天然气系统运行基础知识课件

1、天然气系统运行基础知识一、概述 天然气是以气态存在的比较轻的烃类。是无色，有刺激性气味的易燃易爆的气体。随着国际社会对环境保护的重视，天然气这种洁净、高效的能源将会发挥越来越重要的作用。二、天然气的组成 天然气主要由烷烃组成，其分子通式为CnH2n+2，其中甲烷占主要地位，其次是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，还含有少量的其它烃类，如烯烃、环烷烃，但含量极少。另外，还可能含有H2S、CO2、H2O等化合物。三、天然气组成的表示方法 体积表示法：天然气中i组分的体积百分率是指i组分的体积占总体积的百分比。即 Xvi=(Vi/V)100% 其中 Xvi体积百分率 Vii组分的体积 V天然气的总体积 重量

2、表示法：天然气中i组分的重量百分率是指i组分的重量占总体积的百分比。即 XGi=(Gi/G) 100% 其中 XGi重量百分率 Gii组分的重量 G天然气的总重量四、天然气的分类1、按矿藏特点分可分为气田气、油田伴生气和凝析气田气。气田气：气井采出来的气主要是甲烷，重组分极少。油田伴生气：油井里出来的气。凝析气田气：有凝析轻烃凝结下来的气田气 2、按组成分可分为干气、湿气、贫气、富气、酸性天然气和洁气。干气：每一标准立方米天然气中，C5（戊烷）以上重烃液体含量低于13.5cm3的天然气。湿气：每一标准立方米天然气中，C5（戊烷）以上重烃液体含量高于13.5cm3的天然气。贫气：每一标准立方米天

3、然气中，C3（丙烷）以上烃类液体含量低于94cm3的天然气。富气：每一标准立方米天然气中，C3（丙烷）以上烃类液体含量高于94cm3的天然气。五、天然气的物理性质 1、密度：单位体积的物质质量称为密度。 气体的相对密度一般指标准状态下气体密度与空气密度之比。 天然气的密度常以kg/m3来表示。在标准状态下（0，1大气压下），天然气的密度主要与组成有关，一般在0.70.9之间，重组分含量愈多密度越大。 2、分子量 单体烃的分子量可根据该烃的分子式求得，如CH4为16、C2H6为30等。天然气的分子量一般以平均分子量表示，用公式表示为 nM=xiMi xi指气体组分的摩尔分率 i=1 3、闪点：一

4、定温度下，可燃液体的蒸气与空气形成可燃性气体。这种气体与火焰接触时能闪出火花但随即熄灭，这种瞬间燃烧的过程称为闪燃；发生闪燃时的最低温度，叫闪点。 4、燃点：是指物质在规定条件下加热到能被外部火源引燃，并连续燃烧不少于5秒钟时的最低温度。 天然气的闪点及燃点都很低，因此，天然气是一种易燃品。5、爆炸极限当可燃气体与空气的混合物中，可燃气体的浓度处于在一定的范围内时，用外界火源去引燃油气混合物时，会发生闪火或爆炸现象，这个浓度范围称为爆炸极限。其下限浓度称为爆炸下限，上限浓度则称为爆炸上限。CH4的爆炸极限为515%，因此，天然气是一种易爆物。6、露点 1、水露点：在一定压力下，天然气冷却到析出

5、第一滴水时的温度。天然气输送时要求水露点比输送管段的最低地温低5。 2、烃露点：在一定压力下，天然气冷却到析出第一滴液态烃时的温度。天然气输送时同样要求烃露点比输送管段的最低地温低5。六、天然气的燃烧 用于驱动发电机的燃气引擎是以天然气作为燃料的，因此天然气燃烧时释放出的热量的多少决定了燃气轮机工作效率的高低。衡量热量多少的指标主要有热值、华白指数等等。这里以热值为例展开讨论。1、热值的定义 燃烧一定体积或质量的燃气所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。 其常用单位有: 千卡/标准立方（kcal/Nm3） 千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3） 兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3） 兆

6、焦尔/标准立方米（MJ/Nm3）2、热值的分类 燃料热值有高位热值与低位热值两种。 高位热值：是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。 低位热值：是指燃料完全燃烧，其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量，也称净热。高位热值与低位热值的区别，在于燃料燃烧产物中的水呈液态还是气态，水呈液态是高位热值，水呈气态是低位热值。因此可得到： 高位热值低位热值=燃烧产生的水蒸气冷凝成水释 放的汽化潜热3、热值的计算 天然气是在一种多组分的气态混合物，因此其热值应根据其中各组分的含量及其对应热值计算得到 。组分CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C

7、O N2热值，KJ/mol 889.5 1558.32217.82653.03506.1283.0天然气的热值为： Q=XiQi其中：Xi天然气中各组分的体积分数（或摩尔分数） Qi天然气中个组分的燃烧热值七、天然气配送系统 天然气用于燃气轮机发电，对气质和进气压力有特定要求。天然气的净化及调压系统通常可概括为下列流程： 来气计量净化减压定压1、计量系统 在进入燃气轮机之前，应对天然气进行准确计量，便于对能源消耗的统计。天然气计量常用的流量计为孔板流量计或旋进旋涡流量计。 孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体

8、的流量测量。具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。 当充满管道的流体流经孔板时,将产生局部收缩,流束集中,流速增加,静压力降低,于是在孔板前后产生一个静压力差,该压力差与流量存在着一定的函数关系,流量越大,压力差就越大. 差压信号传送给差压变送器,转换成模拟信号输出,远转给流量计算仪,实现流体流量的计量。2、净化 天然气中如果含有过量的固体粉尘或颗粒，不及时除去而进入燃气引擎，不仅降低了燃烧效率，而且会造成喷嘴堵塞和积碳，损坏燃机燃料喷嘴。因此在进燃气发电机前要配备净化装置。 净化系统设备分为两类，一类为精细过滤器，对1微米以上固体微料脱除效率可达99.9%； 另一类为旋风分离除尘

9、，分离精度为10微米。3、定压及减压 从天然气增压装置输出的天然气压力较高，应通过定压装置将压力降低到合适的范围内，防止天然气供气管网的压力波动影响燃机效率和寿命。常用的定压装置为定压阀。 在进入燃气轮机之前还要对天然气进行进一步减压，确保燃烧压力在合适的范围内。常用的减压装置为减压阀。八、常见故障及排除方法序号故障故障原因判断方法排除方法1流程不通过滤器堵前后压差增大或末端放空量减小清洗过滤器管线杂质堵清除杂质管线冻堵加热冻堵部位阀门未打开检查流程，打开阀门2发电机前压力高调压阀失灵发动机点火困难维修调压阀来气压力高联系来气单位，降低压力用气量降低增大用气量3发电机前压力低调压阀失灵发动机点火困难维修调压阀来气压力低联系来气单位，增加压力用气量增加减小用气量4控制系统故障切断阀故障阀后无压维修阀或消除设备故障检漏阀故障维修阀或消除故障发电机配气调节阀故障维修阀或消除配气系统故障九、安全运行注意事项 1、开停工注意事项 试压严密 吹扫彻底 置换充分 隔离恰当（停工） 2、生产运行注意事项 注重大局、及时协调 按时巡检、防止冻堵 力