天然气基础知识 (一)

天然气基础知识

第一局部

天然气根本性质

一、概述天然气是从地下开采出来的一种可燃性气体,它是埋藏在地壳下面的

生物有机体,经过漫长的地质年代和复杂的转化过程而形成的。

我国利用天然气有着悠久的历史，它是气体燃料中出类拔萃的新秀，具

有清洁、无毒、热值高、使用调节方便等优点，广泛用于各行各业，如熬盐、

化工、化肥、冶炼、碳黑生产，CNG汽车和城市民用等，

随着城市建设开展，城市天然气事业迅速壮大，公用、民用气用户大量

增加，为减轻环境污染，天然气在各行各业不断受到重视，它是二十一世纪

一种清洁、高效、优质的环保能源。

二、天然气的种类

1、气田气热值一般为34.69MJ/Nm3(8300KCAL/Nm3)

2、油田伴生气热值一般为45.47MJ/Nm3(10878KCAL/Nm3)

3、凝析气田气热值一般为48.36MJ/Nm3(11569KCAL/Nm3)

4、煤层气热值一般为36.37MJ/Nm3(8700KCAL/Nm3)

5、矿井气热值一般为18.84MJ/Nm3(4500KCAL/Nm3〕

三、主要成分

天然气的典型组分（体积%）

气源C2H6C3HxCiHio+C0

CH4C5H12N22

西气东输96.21.80.30.10.110.5

忠一武线97.00.711.3

东海西湖88.56.70.413.5

澳西北大陆架

96.32.00.30.21.2

LNG

美国（一）73.123.82.8

美国（二）58.716.59.95.03.5

美国（三）72.314.412.80.5

注：其它稀有组分未列出。西气东输的气体密度约为0.6982kg/n）3,忠武线

气体密度约为0.75kg/m3

四、主要参数

1、主要成分：CH4（甲烷），另外含有少量的其他烷烧以及氮、二氧化碳、

硫化氢、水份等。

2、临界温度：-82.3℃,临界压力4.58MPa。

3、沸点：-162℃（latmb着火点：650℃

4、低热值：8800Kcal/Nm3（36.96MJ/Nm3）

5、高热值：9700Kcal/Nm3（40.98MJ/Nm3）

6、爆炸范围：下限为5队上限为15%

7、气态密度：0.75Kg/Nm3,为空气的0.58倍。

8、华白指数：44.94MJ/Nm3

9、燃烧势：45.18

以上数据按CH4含量约为97%的天然气参数，为近似值,

五、天然气的类别

类别基准燃气界限燃气波动范围（％）

W(MJ/m3)CPW(MJ/m3)CPWCP

4T18.02516.7-19.3022-57-7-7-12-128

6T26.42924.5-28.225-65-7-7-14-124

10T43.83341.2-47.331-34-6-8-6-3

12T53.54048.1-57.836-88-10-8-10-120

13T56.54154.3-58.840-94-4-4-3-129

六、天然气的燃烧

1、燃烧

天然气和氧气在到达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，当氧气缺乏时，燃烧会产生CO。

CH4+202=CO2+2H2O

lNm3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不安全的。

2、爆炸

天然气在室内空气中的含量到达5%—15%时,一遇明火或高温物体,甚至

开关电灯时所产生的电火花,都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸。

天然气中含有少量的硫化氢气体，国家有关标准要求，一立方米天然气

中硫化氢含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋气味,并且硫化氢气体还是一

种强烈的神经性毒物。

为保证使用安全，城市燃气内添加臭剂（通常为四氟曝吩），臭剂量

15^20mg/Nm3,保证天然气在空气中浓度到达1%时即可闻到。

3、热值

单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位

KJ/Nm3o

热值分高热值和低热值两种°

天然气的高热值在数值上大于低热值，区别是高热值指烟气中所含水蒸气以

冷凝状态所释放的汽化潜热C

4、着火温度

指燃气与空气的混合物开场进展燃烧反响的自燃的最低温度。甲烷着火温度

为540℃o

5、燃烧速度

垂直于燃烧焰面，火焰向未燃烧气体方向传播的速度叫做燃烧速度。甲烷最

大燃烧速度为0.38米/秒。

6、华白数

华白数是一项控制燃具热负荷恒定状况的指标。是燃气互换性指标，华白数

在土10%内的两种燃气可以互换。W=Qh/Sl/2

W-华白数；

Qh-天然气的高热值；

S-大然气的相对密度；

7、燃烧势

燃烧势是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧的倾

向性的一项反映燃具燃气燃烧稳定的状态的综合指标。是不同类型燃气间互

换时燃烧稳定状态的特性指数。Cp=K{H2+0.6(CmHn+Co)+0.3CH4}/Sl/2

K=1+0.0054022

8、天然气的临界参数

当温度低于某一数值时，对气体进展加压，都可以等温压缩成液体，但当高

于该温度时，无论加多大压，都不能使气体液化。可使气体压缩成液体的这

个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体液化时

所必须的最低压力称为临界压力。此时的状态称为临界状态。气体在临界状

态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体

积和临界密度。天然气的临界温度为-82.3C,临界压力4.58MPa。

9、各种热值

1千克标准煤的热值为29.308兆焦(7011KCal)

1度电(IKWh)的发热量为3.6兆焦(8度KCal)

1千克重油的热值：10000KCAL/千克

汽油：10313KCAL/千克

柴油:11014KCAL/千克

10、民用建筑的采暖、空调及生活热水热负荷的计算

Qn=qXAX10-3

Qn一采暖热负荷，KW；

q-采暖热指标，W/m2,

A-采暖建筑物的建筑面积，m2

采暖热指标推荐值

建筑物学校办医院托食堂餐影剧院展大礼堂体

住宅旅馆商店

类型公幼厅览馆育馆

热指标115-

58-6460-8065-8040-7065-8095-115115-165

W/m2140

七、城市天然气热值和杂质含量的要求

1、天然气发热量，总硫、硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准〈天

然气〉GB17820的一类气或二类气的规定。

天然气的技术指标GB17820

项R一类二类三类试验方法

高位发热量（町/m>31,4GB\T11062

3）

总硫（以硫计mgW100W200W460GB\T11061

/n?〕

硫化氢(mg/m3)W6W20W460GB\T11060.1

二氧化碳（％体积W3.0GB\T13610

分数）

水露点（℃）在天然气交换点的压力和温度GB\T17283

条件下，天然气的水露点应比最

低环境温度低5℃

注：1、标准中气体体积的标准参比条件是10L325Kpa,20℃。

2、取样方法按GB\T136090

2、在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的燃露点应比最低环境温度

低5℃,天然气中不应有固态、液态或胶状物质。

八、天然气的储存与运输

1、管道输送

天然气在常温下不能液化，通常保持在一定压力下采用管道输送。城市

间天然气管道输送造价较高，通常需要较大规模用气量才可能实施长输管道

工程。城市内天然气通常全部采用管道输送至各用户。

2、CNG（压缩天然气）

将天然气压缩到20MPa,压缩后体积缩小约220倍，采用气瓶车运输至城

市门站减压供应城市用气，或压缩后供应CNG汽车作为燃料。

CNG储存效率较高，但是由于压力很高，需多级压缩，耗能较高，同时气

瓶金属耗量非常大，因此CNG汽车运输效率很低，因此通常为近距离小规模

运输。一般为200公里，最大400公里。

3、LNG（液化天然气）

将天然气深度冷冻，通常约-162℃（即latm下，天然气的沸点温度），

此时液化后的体积约缩小约600多倍，采用低温槽车（国际间采用低温槽船）

运输至城市气化站气化为常温天然气供应城市用气。

LNG储存温度很低，储存压力略高于常压，储存效率高，单位体积运输费

用较低。

国际间天然气贸易中LNG所占比重逐年增加，我国正在大力引进国外的

LNGo

我国天然气资源分布不均，目前国内已有2座中小型LNG液化厂，并有

多座正在建设，极大的促进了国内天然气事业的开展。LNG的覆盖范围约

1000-3000公里，每1000公里运费约0.5元（指40立方米槽车）。

九、城市燃气管网压力级制

城镇燃气设计压力（表压）分级

名称压力(MPa)

A2.5<PW4.0

高压燃气管子

B1.6<PW2.5

次高压燃气A0.8<PW1.6

管道B0.4<PW0.8

A0.2<P^0.4

中压燃气管

B0.01WPW0.

道

2

低压燃气管道P<0.01

第二局部

CNG工艺流程及根本原理

一、概述

压缩天然气（CNG）是将管道天然气经过脱水、脱硫后用压缩机将天然气压

力增加到20-25Mpao

目前主要应用于汽车燃料、城市小区、工业用户等领域。

压缩天然气具有清洁、储存效率高、运输使用方便、快捷等优点。

压缩天然气的应用还可解决管道施工困难的城市人口密集地区的清洁燃

料供应问题，从而有效提高城市气化率。解决局部需要天然气作为燃料（原料）

工业企业的用气要求。

二、CNG的性质

1、储存压力：20-25MPa

2、水露点温度：水露点温度一55℃以下

3、其他指标同天然气

三、CNG加气站工艺流程

（略）

四、CNG减压站及子站工艺流程

（略）

第三局部

LNG工艺流程及根本原理

一、概述

LNG（LiquefiedNaturalGas）,是天然气经过净化，压缩制冷而得到一

162c的液态天然气，体积缩小了约600倍，适宜于长途运输和储存。

LNG比液化前的天然气组分更纯洁，几乎不含水分。主要成份为CH,,还有

少量C2H6、C3H8、N2O

二、LNG的性质

1、储存温度:-145~-存2℃

2、储存压力：0.CO.6MPa

3、液态密度：0.45t/m3

4、其他参数同天然气

三、LNG气化工艺流程

各种燃料燃值及换算

1千克标准煤的热值为29.308兆焦(7011KCal)BP29.308MJ/Kg(7011KCal

/Kg)气lNm3=1.24Kg

1千克焦炭的热值为30MJ/Kg(7011KCal)

1度电(IKWh)的发热量为3.6兆焦(860KCan即3.6MJ/KWh(860KCal/KWh)

气lNm3=10.12KWh

重油的热值：10000KCal/千克BPMJ/Kg(10000KCal/Kg)lNm3=0.87Kg

汽油的热值：10313KCal/千克即MJ/Kg(10313KCal/Kg)气lNm3=0.84

Kg=l.16L

柴油的热值：11014KC