燃气的基本特性.docx

燃气的基本特性

1、密度：指单位容积所含有的重量。
　　液化石油气的气态密度为2.0—2.5kg/Nm 3
2、比重：燃气的比重指单位容积的燃气所具有的密度，同相同状态下空气密度的比值，也叫相对密度或相对比重。
3、热值：单位容积燃气完全燃烧所放出的热量，成为该燃气的热值。
　　热值分为高热值和低热值。
　　高热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所放出的全部热量。
　　低热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。
4、理论空气量：指单位燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的最小空气量。
　　液化石油气燃烧所需空气量是天然气的3倍；是人工燃气的6倍。
5、膨胀与压缩
　　液态液化石油气的体积因温度升高而膨胀。在装满液化石油气的密闭容器中，随温度的升高，其体积迅速膨胀使压力很快升高到将容器爆破。如将水的体积膨胀系数设为1，液态液化石油气的体积膨胀系数大约是水的16倍。
　　6、饱和蒸气压
　　液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压，就是在一定温度下密闭容器中的液体及其蒸气压处于动态平衡时蒸气所表示的绝对压力。
　　饱和蒸气压与容器的大小及液量多少无关，与液化石油气的组份及温度有关。温度升高时，饱和蒸气压增大；轻组份比重组份的饱和蒸气压大。
7、气化潜热
　　气化潜热就是单位质量（1KG）的液体变成与其处于平衡状态的蒸气所吸收的热量。
　　物质从气态转变为液态，叫液化；气态转变为液态时，要放出热量。物质从液态转变为气态，叫气化。液态转变为气态时，要吸收热量。
　　液化石油气以液态储存，各种燃具使用的都是气态液化石油气。所以液化石油气经过从液态转变为气态的过程，称气化或蒸发，要吸热。当外界温度低不能供给气化或蒸发所需的热量时，液化石油气吸收自身的热量，使温度降低直至停止气化。
8、压力的分类
　　单位面积上的压力称作压力强度，简称压强。工程上把压强简称为压力。压力又分相对、绝对压力、负压力。
　　相对压力：用计量仪表测量出的那一部分压力，也叫表压力、正压力、工作压力。
　　绝对压力：大气压力与表压力之和，叫绝对压力，又叫实际压力。
　　负压力：用计量仪表测量出低于大气压力的那一部分压力，此时的相对压力因小于大气压力，因表示的数值为正，叫负压力。也叫真空度。
　9、火温度
　　燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。在常压（大气压）下，液化石油气的着火温度为365—460℃，天然气的着火温度为270—540℃，城市煤气着火温度为270—605℃。其着火温度比其它燃料要低的多，所以又叫易燃气体。
　　10、爆炸极限：
　　可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限；而当可燃气体的含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为爆炸上限（见后页表）

LNG基础知识

一、什么是液化天然气LNG（Liquefied Natural Gas)
LNG是英文Liquefied Natural Gas的简称，即液化天然气。它是天然气（甲烷CH4）在经净化及超低温状态下（-162℃、一个大气压）冷却液化的产物。液化后的天然气其体积大大减少，约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600，也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。无色无味，主要成份是甲烷，很少有其它杂质，是一种非常清洁的能源。其液体密度约426kg/m3 ,此时气体密度约1.5 kg/m3。爆炸极限为5%-15%（体积%），燃点约450℃。油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分馏、低温冷凝形成，体积缩小为原来的1/600。
二、液化天然气的特点
1、低温、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存。1标准立方米的天然气热质约为9300千卡。1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气，可发电8300度。
2、清洁能源—LNG被认为是地球上最干净的化石能源。LNG硫含量极低，若260万吨/年LNG全部用于发电与燃煤（褐煤）相比将减排SO2约45万吨，将阻止酸雨趋势的扩大。天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%安全性能高—由LNG优良的理化性质决定的！气化后比空气轻，无色、无嗅、无毒。燃点较高：自燃温度约为450℃；燃烧范围较窄：5%－15%；轻于空气、易于扩散。
三、LNG的广泛用途LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源之一。概括其用途，主要包括：
(1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰
(2)用作大中城市管道供气的主要气源
(3)用作LNG小区气化的气源
(4)用作汽车加气的燃料
(5)用作飞机燃料
(6)LNG的冷能利用
(7)分布式能源系统
四、LNG安全环保性能
气态天然气密度比空气轻，泄漏后容易扩散，而液化石油气反之；天然气的爆炸极限为5～15%，其下限较液化石油气的1%要高，也就是说，引起爆炸的气体泄漏量要大，危险性要小一些；另外，LNG在低温下储存，更安全。
天然气在液化过程中脱除了H2O、重烃类、H2S等杂质，比一般天然气更加纯净，燃烧更完全，是最清洁的能源之一。

燃气的分类及用途

城市民用和工业用燃气是由几种气体组成的混合气体，其中含有可燃气体和不可燃气体。可燃气体有碳氢化合物、氢和一氧化碳，不可燃气体有二氧化碳、氮和氧等。
燃气的种类很多，主要有天然气（NG）、人工燃气（MG）、液化石油气（LPG）和沼气。
一、天然气
天然气一般可分为四种：从气井开采出来的气田气或称纯天然气；伴随石油一起开采出来的石油气，也称石油伴生气；含石油轻质馏分的凝析气田气；从井下煤层抽出的煤矿矿井气。
纯天然气（简称天然气）的组分以甲烷为主，还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。我国四川天然气中甲烷含量一般不少于90%，发热值为34800~36000kJ/m3。我国大港地区的天然气为石油伴生气，甲烷含量约为80%，乙烷、丙烷和丁烷等含量约为15%，发热值约为41900kJ/ m3。凝析气田气除含有大量甲烷外，还含有2%~5%戊烷及戊烷以上的碳氢化合物。矿井气的主要可燃组分是甲烷，其含量随采气方式而变化。
天然气既是制取合成氨、炭黑、乙炔等化工产品的原料气，又是优质燃料气，是理想的城市气源。由于开采、储运和使用天然气既经济又方便，天然气工业在世界范围内有了很大的发展。21世纪初，天然气将取代石油成为主导的能源。有些天然气资源缺乏的国家通过进口天然气或液化天然气以发展城市燃气事业。液态天然气的体积为气态时的1/600，有利于运输和储存。
我国天然气事业有很好的发展前景。在资源方面，我国有丰富的天然气资源量。包括：塔里木盆地，资源量超过5万亿立方米，准噶尔盆地，鄂尔多斯盆地，资源量达1~3万亿立方米，华北、渤海湾、四川、东海、珠江口、莺琼盆地、晋绥、楚雄、华北南都储量分别为0.3~0.9万亿立方米。此外，在苏北、涩北、吐哈、柴达木都有大型天然气储藏。估计，中国天然气储量超过30~40万亿立方米，到目前已证实约2万亿立方米。我国天然气资源探明程度一直很低。20世纪80年代开始，加强了天然气的勘探开发。目前投入开发的有：四川、陕甘宁、莺琼、东海等盆地。在开发计划方面，国家已把发展天然气长输管道列入全国重点基础建设项目，实现西气东输。到2010年，规划建设天然气管道约7000公里，向长江下游总供气量达到每年190亿立方米。天然气事业的发展，展示了我国城市民用和工业燃气的光明前途。
二、人工燃气
（一）固体燃料干馏煤气
利用焦炉、连续式直立炭化炉和立箱炉等对煤进行干馏所获得的煤气称为干馏煤气。用干馏方式生产煤气，每吨煤可产煤气300~400m3。这类煤气中甲烷和氢的含量较高，低发热值一般在16700kJ/ m3左右。干馏煤气的生产历史最长，目前是我国若干城市燃气的重要气源之一。
（二）固体燃料气化煤气
压力气化煤气、水煤气、发生炉煤气等均属此类。在2.0~3.0MPa的压力下，以煤作原料采用纯氧和水蒸气为气化剂，可获得高压蒸气氧鼓风煤气，也叫高压气化煤气。其主要组分为氢及含量较高的甲烷，发热值在15100kJ/ m3左右。若城市附近有褐煤或长焰煤资源，可采用鲁奇炉生产压力气化煤气，这套装置可建立在煤矿附近（一般称为坑口气化），不需另外设置压送设备，用管道可直接将燃气输送至较远城镇作为城市燃气使用。
水煤气和发生炉煤气的主要组分为一氧化碳和氢。水煤气的发热值为10500kJ/ m3左右，发生炉煤气的发热值为5400kJ/m3左右。由于这两种燃气的发热值低，而且毒性大，不可以单独作为城市燃气的气源，但可用来加热焦炉和连续式直立炭化炉，以顶替出发热值较高的干馏煤气，增加供应城市的气量，也可以和干馏煤气、重油蓄热裂解气掺混，调节供气量和调整燃气发热值，作为城市燃气的调度气源。发生炉煤气还可作工厂及燃气轮机的燃料。
（三）油制气
可以利用重油（炼油厂提取汽油、煤油和柴油之后所剩的油品）制取城市燃气。
按制取方法不同，可分为重油蓄热热裂解气和重油蓄热催化裂解气两种。重油蓄热热裂解气以甲烷、乙烯和丙烯为主要组分，发热值约为41900kJ/ m3。每吨重油的产气量为500~550 m3。重油蓄热催化裂解气中氢的含量量多，也含有甲烷和一氧化碳，发热值在17600~20900kJ/ m3左右，利用三筒炉催化裂解装置，每吨重油的产气量约为1200~1300 m3。
（四）高炉煤气
高炉煤气是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气，发热值约为3800~4200kJ/ m3。
高炉煤气可用作炼焦炉的加热煤气，以取代焦炉煤气，供应城市。高炉煤气也常用作锅炉的燃料或与焦炉煤气掺混用于冶金工厂的加热工艺。
三、液化石油气
液化石油气是开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。
目前国产的液化石油气主要来自炼油厂的催化裂化装置。液化石油气产量通常约占催化裂化装置处理量的7%~8%。
液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯，习惯上又称C3、C4，即只用烃的碳原子（C）数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态，当压力升高或温度降低时，很容易转变为液态。从气态转变为液态，其体积约缩小250倍。气态液化石油气的发热值约为92100~121400kJ/m3。液态液化石油气的发热值约为45200~46100kJ/kg。
液化石油气中烯烃部分可作化工原料，而其烷烃部分可用作燃料。近年来，国外不少城市还用它作为汽车燃料，该项技术在我国也得到了重视和开发。由于在燃气事业中，发展液化石油气投资省、设备简单、供应方式灵活、建设速度快，所以液化石油气供应事业发展很快。
液化石油气与天然气不同，属于二次能源。因此液化石油气的资源量取决于石油炼制能力和实际规模。由于液化石油气还来源于天然气的生产，因而也与天然气的开发有一定联系。
四、沼气
各种有机物质、如蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等，在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体，叫做沼气（生物气）。发酵的原料是取之不尽、用之不竭的粪便、垃圾、杂草和落叶等有机物质，因此沼气属于可再生能源。沼气的组分中甲烷的含量约为60%，二氧化碳约为35%，此外，还含有少量的氢、一氧化碳等气体。发热值约为20900kJ/ m3。