百川燃气基础知识

燃气基础知识郑文财

2013年04月08日燃气基础知识运行管理部：关于天然气知识的培训课件制作人：郑文财审核人：宋志强审定人：秦涛培训师：郑文财基础知识2013年04月15日1绪论2天然气的性质3天然气节流效应4水合物的形成及防止课程内容5天然气的用途及危害1、我国输气管道概况

国内的天然气管道运输是20世纪50年代末从四川省发展起来的。国内第一条大口径长距离输气管道是1963年建成的巴渝输气管道（巴县到重庆）。20世纪90年代中后期，随着长庆油田和新疆气田的开发，国内迎来了输气管道建设的快速发展期。先后建成了陕京线（陕西靖边至北京石景山）、靖西线（靖边至西安）、靖银线（靖边至银川）、新疆塔里木至上海的“西气东输”管道等工程。第一章绪论西气东输管道新疆轮南－上海白鹤镇，全长4200公里，管径1016mm，总投资1400亿元，沿线经过新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海、浙江十个省市区，初步设计年输气能力120亿方，是国内迄今为止建设的距离最长、管径最大、压力最高、输气量最大、技术含量最高的输气管道。第一章绪论陕京天然气管道由陕京一线、二线和三线组成。其中，陕京一线1997年10月建成投产，陕京二线于2005年7月正式进气，陕京三线于2011年1月正式投产通气。目前，日输气量稳定在6700万立方米至7500万立方米目前我公司气源主要来自永唐秦分输线。永唐秦输气管道工程是陕京二线的支线工程，为东北天然气管网与华北天然气管网连通管道。该管道工程西起河北省廊坊市永清县，止于秦皇岛市抚宁县，全长312.4公里，管径1016毫米，设计年输气量90亿立方米。我国输气管网分布图第一章绪论2、输气系统天然气密度小、体积大，管道输送几乎成了唯一的输送方式。从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化、干线输气，直到通过配气管网送到用户，形成了一个统一的密闭的输气系统。整个系统主要由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市输配管网和与这些管网相匹配的站、场装置等。第一章绪论集气站加压站净化厂首站输配气站配气站配气站矿场集气支线矿场集气干线输气干线配气管线集气站集气站集气站加压站输气系统图清管站第一章绪论1、矿场集气气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一系列过程，到向干线输气为止。包括井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站等。2、干线输气输气干线从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止。长距离管线管径大，压力高，距离长。3、城市配气城市配气的任务是从配气站开始，通过各级配气管网和气体调压保质保量地根据用户要求直接向用户供气。配气站是干线的终点，又是城市配气的起点和总枢纽，气体在配气站内经过分离、调压、计量和加臭后输入配气管网。城市配气管网有树状和环状两种，一般呈环形布置。储气库以调节输气和供气之间的不平衡。第一章绪论a、线形管网b、放射形c、环形管网d、组合形管网1、气井2、集气站3、集气管道4、集气总站5、管道城市管网形状第一章绪论

(1)枝状管网（线形、放射形管网）以干管为主管，呈放射状由主管引出分配管而不成环状。适用于较小城镇和企业内部，它的特点是每个用气点和气体只来自一个方向。在城市配气系统中一般不单独使用。

(2)环形管网管道联成封闭的环状，在同一个环中，输气压力处于同一级制。它是城市配气系统的基本形式，可由两个或多个方向供气，且气压稳定，当管网局部发生故障时，不致造成全面中断供气，影响面小，可靠性高。由于环状管网中的气体分布比较均匀，天然气可以同时沿几条管线流动，因此环状管网的直径可比枝状管网小，但环状管网总长比枝状管网长，投资也较大。

(3)环枝状管网枝状和环状混合使用的一种管网形式，综合了枝、环状管网特点，因此是工程设计中常用的管网形式。第一章绪论站场分类各类站场按功能可以分为：1、天然气增压站2、集气站3、净化站4、输气站5、清管站6、防腐站等门站的作用是接受天然气长输管线，或CNG高压钢瓶组来气气源，在站内进行过滤、调压、计量后，送入城市输配管网或直接送入用户、根据气量情况和长输管线特点，一般门站内还设有加臭装置及清管球接收装置。第一章绪论门站的作用3、燃气压力等级划分城镇燃气设计规范将管道设计压力分为七个等级：高压燃气管道A2.5<P≤4.0MPaB1.6<P≤2.5MPa次高压燃气管道A0.8<P≤1.6MPaB0.4<P≤0.8MPa中压燃气管道A0.2<P≤0.4MPaB0.01<P≤0.2MPa低压燃气管道P≤0.01MPa第一章绪论1、天然气的概念2、天然气的分类天然气：从地下油气田中开采出来的、以碳氢化合物为主的可燃气体称为天然气。是动、植物通过生物、化学作用及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。(1)、按油气田的特点分类：气田气、凝析气田气、油田伴生气。(2)、按天然气中烃类组分含量分类：干气、湿气(3)、按天然气中的含硫量分类：洁气、酸性天然气第二章天然气的性质石油伴生气凝析气田气矿井气随石油一起开采出来、经分离而获得含石油轻质馏分的凝析的气田气从井下煤层抽出来的可燃气体从气井开采出来的气田气纯天然气天然气组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。第二章天然气的性质3、天然气的组分天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。各组分含量：甲烷91.85%，乙烷4.64%，丙烷1.06%，丁烷、戊烷、氮气等2.45%第二章天然气的性质天然气的基本性质（1）天然气比空气轻，易挥发，不易聚集，安全性能好。天然气中各组分均可彻底燃烧，燃烧后不产生灰粉等固体杂质，是完全清洁的燃料。（2）对任何一种天然气的成分随气源位置的不同而不同。甲烷总是主要成分。（3）天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性，易燃、易爆的气体。第二章天然气的性质（4）天然气的燃烧：天然气和氧气在达到一定浓度及一定温度下可以燃烧，燃烧产物主要是水和二氧化碳(CO2)，当氧气不足时，燃烧会产生一氧化碳（CO）。

CH4+2O2=CO2+2H2O

1Nm3天然气燃烧需要2Nm3氧气（即需要约10Nm3空气）

因此从安全角度讲，使用天然气的厨房需要良好通风；卫生间内安装旧式的直排式热水器是相当危险的。天然气的相对分子量：天然气是由多组分组成的混合气体，无明确分子式，也就无明确的分子量。第二章天然气的性质天然气的相对密度：天然气比空气轻，其相对密度通常为0.5-0.7之间。天然气的湿度：单位天然气中水蒸气的含量称为天然气的绝对湿度（含水量）。天然气的露点：在一定压力下天然气饱和绝对湿度对应的温度称为天然气的露点。天然气的粘度：粘度表示流体流动时的难易程度。粘度分为动力粘度（绝对粘度）和运动粘度两种。天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组成、温度、压力有关。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所释放出的热量。天然气的热值有两种：高热值（全热值9700Kcal/Nm3）和低热值（净热值8800Kcal/Nm3）。将水的汽化热计算在内的是高热值，不计算汽化热的是低热值。鉴于该汽化潜热难以利用，所以一般我们通常所说的热值是指低热值。第二章天然气的性质1千卡(大卡)=4185.85焦耳1方天然气与各类替代能源的折算参数名称热值热效率耗用量天然气9200Kcal/Nm3≥92%1Nm3电860Kcal/度≥95%10.7度液化气11000Kcal/Kg≥92%0.86公斤柴油10200Kcal/Kg≤88%0.97公斤汽油10500Kcal/Kg≤89%0.91公斤重油9800Kcal/Kg≤83%1.1公斤煤炭5500Kcal/Kg≤60%3.1公斤第二章天然气的性质天然气的临界参数：任何气体在足够的低温高压下多可以变为液体，但当温度高到某一数值后，无论加多大压力也不能使气体变为液体，这种有气体变为液体的最高温度叫该气体的临界温度。天然气在常温下,无论加压到多高压力都不会液化,液化天然气液化必须温度小于临界温度190.555K和压力大于等于临界压力4.545MPa。实际上天然气液化时并不涉及到临界压力和临界温度，天然气液化都是在远低于临界压力的低压下完成的（低于1Mp）。天然气的临界温度：使天然液化所允许的最高温度称为天然气临界温度。天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文LiquefiedNaturalGas,简称LNG）。其体积约为同量气态天然气体积的1/600。第二章天然气的性质天然气的临界压力：在临界温度下，是天然气液化所需的最低压力称为天然气的临界压力。压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)，是指将天然气经过压缩机加压，压力达到20-25MPa，经过脱水、脱硫净化处理后以气态储存至高压容器中，储存体积较常压天然气大为减少。第二章天然气的性质

燃气一般是具有一定毒性的爆炸性气体，又是通过管道或容器在一定压力下输送和使用。管道与设备在材质、制造、施工方面不同程度都会存在质量问题和使用不当，易造成泄漏、引起爆炸、火灾及人身中毒等危险。因此对城市燃气的组分及使用有一定的要求：1、城市燃气中总硫含量不得超过20mg/Nm³。2、城市燃气中固体颗粒悬浮物含量不超过10mg/Nm³，粒径15μm。3、CO做为可燃物因其毒性强、泄漏危害大，含量不得大于10%。4、对于有毒无味燃气在对人体造成有害浓度之前、无毒燃气在爆炸下限20%的浓度时应能觉察。因此必须加臭方可输配使用。城市燃气质量要求第二章天然气的性质天然气加臭燃气加臭的必要性：天然气具有无色无味和易燃易爆之特性，因此，当发生天然气漏气时，为易于被人们发觉，进而消除漏气，要求对没有臭味的天然气加臭。它对于确保人民生命和财产安全，及时发现并防止事故发生是一项重要的安全措施加臭剂选择的原则：天然气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%浓度时，应能察觉。我国目前主要采用四氢噻吩（别名THT，化学式C4H8S）作为加臭剂，天然气用量为15-20mg/Nm3。第二章天然气的性质1、天然气的节流效应概念：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置（如调压器、过滤器等）前后的管壁处，流体的静压力产生差异引起温度降低，甚至产生冰冻的现象称为节流效应，也叫焦耳-汤姆逊效应。第三章节流效应2、节流效应的危害及用途产生降温原因：气体在节流处急剧降压，使气体很快膨胀，对外做功。而气体在极短的时间内又来不及与外界发生热交换，近似可以看成绝热膨胀，因此只能消耗气体自己的内能，对外做功，而内能与气体的温度成正比，因此气体的温度也急剧降低。(1)危害：产生水化物甚至结冰，堵塞管路、设备、仪表。(2)用途：用节流降温可以除去天然气中的水和凝析油。第三章节流效应1、水合物的结构和形成条件2、水合物对输气产生的影响水合物结构：水合物是由碳氢化合物和几分子水组合成的水合物，是一种白色结晶物质，类似水和微密的雪。形成条件：高压低温、有液态水存在形成堵塞，使上游压力增大，流量减小，影响平稳供气，引起不安全事故；影响天然气计量的准确性。第四章水合物的形成及防止3、防止水合物形成的方法书中第四节气体状态方程和第五节管输天然气的气质标准作为了解内容(1)在长输管线上安装分水器，排除冷凝水。(2)在站上用加热的方法预防形成水化物(3)向输气管线加化学反应剂（常用甲醇、乙二醇、二甘醇等），吸收气中的水分，以降低天然气的露点，防止形成水化物或促使分解。(4)天然气进入输气干线之前进行脱水(5)去其他方法，可以将气体放空降低管线压力，增加输气量，让形成的水化物进行分解并随之排出。第四章水合物的形成及防止压缩机产生冰堵原因在系统的过滤、变径、弯头、阀类等部位由于杂质的积聚形成节流，节流前后压差较大，压缩气体膨胀产生制冷作用，加之气体不纯，含水量较大，水分的结冰和积聚使系统产生冰堵现象。所以，天然气是要脱水的，含水量有指标，要求在线监测门站、CNG加气站的天然气含水量。水露点的检测方式是直接测量器水含量体积分数，然后参考相应的换算表计算出标准气压下的水露点温度。CNG中的水露点含量应当≤－13℃