天然气基础知识大合集

天然气基础知识大合集

一、天然气介绍

天然气是指埋藏在地下的可燃气体，主要成分为甲烷

(CH4)o天然气形式主要有四种：

气田气

由气井采出的可燃气体称为纯天然气或气田气。它的

主要成分是甲烷(CH4),约占90%以上，此外还含有少量

的乙烷(C2H6),丙烷(C3H8),硫化氢(H2S)，一氧化

碳(C0),二氧化碳(C02)等，热值约为38MJ/Nm3。

凝析气田气

凝析气田气是指在开采过程中有较多C5及C5以上的

石油轻燃馆分可凝析出来，但是没有较重的原油同时采出

的天然气。其主要成分除含有大量的甲烷(CH4)外，还

含有2%-5%的C5及C5以上碳氢化合物，热值约

46MJ/Nm3o

石油伴生气

石油伴生气是指在开采过程中与液体石油一起开采出

来的天然气，是采油时的副产品。它的主要成分也是甲

烷，约占70%-80%左右，还含有一些其它烷烧类，以及

C02,H2,N2等。热值约为42MJ/Nm3。

煤矿矿井气

煤矿矿井气是指从井下煤层中抽出的煤矿矿井气，是

采煤的副产品。实际上它是煤层气与空气的混合气。其主

要成分是甲烷(CH4)和氮气(N2),此外还含有02和C0

等。值得注意的是，矿井气只有当CH4含量在40%以上才

能作为燃气供应，CH4体积组分在40%—50%时，矿井气热

值约为17MJ/Nm3o

另外，天然气除了常规的气态形式存在于管道当中

外，还可以经过加工，变成LNG和CNG。

LNG

当天然气在大气压下，冷却至约762℃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，天然气液化是一个低温过程，在温度不

超过临界温度（-82摄氏度）,对气体进行加压0.1MPa以

上，液化后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，热值为52MMBtu/t,

（百万英热单位/吨）（1MMBtu=2.52X108caI）。

LNG槽车卸车教学视频

CNG

压缩天然气（CompressedNaturaIGas,简称CNG）是天然

气加压（超过3,600磅/平方英寸）到20-25MPa,再经过高

压深度脱水并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组

分相同。CNG可作为车辆燃料利用。

天然气的储存方式：

（1）地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气

重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建

设在靠近下游天然气用户城市的附近。与地面球罐等方式

相比较，地下储气库具有以下优点：储存量大，机动性

强，调峰范围广；经济合理，虽然造价高，但是经久耐

用，使用年限长达30〜50年或更长；安全系数大，安全

性远远高于地面设施。

（2）天然气储存方式主要有压缩天然气（CNG：

15Pa~20MPa）.液化天然气（LNG:沸点T62℃）和吸附天然

气（ANG）;CNG是目前车用天然气燃料的主要储存方式，缺

点是储气瓶重量重,占用体积大；与液体燃料相比，天然

气体积能量密度低，20MPa压力下的CNG燃料仅相当于汽

油能量密度的30%。

（3）国际上天然气另一储存方式是液化天然气，LNG

是对地质开采的天然气通过“三脱”净化处理.实施低温

液体处理而成，液化后的体积仅是原气态体积的1/625,

LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高，但

LNG的生产成本相对较高，储存容器的绝热性要求高，这

些是制约其发展的因素。

（4）吸附式储存天然气（ANG）技术是目前尚处研究阶

段的一种天然气储存方式，它用多孔吸附剂填充在储存容

器中，在中高压（3.5MPa左右）条件下，利用吸附刑对天

然气高的吸附容量来增加天然气的储存密度。ANG作为未

来替代CNG的一项新技术将有广阔的发展前景，但由于技

术上的不少难点还有持解决，故在目前还尚难进入实用化

阶段。

二、常用燃料的热值

天然气热值根据产地不同，其热值也有所不同。对于

沧淄线，天然气热值约为35590KJ/Nm3,换成大卡约为

8500大卡/立方。

Nm3为标准立方米，是在温度为0℃,压力为

101325pa时的体积。

1卡路里的定义为将1克水在1大气压下提升1℃时

所需要的热量。

1大卡二1000卡=1000卡路里=4186J=4.186KJ

各种常用燃料的热值：

天然气Q=35590KJ/m3=8500大卡/m?

液化石油气Q=41870KJ/Kg=10000大卡/m?

煤Q=20834KJ/Kg=5000大卡/Kg

汽油Q=43120KJ/Kg=10300大卡/Kg

柴油Q=46050KJ/Kg=11000大卡/Kg

煤焦煤气Q=17580KJ/m3=4200大卡/M

水煤气Q=11000KJ/m3=2600大卡加3

重油Q=9000—12000cal/m3

电Q=3600KJ/度=860大卡/度

三、各种燃料之间的热值换算

液化石油

项气天然气柴油煤

目种类Q=35590KJ/m3Q=46050KJ/KgQ=20834KJ/Kg

Q=41870KJ/Kg

天

0.8510.771.7

，R八、气7

液

化石油11.180.910.2

柴

1.041.2212.21

油

煤0.650.760.451

例：液化石油气天然气

****橡胶厂，是一个烧制浮漂的工厂。原先使用的燃

料为液化石油气（俗称液化气），每天用液化石油气

600kg,每天工作11小时。那么，换成天然气后，每天用

气是多少立方？设备小时流量是多少？

现在让我们来换算一下：

液化石油气的热值是41.9MJ/kg,也就是10000大卡

/kgo

天然气的热值是35.6MJ/m3,也就是8500大卡

/m3o

根据热量守恒，可知600kgx41.9MJ/kg=Vx35.6MJ/m3

因此V=706m3.所以，该厂使用天然气作燃料后，每天用

气量是706立方（理论核算值）。

如果11小时工作，则该厂设备小时流量

0=706/11=64.1m3/h。

例：柴油天然气

****厂天然气改造，原先用柴油做燃料，每天用

300Kg柴油，每天工作24小时，如果换成天然气以后，用

气量是多大？

现在让我们做一下计算：

根据热量守恒：柴油的热值是11000大卡/kg,天然

气的热值是8500大卡/n?,若改成天然气后用量是

300KgX11000/8500=388m3,该厂每天工作24小时，但是

加热设备实际每天加热时间10小时，则该设备的小时流

量是388/10=38.8m3/h

四、不同单位间换算

相同量纲换算

Immbtu=1.055GJ

1Ga1Ion=3.7854升

1MJ=239Kcarl

1Barrel二42GalIon(美)

1BarreI=158.9升

1立方米=6.3BarreI

1立方米=35.315立方尺

1方LNG（常压

折600-630标方

液态）

1方LPG（液

折250标方

态）

1方CNG

折250标方

(25MPa)

1吨标准油二1.454吨标煤

1海里=1.852公里

1英里=1.609公里

1盎司=28.35克

1平方米=10.764平方英尺

不同量纲折算

IMMBtu天然气约24-29标方

1吨LNG1300-1500标方

1吨LNG51-53MMBtu

1吨汽油1350-1400升

1吨柴油1150-1200升

1吨原油6.8-7.8桶

1立方米LNG

折0.42-0.46吨

（液态）

1立方米天然气折0.65-0.75公斤

1立方米LPG

折2.5公斤

(气态)

1度电折861大卡

1千克标准煤折7000大卡

1千克轻油折10300大卡

1千克标准油折10180大卡

1千克重油折10600大卡

1千克LPG折11000大卡

1公斤LNG折13000大卡

1吨LNG折1.3吨原油

1吨LNG折1.2吨重油

五、天然气燃料汽车与成品油燃料汽车比较

1、LNG与柴油比较

(1)经济性比较

以公交车为例，LNG燃料汽车在价格上比柒油车贵8

万左右，但由于LNG和柴油保持一定的价差，车辆价格上

价格差主要通过燃料费用来得到补偿。

LNG与柴油性能对比表

燃单位体积

热值密度

料热值

柴43.54兆0.86千克37.44兆焦

油焦/千克/升/升

34.340.74234.34

LNG兆焦/标准千克/标准兆焦/标准

立方米立方米立方米

对单位体积热值的比较，用LNG取代柒油，1标准立方

米天然气相当于1.017升柴油，柴油车百公里消耗燃油

27.5升，LNG燃料汽车百公里消耗天然气30标准立方米天

然气。

柴油和LNG作为燃料经济效益比较表：(以公交车日

行驶300公里计算)

百公行燃

燃料单价

里耗量驶里程料成本

27.53007.23596

柴油

升公里元/升元

30.04.2

300378

LNG标准立方元/标准

公里元

米立方米

LNG燃料汽车与柴油车相比较每天燃料成本减少218

元，按年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本7.6

万，购车增加的8.0万元成本可以在运营1年半后收回，

按公交车运营寿命为8年，8年内由燃料费用上得到的经

济效益为61万元，因此采用LNG燃料汽车相对于柴油车

大幅度的降低了车辆的运营成本，为公交公司创造较大的

经济利益。

(2)续驶里程比较

LNG燃料汽车采用低温液态储存方式，能源密度较

高，其液化比为1:625,其配置375L车用LNG储气罐，

储存量大约234标准立方米天然气，扣除LNG的蒸发量，

在满载的情况下可以行驶700公里。柴油车配置280升油

箱，在满载的情况下可以行驶600公里，因此在续驶里程

上LNG燃料汽车比柒油车要长些。

(3)车辆尾气污染物排放

汽车尾气排放是造成空气污染的主要原因之一，据统

计汽车尾气排放占了空气污染源总量的40%以上，1号汽车

燃料由燃油改为天然气后，尾气污染将会明显减少。

2、CNG燃料汽车与汽油车的比较

下面将针对CNG燃料汽车和柴油汽车几个方面进行比

较。

(1)经济性比较

以出租车为例，CNG燃料汽车与汽油的性能比较如

下：

汽油与CNG性能对比表

单位体积

燃料热值密度

热值

93#汽46.0兆0.725千33.35兆焦

油焦/千克克/升/升

34.340.742千

34.34兆焦

CNG兆焦/标准立克/标准立方

/标准立方米

方米米

对单位体积热值的比较，用CNG取代汽油，1标准立方

米天然气相当于1.03升汽油，出租车百公里消耗燃油8

升，LNG燃料汽车百公里消耗天然气7.76标准立方米天然

气。

CNG和汽油作为燃料经济效益比较表：(以出租车日

行驶350公里计算)

燃料百公里耗单价日燃料

量成本

93#汽8升7.37元/升206元

油

CNG8.16标准4.2元/标119元

立方米准立方米

以CNG为燃料替代汽油每天燃料成本减少87元，按

年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本3.0万，出

租车改装仅仅需要除超过8500元，因此该车增加的5000

元成本可以在运营3个月后收回，按出租车运营寿命为6

年，6年内由燃料费用上得到的经济效益为18万元，因此

采用CNG燃料汽车相对于柴油车大幅度的降低了车辆的运

营成本，为出租车用户创造较大的经济利益。

(2)运行安全

天然气相对密度(空气为1)小，为0.58〜0.68,泄

漏后很快升空，易散失，不易着火；汽油蒸气较重，液态

挥发有过程，且不易散失，易着火爆炸。天然气爆炸极限

为4.8%〜14.8%,汽油爆炸极限为1%〜6%,而且天然气自

燃点(在空气中)为650℃,比汽油自燃点(510-

530℃)高，故天然气比汽油泄漏着火的危险小。而且天

然气汽车的钢瓶是高压容器，其材质及制造、检验试验有

严格的规程控制，不易因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆

炸，而汽油汽车的油箱系非压力容器，着火后容易爆炸。

(3)天然气汽车综合比较结论

通过CNG与汽油的对比，CNG是一种更清洁、更安全、

更经济的替代车用燃料。因此CNG作为车用燃料的市场前

景非常广阔，随着CNG燃料市场的进一步扩展，必将为社

会创造巨大的经济效益和社会效益。

六、燃气输配

1、燃气管道的分类

(1)根据用途分

a.长距离输气管线

b.城市燃气管道

c.工业企业燃气管道

(2)根据敷射方式分

a.地下燃气管道

b.架空燃气管道

(3)根据输气压力分

a.低压燃气管道P<0.01Mpa

b.中压燃气管道BO.01WPW0.2MPaA0.2<PW0.4MPa

c.次高压燃气管道BO.4<PW0.8MPaA0.8<PW1.6MPa

d.高压燃气管道B1.6<P<2.5MPaA2.5<PW4.OMpa

(4)根据压力级制分一级系统一种压力

二级系统二种压力

三级系统三种压力

多级系统四种压力或以上

2、城市燃气输配系统的构成

城市燃气输配系统一般包括门站、高、中、低压燃气

管网、储配站、调压站和调压计量装置、监控及数据采

集。

a.门站：接受天然气长输管线、CNG高压钢瓶组或

LNG槽车送来气源，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受装置。

b.储配站

①储配站的功能：

在城市燃气供应中，供气量和需用量之间的平衡是靠

燃气储配站来调节的，燃气储配站一般由储气罐.压缩机

室及辅助设施所构成的。它的调节能力和范围取决于燃气

的储存方式。对于高压天然气，经长距离管道输气到达城

市门站的剩余压力还很高，利用其压力就可解决城市用气

的储存和分配。这时储配站的功能是接受气源并进行储

存.控制供气压力.气量分配.计量和气质检测等。

②储气设备的主要作用：

※解决燃气生产（气源供气）的均衡性和燃气使用的

不均衡性之间的矛盾，保证燃气的正常供气；

※当输气干线，制气和气源供应设备发生暂时故障

时，保证一定程度的供应；

※当储气设备均匀分布时，使管网进气点得到合理分

布，可提高管网输气能力。

X利用储气设备还可以用来混合不同组份的燃气使燃

气性质（成分物理参数.燃烧特性等）均匀。

七、燃气泄漏的危险性是什么？

甲烷（CH4）:天然气的主要成份就是甲烷。甲烷对人

的生理无害，但有窒息作用。当其在空气中浓度达到10%

时，可使人窒息死亡。空气中天然气（甲烷）含量达到5〜

15%时，遇着火源会发生爆炸。

一氧化碳（C0）:人工煤气的主要成分。一氧化碳是无

色无味，具有微臭的气体，它是天然气不完全燃烧的产

物。空气中一氧化碳浓度不得大于0.0024%,一氧化碳对

人体危害极大，它与人体内血红蛋白的结合力大于氧的结

合力，会造成人体组织缺氧，从而使人发生窒息，严重时

引起人的内脏出血、水肿及坏死。由于一氧化碳的特性所

致，使人难以觉察它的存在，被人们称为“沉默杀”。当

中毒后发生头晕、恶心等症状时，即使能意识到是一氧化

碳中毒，但往往已经丧失控制行动的能力，不能打开窗通

风或呼救。此时若不被人发现，发生死亡事故的可能性很

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。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。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。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。

常温下，液化石油气气体与空气混合后体积混合

比达到1.5〜9.5%时，遇火源会发生爆炸。

八、燃气泄漏常见的原因有哪些？

1、胶管问题致使燃气泄漏：燃气胶管是连接燃气管

道和燃气用具的专用耐油胶管，因燃气胶管老化或老鼠咬

破而造成的燃气泄漏事故占所有燃气事故的30%以上。

(1)胶管老化龟裂。胶管超过安全使用期限使胶管老

化龟裂造成燃气泄漏。

(2)长时间使用燃气灶具，自然或人为使连接胶管的

两端松动造成燃气泄漏。

(3)老鼠咬坏天然气软管会导致天然气的泄漏。老鼠

属于啮齿类动物，生有一对凿状无齿根的门齿，门齿不断

地生长，因而需要经常不断啃咬硬物进行磨损。

2、点火失败，致使未燃烧的燃气直接泄出。

3、使用灶具煮饭或烧开水时，发生沸汤使沸水浇灭

炉火或风吹灭炉火造成燃气泄漏。

4、灶具使用完毕，忘记关火或关火后灶具阀门未关

严致使燃气泄漏。

5、管道腐蚀或燃气表、阀门、接口损坏。

6、搬迁、装修或人为的在室内管道上拉绳或悬挂物

品等外力破坏，使管道接口松动，造成燃气从损坏或松动

部位泄漏。

7、燃气灶具的损坏致使燃气泄漏。

8、使用燃气灶具过程中突然发生供气中断，而未及

时关闭燃气阀门，致使恢复供气时管道燃气的泄漏。

9、其它原因的燃气泄漏等。

九、燃气泄漏预防的措施是什么？

1、经常检查连接燃气管道和燃气用具的胶管是否压

扁、老化、接口是否松动、是否被尖利物品或老鼠咬坏，

如发生上述现象应立即与燃气公司联系。

2、定期更换胶管。根据有关燃气安全管理规定和技

术规范，每两年应更换一次胶管。由于各种品牌胶管的质

量不一，为了用户的自身安全，建议每年更换一次胶管，

用户应自觉做到这一点。更换胶管时应注意以下几点：

⑴软管连接时，应采用专用的气嘴接头，然后用

喉码紧固。

(2)软管长度应小于2米。软管不得产生弯折、拉

伸、脚踏等现象。龟裂、老化的软管不得使用。

⑶软管不应安装在下列地点：有火焰和辐射热的

地点、隐蔽处。胶管，不宜跨过门窗、穿屋过墙使用。

⑷软管不要与灶具紧贴。对台式灶具，软管不要

盘在下面或穿越，应靠边绕过，软管如果从高处接下来，

不要让火苗燎到。对嵌入式灶具，软管不要紧贴在灶具下

方。软管应在灶面下自然下垂，保持10厘米以上的距

离，长度不宜超过2米，以免被火烤焦烧断。

(5)装好软管后，可用肥皂水检测是否漏气。打开

燃气开关，看是否有连续的冒泡，如有，则表明漏气，不

安全。

3、使用时应先点火，后开