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燃气基础知识 二 五年八月 燃气的定义 燃气是由多种气体组成的混合气体 由于生产所用的原料不同及生产工艺不同 各种燃气的组成也不相同 燃气主要由低级烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 乙烯 丙烯 丁烯 氢气和一氧化碳等可燃组分 以及氨 硫化物 水蒸气 焦油 萘和灰尘等杂质所组成 燃气的分类 国际煤气工业联盟于1967年在第十届国际煤气工业会议上 将煤气分为三大类 第一类 人工煤气 华白指数 5700 7500 第二类 天然气 华白指数 9860 13850 第三类 石油气 华白指数 18500 22075 石油气是指数丙烷或丁烷的混合气体 一般炉具对气体燃料的要求华白指数波动 7 燃气的分类 目前国内使用的城市燃气气源有天然气 液化石油气 人工煤气 我国 城市燃气分类 GB T13611 92 对城市燃气做出如下分类 人工煤气5R6R7R天然气4T6T10T13T液化石油气19Y20Y22Y 燃气的分类 燃气可分为天然气 液化石油气 人工煤气 沼气等 天然气一般可分为气田气 油田伴生气 凝析气田气 煤层气 矿井气 人工煤气可分为 固体燃料干馏煤气 固体燃料气化煤气 油制气等 国内作为城市燃气的有天然气 液化石油气 人工煤气 天然气 NaturalGas 气田气 从地下开采出来的气田气为纯天然气 石油伴生气 伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气 凝析气田气 含石油轻质馏分的气体 为方便运输 天然气经过加工还可形成 煤层气 从井下煤层抽出的矿井气 矿井气 开采煤炭 盐等矿产时采集的体称为矿井气 液化石油气 液化石油气 LiquefiedPetroleumGas 简称LPG 是以凝析气田气 石油伴生气或炼厂气为原料 经加工而得的可燃物 主要组分为丙烷 丙烯 丁烷和丁烯 此外尚有少量戊烷及其它杂质 气态液化石油气热值为93MJ Nm3左右 液态液化石油气热值为46MJ Nm3左右 人工燃气 煤制气 气化煤气 将其原料煤或焦碳放入工业炉 发生炉 水煤气炉等 里燃烧 并通入空气 水蒸气 使其生成以一氧化碳和氢为主的可燃气体 干馏煤气 把煤放在工业炉 焦炉和武德炉等 里隔绝空气加热 使之煤发生物理化学变化的过程叫干馏 加热后提出可燃气经净化处理还可得到焦油 氨 粗苯等化工产品 炉内存有的是焦碳 人工燃气 油制气 重油制气 也可称油制气 将原料重油放入工业炉内经压力 温度及催化剂的作用 重油即裂解 生成可燃气体 副产品有粗苯和碱渣等 沼气 生物气 沼气各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵 在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体 亦称生物气 其组分为甲烷和二氧化碳 还有少量氮和一氧化碳 热值约为22MJ Nm3 燃气的爆炸极限 当空气中含有燃气浓度增加到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸上限 当空气中含有燃气浓度减少到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸下限 爆炸极限范围之外 因为燃烧产生的热量不足以弥补散失的热量 无法维持继续燃烧 天然气的爆炸极限是5 15 液化石油气的爆炸极限是1 5 9 5 城镇燃气的加臭 一般情况下 城镇燃气是无色无味 易燃易爆的气体 在燃气泄露时 为了易于被人们发现 要求对燃气进行加臭 常用的加臭剂有乙硫醇 四氢噻酚等 城镇燃气的加臭标准 空气中的可燃气体浓度达到爆炸下限的20 前能被查觉 含有毒性气体成分的城镇燃气 空气中的毒性气体浓度达到使人中毒下限的20 前能被查觉 加臭剂的要求 气味要强烈 独特 有刺激性 还应该持久且不易被其他气味所掩盖 加臭剂及其燃烧产物对人体无害 不腐蚀管线及设备 沸点不高且易于挥发 在运行条件下有足够的蒸气压 其蒸汽不溶于水和凝析液 不与燃气组分发生反应 不易被土壤吸收 价廉而不稀缺 经常使用的加臭剂是四氢噻吩 THT 乙硫醇 C2H5SH 三丁基硫醇 TBM 等 天然气的主要成分 天然气的主要成分以饱和烃为主 主要是甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷含量不多 庚烷以上含量极少 另外还有少量非烃类气体一氧化碳 二氧化碳 氮气 氢气 硫化氢 水蒸气及微量的惰性气体氦 He 氩 Ar 天然气的沸点 沸点是指101 325Pa压力下液体沸腾时的温度 天然气中主要成分甲烷的沸点是 162 6oC 天然气的沸点是 162 49oC 由于天然气的沸点很低 天然气很难被液化 天然气一般以气态储存和运输 液化天然气 天然气在1标准大气压下 冷却至约 162 时 天然气由气态转变成液态 称为液化天然气 LiquefiedNaturalGas 缩写为LNG LNG无色 无味 无毒且无腐蚀性 其体积约为同量气态天然气体积的1 600 LNG的重量仅为同体积水的45 左右 液化天然气流程图 压缩天然气 压缩天然气 CompressedNaturalGas 简称CNG 是天然气加压到20MPa 超过3 600磅 平方英寸 以上并以气态储存在容器中 CNG与管道天然气的组分相同 CNG可作为车辆燃料使用 以CNG为燃料的车辆叫做NGV NaturalGasVehicle 液化石油气 液化石油气 LiquefiedPetroleumGas 简称LPG 是开采和煤油制石油过程中的副产品 其主要成分为丙烷 丁烷 丙烯 丁烯 热值约为83 68 112 97兆焦 标准产方米 20000 27000千卡 标准立方米 LPG在适当的压力下以液态储存在储罐容器中 常被用作炊事燃料 还可用作轻型车辆燃料 液化石油气的特性 1 易挥发性钢瓶内的液化石油气 若以液体状态流出 则会变成约250 300倍的气体而扩散 2 气体状态的比重大液化石油气的气体比空气重1 5 2 0倍 在空气中象水一样 流向低洼处而存滞下来 可随风吹散 液化石油气的特性 3 火焰颜色液化石油气正常燃烧时是浅蓝色的无烟火焰 若火焰发黄有烟 说明一次空气量不足 此时液化石油气没有完全燃烧 燃烧生成的一氧化碳会使人中毒 所以 使用液化石油气时必须注意调节进气量 观察火焰的颜色 液化石油气的特性 4 溶解性液化石油气会使橡胶软化 使石油产品溶解 所以软管要求用特制的耐油胶管 不能使用一般胶管 5 燃烧产物液化石油气燃烧后产生大量的二氧化碳和水蒸气 燃烧不充分时产生有毒的一氧化碳 所以在燃气具使用时要保证适当的通风换气 液化石油气的特性 6 易燃易爆性液化石油气的爆炸极限约为1 5 9 5 泄漏时较容易达到下限浓度 容易引起爆燃 爆炸 7 汽化潜热较大液化石油气的汽化潜热较大 气化时吸收大量热量 液态接触到皮肤容易引起冻伤 所以 工作时要穿好工作服 做好劳动保护 液化石油气的危险特性 1 易燃液化石油气液体为甲A类火灾危险性液体 液化石油气气体为甲类火灾危险性气体 该物质闪点低 极易燃 在空气中只需要很小的点火能量 约0 4J 即鞋钉与地面摩擦所产生的能量 即可被引燃 一经点燃 将产生迅猛的混合燃烧 液化石油气的危险特性 2 易爆丙烷 丁烷的气体与空气混合物的爆炸下限均较低 在2 左右 发生爆炸的危险性最大 另外 1m3的液化石油气液体可气化为约250m3的液化石油气气体 这些气体若扩散到大气中 又可形成2500 12500m3的爆炸性混合气体 如果遇到火源 将在较大空间内发生强烈的爆炸 爆炸速度可达到2000 3000m s 液化石油气的危险特性 3 易蒸发液化石油气液体 属于液化烃 它的沸点很低 在常温下具有较大的蒸气压 容易通过蒸发产生引起燃烧所需的最低限度的蒸气量 从而增大了火灾危险性 此外 液化石油气液体的蒸气压 随温度上升时增加得很快 例如 当温度从15 上升到50 时 纯液化丙烷的蒸气压从740kpa增加到了1760kpa 大大超出一般可燃液体的增长速度 这就要求保证储罐 钢瓶具有合理的充装系数 严禁超量充装 否则 当气温突变 急剧上升时 有可能发生设备胀裂和物料泄漏事故 液化石油气的危险特性 4 易泄漏 扩散液化石油气的装卸 储运作业都是在压力状态下进行的 加之上述物质具有粘度小 易流淌的特点 在生产过程中 容易发生泄漏事故 液化石油气一旦泄漏 在环境温度下 将迅速气化 体积急剧膨胀 与空气混合 向周围扩散 遇明火爆炸 液化石油气的危险特性 5 易积聚液化石油气气体比重比空气大 容易滞留在地表 水沟 下水道 电缆沟及凹坑低洼处 并贴着地面沿下风向扩散到远处 延绵不断 往往在预想不到的地方遇火而引起大面积的爆炸或火灾事故 液化石油气的危险特性 6 易产生静电液化石油气在管道 泵 阀门等设备内流动时 易产生和积聚静电 液化石油气气体发生小孔径喷射时 因流速极快 可以产生高电位静电 特别是当气体中含有其他微粒物质时 其静电危险性更大 静电放电是导致火灾爆炸事故的一个重要原因 液化石油气的危险特性 7 受热易膨胀液化石油气的膨胀系数很大 在15 时 液化丙烷和液化丁烷的体积膨胀系数分别是水的16和11倍 因此 如果容器或者管道内的该类液体盛装的过多 在温度升高到一定程度时 就有可能因液体膨胀造成设备破裂和液体泄漏 进而引发火灾爆炸事故 液化石油气的危险特性 8 杂质的危害液化石油气中常含有硫化氢及水分等杂质 这些杂质对储罐 管道产生腐蚀作用 降低储罐 管道的安全性能 埋下事故隐患 液化石油气的危险特性 9 毒性液化石油气虽然属于微毒类物质 但当空气中液化石油气的浓度较高时 仍可能使暴露人员出现头晕 头痛 嗜睡 恶心 呕吐等症状 尤其在H2S含量超标时 除表现为麻醉 昏迷状态外甚至发生意识丧失 以致死亡 液化石油气的运输 液化石油气的运输1 管道运输 2 铁路罐车运输和汽车槽车运输 3 槽船运输 液化石油气的供应 液化石油气的供应形式1 瓶装供应方式 2 管道供应方式2 1 液化气通过自然气化或强制气化后通过管道供应用户 2 2 液化气经强制气化并与空气混全后通过管道供应用户 埋地钢管的腐蚀 埋地钢管的腐蚀的原因比较复杂 一般归纳为如下三类 1 电化学腐蚀 2 杂散电流腐蚀 3 化学腐蚀 4 细菌作用引起的腐蚀 微生物腐蚀 电化学腐蚀 当金属与电解质溶液接触时 由电化学作用引起的腐蚀 严重的电化学腐蚀发生在埋地钢管的外壁 其原理是由于土壤各处物理化学性质不同 管道本身各部分的金相组织结构不同 如晶格的缺陷及含有杂质 金属受冷热加工而变形产生内部应力 特别是钢管表面粗糙度不同等原因 使一部分金属容易电离 带正电的金属离子离开金属 而转移到土壤中 电化学腐蚀 在这部分管段上 电子越来越过剩 电位越来越负 而另一部分金属不容易电离 相对来说电位较正 因此电子沿管道由容易电离的部分向不容易电离的部分流动 在这两部分金属之间的电子有得有失 发生氧化还原反应 失去电子的金属管段成为阳极区 得到电子的这段管段成为阴极区 腐蚀电流从阴极流向阳极 然后从阳极流离管道 经土壤又回到阴极 形成回路 电化学腐蚀 在作为电解质溶液的土壤中发生离子迁移 带正电的阳离子 如H 趋向阴极 带负电的阴离子 如OH 趋向阳极 在阳极区带正电的金属离子与土壤中的带负电的阴离子发生电化学作用 使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀 使钢表面出现凹穴 以至穿孔 而阴极则保持完好 化学腐蚀 化学腐蚀是单纯由化学作用引起 金属直接和周围介质如氧 硫化氢 二氧化硫等接触发生化学作用 在金属表面上产生相应的化合物 如氧化物 硫化物等 用金属材料构成的燃气管道上所出现的化学腐蚀 常常发生在管道内壁和外壁 因为管道输送的流体中 通常含有少量的氧和硫化物以及二氧化碳和水等 直接对管道内壁产生腐蚀 管道化学腐蚀 外壁的化学腐蚀依然存在 对于埋地管道而言 外壁会存在于有氧的环境中 架空敷设的管道同样会在空气中被氧化 化学腐蚀是全面的 在化学腐蚀作用下 管壁厚度是均匀减少的 埋地钢管的防腐 1 绝缘层防腐法 1 石油煤沥青防腐 2 煤焦油磁漆防腐 3 环氧沥青防腐涂层 4