《燃气输配》课件

《燃气输配》

《Gastransmission&distribution》第一章燃气的分类及其性质§1.1燃气的分类§1.2燃气的基本性质§1.3城镇燃气的质量要求§1.1燃气的分类

?燃气的概念为何对燃气进行分类如何对燃气进行分类§1.1燃气的分类一、按气源分类天然气人工燃气液化石油气

生物气（沼气）

天然气纯天然气

低发热值约为33360～36300kJ／m3

石油伴生气

低发热值约为41900kJ／m3凝析气田气

低发热值约为48360kJ／m3矿井气

低发热值约为18840kJ／m3人工燃气固体燃料干馏煤气固体燃料气化煤气油制气高炉煤气焦炉煤气连续式直立炭化炉煤气立箱炉煤气压力气化煤气水煤气发生炉煤气重油蓄热热裂解气重油蓄热催化裂解气二、按燃烧特性分类分类华白指数（MJ/m3）典型燃气一类燃气17.8～35.8人工燃气二类燃气L族H族35.8～53.735.8～51.651.6～53.7天然气三类燃气71.5～87.2液化石油气国际煤气联盟(IGU)燃气分类

§1.2燃气的基本性质一、混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度

二、临界参数及实际气体状态方程

三、粘度四、饱和蒸气压及相平衡常数五、沸点和露点六、液化石油气的气化潜热七、容积膨胀八、爆炸极限九、水化物十、液化石油气的状态图一、混合气体及混合液体的平均分子量、平均密度和相对密度混合气体的平均分子量可按下式计算：M=（y1M1+y2M2+……+ynMn）

式中:M——混合气体平均分子量y1、y2……yn——各单一气体容积成分(％)M1、M2……Mn——各单一气体分子量混合液体的平均分子量可按下式计算：M=（x1M1+x2M2+……+xnMn）

式中:M——混合液体平均分子量

x1、x2……xn——各单一液体分子成分(％)M1、M2……Mn——各单一液体分子量混合气体平均密度和相对密度按下式计算：S=

式中:ρ——混合气体平均密度(kg／m3)

——混合气体平均摩尔容积(m3／kmol)S——混合气体相对密度(空气为1)1.293——标准状态下空气的密度(kg／m3)注:对于由双原子气体和甲烷组成的混合气体，标准状态下的VM可取22.4m3／kmol，而对于由其他碳氢化合物组成的混合气体，则取22m3／kmol。

混合合气气体体平平均均密密度度还还可可按按下下式式计计算算：：燃气气通通常常含含有有水水蒸蒸气气，，则则湿湿燃燃气气密密式中中:———湿燃燃气气密密度度(kg／m3)———干燃燃气气密密度度(d————水蒸蒸气气含含量量(kg／m3干燃燃气气)0.833————水蒸蒸气气密密度度(kg／m3)干、、湿湿燃燃气气容容积积成成分分按按下下式式换换算算：：式中中:———湿燃燃气气容容积积成成分分(％)————换算算系系数数，，例:已知知干干燃燃气气的的容容积积成成分分为为甲甲烷烷27%，一一二、、临临界界参参数数及及实实际际气气体体状状态态临界界参参数数定定义义:温度度不不超超过过某某几种种气气体体的的液液态态-气态态平平衡衡曲曲线线气体体的的实际际气气体体状状态态方方程程:Pνν=ZRT式中中:P————气体体的的绝绝对对压压力力(Pa)ν————气体体的Z——压缩因子R——气体常数[J／(kg·K)]T——气体的热力学温度(K)气体体的的压压缩缩因因子子Z与对对比比温温度度Tr、对比比压力力Pr的关系系当Pr＜1，Tr=0.6～1.0当Pr＜5.6，Tr=1.0～2.0所谓对对比温温度Tr，就是是工作作温度度T与临界界温度度Tc的比值值，而而对比比压力力Pr，就是是工作作压力力P与临界界压力力Pc的比值值。此处温温度为为热力力学温温度，，压力力为绝绝对压压力。。例:有一内内径为为900mm、长为为115km的天然然气管管道。。当天天然气气的平平均压压力为为3.04MPa、温度度为278K，求三、粘粘度混合气式中:——混合气气体在在——各组分分的质量成成分（％））、——相应各各组分分在0℃时的动动力粘粘度（（Pa••s）t(℃℃)时混合合气体体的动动力粘粘度按按下式式计算算：式中——t(℃℃)时混合合气体体的动动力粘粘度(Pa··s)；T———混合气C——混合气体的无因次实验系数，可用混合法则求得。单一气体的C值可以查表得到。液态碳碳氢化化合物物的动动力粘粘度随随分子子量的的增加加而增增大，，随温温度的的上升升而急急剧减减小。。气态态碳氢氢化合合物的的动力力粘度度则正正相反反，分分子量量越大大，动动力粘粘度越越小，，温度度越上上升，，动力力粘度度越增增大，，这对对于一一般的的气体体都适混合液液体的的动力力粘度度可以以近似似地按按下式式计算算：式中:、……——各组分分的分

、……——各组分分的动动力粘粘度（（Pa••s）；——混合液混合气气体和和混合合液体体的运运动粘粘度为为：式中：：——混合气气体或或混合合液体体的运——相应的动力粘度(Pa·s)——混合气体或混合液体的密度(kg／m3)四、饱饱和蒸蒸气压压及相相平衡衡常数数饱和蒸蒸气压压概念念：液态烃烃的饱饱和蒸蒸气压压，简简称蒸气压压，就注：蒸蒸气压压与密密闭容容器的的大小小及混合液液体的的蒸气气压根据道道尔顿顿定律律、拉拉乌尔尔定律律：——混合液液体的的蒸气气压（（Pa）——混合液液体任任一组组分的的蒸气气分压压（Pa）——混合液液体中中该组组分的的分子子成分分（％％）——该纯组组分在在同温温度下下的蒸蒸气压压（Pa）式中：：如果容容器中当使用用容器器中的的液化化石油油气时时，总总是先先蒸发发出较较多的的丙烷烷，而而剩余余的液液体中中丙烷烷的含含量渐渐渐减减少，，所以以温度度虽然然不变变，容容器中中的蒸蒸气压压也会会逐渐渐下降降。如图所所示是是随着着丙烷烷、正正丁烷烷混合合物的的消耗耗，当当15℃℃时容器器中不不同剩剩余量量气相相组成成和液液相组组成的的变化化情况况。（a）气相组组成的变变化（（b）液相组组成的变变化相平衡常常数概概念：式中：——相平衡常常数；——混合液体体的蒸气气压；——混合液体体任一组组分饱和和蒸气压压；——该组分在——该组分在在液相中中的分子子成分。。相平衡常常数表示在一一定温度度下，一一定组成成的气液液平衡系系统中，，某一组组分在该该温度下下的饱和和蒸气压压与混合合液体蒸蒸气压的的比值是一一个常数数。并且，，在一定定温度和和压力下下，气液液两相达达到平衡衡状态时时，气相相中某一一组分的的分子成成分与其其液相中中的分子子成分的的比值，，同样是是一个常常数。工程上，，常利用用相平衡衡常数来来计算液液化石油油气的气图1—8一些碳氢氢化合物物的相平平衡常数数计算图图1—甲烷2—已烷3—丙烷4—正丁烷5—异丁烷6—正戊烷7—异戊烷8—乙烯9—丙烯液化石油油气的气气相和液液相组成成之间的的换算还还可按下下列公式式计算：：1.当已知液液相分子子组成，，需确定定气相组组成时，，先计算算系统的的压力，，然后确确定各组组分的分分子成分分，即2.当已知气气相分子子组成，，需确定定液相组组成时，，也是先先确定系系统的压压力，即即例：已知液化化石油气气由丙烷烷C3H8，正丁烷烷nC4H10和异丁烷烷iC4H10组成，其其液相分分子组成成为=70％，=20％，=10％，求温温度为20℃时系统的的压力和和达到平平衡状态态时气相相分子组组成。五、沸点点和露点点概念：通常所说说的沸点指101325Pa压力下液液体沸腾腾时的温温度。饱和蒸气气经冷却却或加压压，立即即处于过过饱和状状态，当当遇到接接触面或或凝结核核便液化化成露，，这时的的温度称称为露点。当用管道道输送气气体碳氢氢化合物物时，必必须保持持其温度度在露点点以上，，以防凝凝结，阻阻碍输气气。露点的直直接计算算:工程中特特别是液液化石油油气管道道供气的的工程中中所处理理的气态态液化石石油气或或液化石石油气—空气混合合气一般般处于压压力为0.1～0.3MPa的范围内内，很需需要对它它们进行行露点计计算。用用于这种种情况的的计算公公式是：：六、液化化石油气气的气化化潜热气化潜热热就是单位位质量(1kg)的液体变变成与其其处于平平衡状态态的蒸气气所吸收收的热量量。名称甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷乙烯丙烯丁烯-1顺丁烯-2反丁烯-2异丁烯正戊烷沸点（℃）（101325Pa）-162.688.542.10.510.2103.747.06.263.720.886.936.2气化潜热（KJ/kg）510.8485.7422.9383.5366.3481.5439.6391.0416.2405.7394.4355.9部分碳氢氢化合物物的沸点点及沸点点时的气气化潜热热七、容积积膨胀液态碳氢氢化合物物的容积膨胀胀系数很大，约约比水大大16倍。在灌灌装容器器时必须须考虑由由温度变变化引起起的容积积增大，，留出必必需的气气相空间间容积。。一些液态态碳氢化化合物的的容积膨膨胀系数数列于表表1-12。液态碳氢氢化合物物的容积积膨胀对于单一一液体对于混合合液体:式中:——温度为t1(℃℃)时的液体体体积；；——温度为t2(℃℃)时的液体体体积；；——t1至t2温度范围围内的容容积膨胀胀系数平平均值八、爆炸炸极限可燃气体体和空气气的混合合物遇明明火而引引起爆炸炸时的可可燃气体体浓度范范围称为为爆炸极限限。在这种种混合物物中当可可燃气体体的含量量减少到到不能形形成爆炸炸混合物物时的那那一含量量，称为为可燃气气体的爆炸下限限，而当可可燃气体体含量一一直增加加到不能能形成爆爆炸混合合物时的的含量，，称为爆炸上限限。概念：(一)只含有可可燃气体体的混合合气体的的爆炸极限限(二)含有惰性性气体的的混合气气体的爆炸极限限（三）含含有氧气气的混合合气体爆炸极限限例：已知燃气气的容积积成分为为=5.7％，=5.3％，=1.7％，=8.4％，=20.93％，=18.27％，=39.7％。求该该燃气的的爆炸极极限(CmHn按C3H6计算)。九、水化化物如果碳氢氢化合物物中的水水分超过过一定含含量，在在一定温温度压力力条件下下，水能能与液相相和气相相的C1、C2、C3和C4生成结晶水化化物CmHn·xH20(对于甲烷烷，x=6～7；对于乙乙烷，x=6；对于丙丙烷及异异丁烷，，x=17)。水化物生生成条件件：在湿气中中形成水水化物的的主要条件件是压力及及温度，，次要条件件是：含有有杂质、、高速、、紊流、、脉动(例如由活活塞式压压送机引引起的)，急剧转转弯等因因素。概念：水化物的的生成，，会缩小小管道的的流通断断面，甚甚至堵塞塞管线、、阀件和和设备。。水化物的的防止：：采用降低压压力、升高高温度、加加入可以使使水化物分分解的反应应剂(脱水，使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度。十、液化石石油气的状状态图状态图的在进行气态态或液态碳碳氢化合物物的热力计计算时，一一般需要使使用饱和蒸蒸气压P、比容ν、温度T、焓值i及熵值s等5种状态参数数。为了使使用上的方方便，将这这些参数值

只要知道上述五个参数中的任意两个，即可