界溫度臨界壓力在臨界溫度下,使氣體液化所需的壓力平均臨界壓力臨界比容幾種單一氣體的氣-液平衡曲線五.實(shí)際氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程壓力不太高，溫度不太低實(shí)際氣體狀態(tài)方程壓縮因子溫度、壓力有關(guān)系其偏離1的大小表示氣體偏離理想氣體狀態(tài)方程的程度對(duì)比態(tài)定律對(duì)比溫度對(duì)比壓力對(duì)比比容臨界壓縮系數(shù)Zc0.23-0.330.27Zc=0.27氣體的通用壓縮系數(shù)六.粘度粘度動(dòng)力粘度運(yùn)動(dòng)粘度粘度的影響因素壓力隨壓力的升高動(dòng)力粘度增大；但影響較小，可忽略。溫度氣體：溫度越高，動(dòng)力粘度增大。液體：溫度越高，動(dòng)力粘度越小。分子量氣體：分子量越大，動(dòng)力粘度越小。液體：分子量越大，動(dòng)力粘度越大。七.飽和蒸汽壓和相平衡常數(shù)1.飽和蒸汽壓1）單一液體的蒸汽壓在一定溫度下，密閉容器中的純組分液體與蒸汽共存時(shí)，氣相的絕對(duì)壓力，就是該溫度下的飽和蒸汽壓飽和蒸氣壓與容器的大小及其中的液量多少無(wú)關(guān)，與物質(zhì)的種類(lèi)和溫度有關(guān)是溫度的單值函數(shù)，隨溫度升高而升高常見(jiàn)低碳烴蒸氣壓與溫度的關(guān)系

2）混合液體的蒸汽壓道爾頓分壓定律在一定溫度下，當(dāng)密閉容器中的混合液體及其蒸氣處于相平衡時(shí)，氣相符合道爾頓分壓定律，混合氣體的蒸氣壓P等于各組分蒸氣分壓Pi之和。拉烏爾定律如果液體為理想液體，則符合拉烏爾定律，即各組分蒸氣分壓Pi等于此純組分在該溫度下t的蒸氣壓Pi’乘以其在混合液體中的分子成分xi。2.相平衡常數(shù)在一定溫度、組成的氣液平衡系統(tǒng)，某一組分在該溫度下的飽和蒸汽壓pi‘與混合液體蒸汽壓p的比值為常數(shù)在一定溫度、組成的氣液平衡系統(tǒng)，氣相中某一組分的摩爾分?jǐn)?shù)yi與其在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)xi比值為常數(shù)查圖計(jì)算相平衡常數(shù)

1-甲烷；2-乙烷；3-丙烷；4-正丁烷；5-異丁烷；6-正戊烷；7-異戊烷；8-乙烯；9-丙烯八.干燃?xì)馀c濕燃?xì)?m3濕燃?xì)庵溉細(xì)獾目傮w積為1m3，其中包含水蒸氣所占體積（實(shí)際的燃?xì)獬煞中∮?m3）。1m3干燃?xì)庵溉細(xì)獬煞值捏w積是1m3，而與其共存的還有若干水蒸氣，因此1m3干燃?xì)獾膶?shí)際體積是大于1m3的。

九.露點(diǎn)飽和蒸氣經(jīng)冷卻或加壓即處于過(guò)飽和狀態(tài)，遇到接觸面或凝結(jié)核便液化成露，這時(shí)的溫度稱(chēng)為露點(diǎn)氣體在某一壓力下的露點(diǎn)也就是該物質(zhì)液態(tài)在同一壓力下的沸點(diǎn)烴類(lèi)混合氣體的露點(diǎn)與組分、混合比和總壓力有關(guān)氣液平衡狀態(tài)時(shí)，多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔镏?，各組分在氣相或液相中的摩爾分?jǐn)?shù)之和都等于1，滿(mǎn)足相平衡條件碳?xì)浠衔锫饵c(diǎn)的確定條件是：氣相摩爾分?jǐn)?shù)yi確定給定壓力p下的露點(diǎn)計(jì)算步驟先假定該壓力下露點(diǎn)根據(jù)給定壓力和假定溫度，計(jì)算相平衡常數(shù)計(jì)算出各組分的液相摩爾分?jǐn)?shù)檢驗(yàn)是否符合相平衡條件，不符合再假設(shè)液化石油氣管道供氣的工程中所處理的氣態(tài)液化石油氣或液化石油氣-空氣混合氣

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-露點(diǎn)溫度十.膨脹系數(shù)體積膨脹系數(shù)，是指溫度每升高1℃，液態(tài)物質(zhì)增加的體積與原體積的比值。第二節(jié)燃?xì)鉄崃π再|(zhì)一.氣化潛熱液體沸騰時(shí)1kg液體變成同溫度下飽和蒸汽所吸收的熱量，氣化潛熱,kJ/kg氣化潛熱與溫度、壓力有關(guān)溫度-20-15-10-505101520C3H8399.8396.1387.7383.9379.7368.9364.3355.5345.4C4H10400.2397.3392.7388.5384.3380.237637.5366.8混合液體潛熱計(jì)算混合液體氣化潛熱不同溫度下液體的氣化潛熱Tc臨界溫度圖1-7液化石油氣各組分的氣化潛熱二.燃?xì)鉄嶂祮挝蝗細(xì)馔耆紵尫懦鰜?lái)的熱量高熱值單位數(shù)量的燃?xì)馔耆紵?，其燃燒產(chǎn)物被冷卻到原始溫度，其中水蒸氣被凝結(jié)成同溫度的水時(shí)，所放出的熱量。

低熱值單位數(shù)量的燃?xì)馔耆紵?，其燃燒產(chǎn)物被冷卻到原始溫度，其中水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時(shí)，所放出的熱量差值的實(shí)質(zhì)水蒸氣的氣化潛熱熱值計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)定高、低熱值已知燃?xì)獬煞秩?比熱容比熱容單位數(shù)量的物質(zhì)溫度升高或降低1℃所吸收或放出的熱量定容比熱容Cv容積不變定壓比熱容Cp壓力不變Cp=Cv+8.31/M=Cv+R=Cv+R0/M真實(shí)比比熱某溫度下的比熱平均比比熱溫度范圍的比熱kJ/Nm3.KkJ/kg.K四.華白數(shù)和燃燒勢(shì)反映燃?xì)赓|(zhì)量的一個(gè)特性參數(shù)，是判定燃?xì)饣Q性的重要依據(jù)之一一般華白數(shù)，廣義華白數(shù)燃燒勢(shì)燃?xì)饣Q性與燃具適配性五.著火溫度燃?xì)忾_(kāi)始著火時(shí)的溫度主要與可燃?xì)怏w在空氣中的濃度、混合程度、壓力、燃燒室熱力條件和是否有催化作用等有關(guān)一般可燃?xì)怏w在空氣中的著火溫度比在純氧中的著火溫度高50~100℃。

氣體H2COCH4C2H2C2H6C3H8C3H6C4H10C4H8著火溫度400605540335515450460365/400385六.爆炸極限爆炸極限上限、下限氣體H2COCH4C2H2C2H6C3H8C3H6C4H10C4H8爆炸極限4.0/75.912.5/72.25.0/15.02.5/80.02.9/13.02.1/9.52.0/11.71.5/8.51.6/10.0燃?xì)獗O限計(jì)算

對(duì)于不含氧或惰性氣體的燃?xì)獗O限對(duì)于含惰性氣體的燃?xì)獗O限對(duì)含有氧氣的可燃混合氣體的爆炸極限可視為混入空氣先扣除氧含量及按空氣組成的氮含量重新調(diào)整可燃混合氣體個(gè)組分的容積成分,使容積成分之和為100%第三節(jié)燃?xì)夥诸?lèi)燃?xì)夥诸?lèi)1）按來(lái)源或生產(chǎn)方式天然氣人工燃?xì)庖夯蜌馍餁?）按熱值高熱值燃?xì)?HCVGAS)：液化石油氣(Highcaloricvalue)中等熱值燃?xì)?MCVGAS)：天然氣低熱值燃?xì)?LCVGAS)：人工燃?xì)獬擎?zhèn)燃?xì)夥诸?lèi)及基本特性

一.天然氣廣義天然氣是指埋藏于地層中自然形成的氣體，通用的“天然氣“是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類(lèi)和非烴類(lèi)氣體的混合物，即以甲烷為主的氣態(tài)化石燃料。是通過(guò)生物化學(xué)作用及地質(zhì)變質(zhì)作用,在不同地質(zhì)條件下生成、運(yùn)移，在一定壓力下儲(chǔ)集的可燃?xì)怏w。天然氣主要存在于油田和氣田中，也有儲(chǔ)集在煤層和頁(yè)巖中。天然氣是一種混合氣體，主要成分是低分子烷烴，也含有少量的二氧化碳、硫化物和氮?dú)獾?。天然氣分?lèi)常規(guī)天然氣按礦藏特點(diǎn)分類(lèi)按烴類(lèi)組分分類(lèi)按儲(chǔ)運(yùn)方式分類(lèi)非常規(guī)天然氣天然水化物煤層氣、礦井氣頁(yè)巖氣致密砂巖氣1.根據(jù)礦藏特點(diǎn)分類(lèi)氣田氣純度較高，甲烷含量80-98%，乙烷、丁烷含量不大，低熱值36MJ/Nm3石油伴生氣與石油共生的氣體，分為氣頂氣和溶解氣，乙烷及其以上的含量較大，低熱值48MJ/Nm3凝析氣田氣深層天然氣，戊烷及其以上含量較高，含有汽油和煤油成分2.根據(jù)烴類(lèi)組分分類(lèi)干氣C5及其以上烴類(lèi)<13.5cm3/Sm3.NG濕氣C5及其以上烴類(lèi)>13.5cm3/Sm3.NG富氣C3及其以上烴類(lèi)>94cm3/Sm3.NG貧氣C3及其以上烴類(lèi)<94cm3/Sm3.NG酸性氣體含大量H2S、CO2，需凈化后才能使用潔氣含少量H2S、CO2，不需凈化可直接使用基方：1atm20℃(standardcubicmeter,簡(jiǎn)寫(xiě)：Sm3）標(biāo)方：1atm0℃(normalcubicmeter,簡(jiǎn)寫(xiě)：m3）

3.根據(jù)儲(chǔ)運(yùn)方式分類(lèi)

管輸天然氣液化天然氣（LiquifiedNaturalGas，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)）運(yùn)輸，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，可作為大、中城鎮(zhèn)燃?xì)鈿庠?。壓縮天然氣（CompressedNaturalGas,簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)用燃料或供小規(guī)模城鎮(zhèn)燃?xì)庥脩?hù)使用。非常規(guī)天然氣

煤層氣主要成分是甲烷，含少量二氧化碳等氣體，低熱值40MJ/Nm3礦井氣礦井瓦斯，是成煤過(guò)程中的伴生氣與空氣混合而成的可燃?xì)怏w，低熱值12-20MJ/Nm3

頁(yè)巖氣以游離、吸附、溶解等形式存在于頁(yè)巖中的可燃?xì)怏w致密砂巖氣以游離、吸附、溶解等形式存在致密砂巖中的可燃?xì)怏w天然氣水合物甲烷與水分子在一定溫度壓力下形成的固體物質(zhì)，俗稱(chēng)可燃冰

二.液化石油氣以凝析氣田氣、石油伴生氣或煉廠氣為原料，經(jīng)加工而得的可燃物為液化石油氣煉廠石油氣、天然石油氣其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯，此外尚有少量戊烷及其他雜質(zhì)三.人工燃?xì)?/p>

以固體或液體燃料為原料，經(jīng)過(guò)各種熱加工制取的可燃?xì)怏w。干餾煤氣

以煤為原料，利用焦?fàn)t或直立炭化爐等進(jìn)行干餾而制取的可燃?xì)怏w，稱(chēng)為干餾煤氣。氣化煤氣

以固體燃料為原料，在氣化爐中通入氣化劑，在高溫條件下經(jīng)氣化反應(yīng)而制得的可燃?xì)怏w。油制氣

以石腦油或重油為原料，經(jīng)過(guò)裂解加工制取的可燃?xì)怏w。四.生物氣沼氣

各種有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣條件下發(fā)酵，在微生物作用下經(jīng)生化作用產(chǎn)生的可燃?xì)怏w。其中，CH4≈60%，CO2≈35%,少量的H2和CO，熱值約為2.2MJ/Nm3。生物質(zhì)干餾氣和氣化氣

對(duì)有機(jī)物質(zhì)分別進(jìn)行干餾或氣化所獲得的可燃?xì)怏w，主要成分CH4、H2、CO、O2、N2

。熱值約為5-20MJ/Nm3。

氣源選擇氣源種類(lèi)經(jīng)濟(jì)性組分穩(wěn)定第四節(jié)燃?xì)赓|(zhì)量要求一.天然氣質(zhì)量要求二.液化石油氣質(zhì)量要求三.人工燃?xì)赓|(zhì)量要求計(jì)算題已知干燃?xì)獾捏w積分?jǐn)?shù)為甲烷28%，一氧化碳6%，氫氣54.6%，二氧化碳4%，氧氣0.4%，氮?dú)?%，CmHn（按丙烯計(jì)）2%。求混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量、平均密度和相對(duì)密度。若含濕量為0.002干燃?xì)?，求濕燃?xì)獾捏w積分?jǐn)?shù)及平均密度。已知混合氣體的體積分?jǐn)?shù)為甲烷28%，一氧化碳,6%，氫氣54.6%，二氧化碳4%，氧氣0.4%，氮?dú)?%，CmHn（按丙烯計(jì)）2%，求該氣體的動(dòng)力黏度。有一內(nèi)徑為900mm、長(zhǎng)為100km的天然氣管道。當(dāng)天然氣的平均壓力（絕對(duì)壓力）為4MPa、溫度為278K時(shí)，求管道中的天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（101.325kPa、273.15K）的體積。已知天然