天然氣基礎知識 (一)

天然氣基礎知識

第一局部

天然氣根本性質

一、概述天然氣是從地下開采出來的一種可燃性氣體,它是埋藏在地殼下面的

生物有機體,經(jīng)過漫長的地質年代和復雜的轉化過程而形成的。

我國利用天然氣有著悠久的歷史，它是氣體燃料中出類拔萃的新秀，具

有清潔、無毒、熱值高、使用調節(jié)方便等優(yōu)點，廣泛用于各行各業(yè)，如熬鹽、

化工、化肥、冶煉、碳黑生產(chǎn)，CNG汽車和城市民用等，

隨著城市建設開展，城市天然氣事業(yè)迅速壯大，公用、民用氣用戶大量

增加，為減輕環(huán)境污染，天然氣在各行各業(yè)不斷受到重視，它是二十一世紀

一種清潔、高效、優(yōu)質的環(huán)保能源。

二、天然氣的種類

1、氣田氣熱值一般為34.69MJ/Nm3(8300KCAL/Nm3)

2、油田伴生氣熱值一般為45.47MJ/Nm3(10878KCAL/Nm3)

3、凝析氣田氣熱值一般為48.36MJ/Nm3(11569KCAL/Nm3)

4、煤層氣熱值一般為36.37MJ/Nm3(8700KCAL/Nm3)

5、礦井氣熱值一般為18.84MJ/Nm3(4500KCAL/Nm3〕

三、主要成分

天然氣的典型組分（體積%）

氣源C2H6C3HxCiHio+C0

CH4C5H12N22

西氣東輸96.21.80.30.10.110.5

忠一武線97.00.711.3

東海西湖88.56.70.413.5

澳西北大陸架

96.32.00.30.21.2

LNG

美國（一）73.123.82.8

美國（二）58.716.59.95.03.5

美國（三）72.314.412.80.5

注：其它稀有組分未列出。西氣東輸?shù)臍怏w密度約為0.6982kg/n）3,忠武線

氣體密度約為0.75kg/m3

四、主要參數(shù)

1、主要成分：CH4（甲烷），另外含有少量的其他烷燒以及氮、二氧化碳、

硫化氫、水份等。

2、臨界溫度：-82.3℃,臨界壓力4.58MPa。

3、沸點：-162℃（latmb著火點：650℃

4、低熱值：8800Kcal/Nm3（36.96MJ/Nm3）

5、高熱值：9700Kcal/Nm3（40.98MJ/Nm3）

6、爆炸范圍：下限為5隊上限為15%

7、氣態(tài)密度：0.75Kg/Nm3,為空氣的0.58倍。

8、華白指數(shù)：44.94MJ/Nm3

9、燃燒勢：45.18

以上數(shù)據(jù)按CH4含量約為97%的天然氣參數(shù)，為近似值,

五、天然氣的類別

類別基準燃氣界限燃氣波動范圍（％）

W(MJ/m3)CPW(MJ/m3)CPWCP

4T18.02516.7-19.3022-57-7-7-12-128

6T26.42924.5-28.225-65-7-7-14-124

10T43.83341.2-47.331-34-6-8-6-3

12T53.54048.1-57.836-88-10-8-10-120

13T56.54154.3-58.840-94-4-4-3-129

六、天然氣的燃燒

1、燃燒

天然氣和氧氣在到達一定濃度及一定溫度下可以燃燒，燃燒產(chǎn)物主要是

水和二氧化碳，當氧氣缺乏時，燃燒會產(chǎn)生CO。

CH4+202=CO2+2H2O

lNm3天然氣燃燒需要2Nm3氧氣（即需要約10Nm3空氣）

因此從安全角度講，使用天然氣的廚房需要良好通風；衛(wèi)生間內(nèi)安裝舊

式的直排式熱水器是相當不安全的。

2、爆炸

天然氣在室內(nèi)空氣中的含量到達5%—15%時,一遇明火或高溫物體,甚至

開關電燈時所產(chǎn)生的電火花,都可引起門窗緊閉的房間發(fā)生爆炸。

天然氣中含有少量的硫化氫氣體，國家有關標準要求，一立方米天然氣

中硫化氫含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋氣味,并且硫化氫氣體還是一

種強烈的神經(jīng)性毒物。

為保證使用安全，城市燃氣內(nèi)添加臭劑（通常為四氟曝吩），臭劑量

15^20mg/Nm3,保證天然氣在空氣中濃度到達1%時即可聞到。

3、熱值

單位體積天然氣完全燃燒可放出的熱量稱為天然氣的熱值，單位

KJ/Nm3o

熱值分高熱值和低熱值兩種°

天然氣的高熱值在數(shù)值上大于低熱值，區(qū)別是高熱值指煙氣中所含水蒸氣以

冷凝狀態(tài)所釋放的汽化潛熱C

4、著火溫度

指燃氣與空氣的混合物開場進展燃燒反響的自燃的最低溫度。甲烷著火溫度

為540℃o

5、燃燒速度

垂直于燃燒焰面，火焰向未燃燒氣體方向傳播的速度叫做燃燒速度。甲烷最

大燃燒速度為0.38米/秒。

6、華白數(shù)

華白數(shù)是一項控制燃具熱負荷恒定狀況的指標。是燃氣互換性指標，華白數(shù)

在土10%內(nèi)的兩種燃氣可以互換。W=Qh/Sl/2

W-華白數(shù)；

Qh-天然氣的高熱值；

S-大然氣的相對密度；

7、燃燒勢

燃燒勢是反映燃氣燃燒火焰所產(chǎn)生離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的傾

向性的一項反映燃具燃氣燃燒穩(wěn)定的狀態(tài)的綜合指標。是不同類型燃氣間互

換時燃燒穩(wěn)定狀態(tài)的特性指數(shù)。Cp=K{H2+0.6(CmHn+Co)+0.3CH4}/Sl/2

K=1+0.0054022

8、天然氣的臨界參數(shù)

當溫度低于某一數(shù)值時，對氣體進展加壓，都可以等溫壓縮成液體，但當高

于該溫度時，無論加多大壓，都不能使氣體液化?？墒箽怏w壓縮成液體的這

個極限溫度稱為該氣體的臨界溫度。當溫度等于臨界溫度時，使氣體液化時

所必須的最低壓力稱為臨界壓力。此時的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。氣體在臨界狀

態(tài)下的溫度、壓力、比體積、密度分別稱為臨界溫度、臨界壓力、臨界比體

積和臨界密度。天然氣的臨界溫度為-82.3C,臨界壓力4.58MPa。

9、各種熱值

1千克標準煤的熱值為29.308兆焦(7011KCal)

1度電(IKWh)的發(fā)熱量為3.6兆焦(8度KCal)

1千克重油的熱值：10000KCAL/千克

汽油：10313KCAL/千克

柴油:11014KCAL/千克

10、民用建筑的采暖、空調及生活熱水熱負荷的計算

Qn=qXAX10-3

Qn一采暖熱負荷，KW；

q-采暖熱指標，W/m2,

A-采暖建筑物的建筑面積，m2

采暖熱指標推薦值

建筑物學校辦醫(yī)院托食堂餐影劇院展大禮堂體

住宅旅館商店

類型公幼廳覽館育館

熱指標115-

58-6460-8065-8040-7065-8095-115115-165

W/m2140

七、城市天然氣熱值和雜質含量的要求

1、天然氣發(fā)熱量，總硫、硫化氫含量、水露點指標應符合現(xiàn)行國家標準〈天

然氣〉GB17820的一類氣或二類氣的規(guī)定。

天然氣的技術指標GB17820

項R一類二類三類試驗方法

高位發(fā)熱量（町/m>31,4GB\T11062

3）

總硫（以硫計mgW100W200W460GB\T11061

/n?〕

硫化氫(mg/m3)W6W20W460GB\T11060.1

二氧化碳（％體積W3.0GB\T13610

分數(shù)）

水露點（℃）在天然氣交換點的壓力和溫度GB\T17283

條件下，天然氣的水露點應比最

低環(huán)境溫度低5℃

注：1、標準中氣體體積的標準參比條件是10L325Kpa,20℃。

2、取樣方法按GB\T136090

2、在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的燃露點應比最低環(huán)境溫度

低5℃,天然氣中不應有固態(tài)、液態(tài)或膠狀物質。

八、天然氣的儲存與運輸

1、管道輸送

天然氣在常溫下不能液化，通常保持在一定壓力下采用管道輸送。城市

間天然氣管道輸送造價較高，通常需要較大規(guī)模用氣量才可能實施長輸管道

工程。城市內(nèi)天然氣通常全部采用管道輸送至各用戶。

2、CNG（壓縮天然氣）

將天然氣壓縮到20MPa,壓縮后體積縮小約220倍，采用氣瓶車運輸至城

市門站減壓供應城市用氣，或壓縮后供應CNG汽車作為燃料。

CNG儲存效率較高，但是由于壓力很高，需多級壓縮，耗能較高，同時氣

瓶金屬耗量非常大，因此CNG汽車運輸效率很低，因此通常為近距離小規(guī)模

運輸。一般為200公里，最大400公里。

3、LNG（液化天然氣）

將天然氣深度冷凍，通常約-162℃（即latm下，天然氣的沸點溫度），

此時液化后的體積約縮小約600多倍，采用低溫槽車（國際間采用低溫槽船）

運輸至城市氣化站氣化為常溫天然氣供應城市用氣。

LNG儲存溫度很低，儲存壓力略高于常壓，儲存效率高，單位體積運輸費

用較低。

國際間天然氣貿(mào)易中LNG所占比重逐年增加，我國正在大力引進國外的

LNGo

我國天然氣資源分布不均，目前國內(nèi)已有2座中小型LNG液化廠，并有

多座正在建設，極大的促進了國內(nèi)天然氣事業(yè)的開展。LNG的覆蓋范圍約

1000-3000公里，每1000公里運費約0.5元（指40立方米槽車）。

九、城市燃氣管網(wǎng)壓力級制

城鎮(zhèn)燃氣設計壓力（表壓）分級

名稱壓力(MPa)

A2.5<PW4.0

高壓燃氣管子

B1.6<PW2.5

次高壓燃氣A0.8<PW1.6

管道B0.4<PW0.8

A0.2<P^0.4

中壓燃氣管

B0.01WPW0.

道

2

低壓燃氣管道P<0.01

第二局部

CNG工藝流程及根本原理

一、概述

壓縮天然氣（CNG）是將管道天然氣經(jīng)過脫水、脫硫后用壓縮機將天然氣壓

力增加到20-25Mpao

目前主要應用于汽車燃料、城市小區(qū)、工業(yè)用戶等領域。

壓縮天然氣具有清潔、儲存效率高、運輸使用方便、快捷等優(yōu)點。

壓縮天然氣的應用還可解決管道施工困難的城市人口密集地區(qū)的清潔燃

料供應問題，從而有效提高城市氣化率。解決局部需要天然氣作為燃料（原料）

工業(yè)企業(yè)的用氣要求。

二、CNG的性質

1、儲存壓力：20-25MPa

2、水露點溫度：水露點溫度一55℃以下

3、其他指標同天然氣

三、CNG加氣站工藝流程

（略）

四、CNG減壓站及子站工藝流程

（略）

第三局部

LNG工藝流程及根本原理

一、概述

LNG（LiquefiedNaturalGas）,是天然氣經(jīng)過凈化，壓縮制冷而得到一

162c的液態(tài)天然氣，體積縮小了約600倍，適宜于長途運輸和儲存。

LNG比液化前的天然氣組分更純潔，幾乎不含水分。主要成份為CH,,還有

少量C2H6、C3H8、N2O

二、LNG的性質

1、儲存溫度:-145~-存2℃

2、儲存壓力：0.CO.6MPa

3、液態(tài)密度：0.45t/m3

4、其他參數(shù)同天然氣

三、LNG氣化工藝流程

各種燃料燃值及換算

1千克標準煤的熱值為29.308兆焦(7011KCal)BP29.308MJ/Kg(7011KCal

/Kg)氣lNm3=1.24Kg

1千克焦炭的熱值為30MJ/Kg(7011KCal)

1度電(IKWh)的發(fā)熱量為3.6兆焦(860KCan即3.6MJ/KWh(860KCal/KWh)

氣lNm3=10.12KWh

重油的熱值：10000KCal/千克BPMJ/Kg(10000KCal/Kg)lNm3=0.87Kg

汽油的熱值：10313KCal/千克即MJ/Kg(10313KCal/Kg)氣lNm3=0.84

Kg=l.16L

柴油的熱值：11014KC