1燃气供应基本知识.ppt

1、第一章 燃气供应基本知识,课程内容,第一章 燃气供应的基本知识,燃气：混合气体 可燃气体：CxHy、H2、CO 可燃气体：CO2、N2,第一章 燃气供应的基本知识,生物气（沼气）,人工燃气,一、燃气的种类,按其来源与生产方式不同可分为四类：,第一章 燃气供应的基本知识,天然气的生成,天然气是由有机物质生成的，这些有机物质是海洋、湖泊中或陆地上的动、植物遗体，在特定的地质环境中，经去氧加氢富集碳的过程形成分散的碳氢化合物。,第一章 燃气供应的基本知识,天然气的生成,第一章 燃气供应的基本知识,天然气生成之后，能储存天然气并能使天然气在其内部流动的岩层，称为储集岩层，又叫储集层。储集层主要有以下几

2、种： （1）碎屑岩类储集层，包括砂岩、砂层、砾石层等。 （2）碳酸盐类储集层，包括石灰岩、白云质石灰岩及白云质灰岩等。 （3）其他岩类储集层，包括由岩浆岩、变质岩和泥质沉积岩等。,第一章 燃气供应的基本知识,盖层是指储集层上面的不渗透层，它能阻止天然气的逸散。常见的盖层有泥岩、页岩、盐岩及致密的石灰岩和白云岩等。 圈闭是储集层中富集天然气的容器，天然气在迁移过程中遇到圈闭就会停止移动并聚集起来。 当一定数量的天然气在圈闭内聚集后，就形成气藏。如果同时聚集了石油和天然气，则称为油气藏。 有一个或几个气藏就组成一个气田。,第一章 燃气供应的基本知识,气田气（或纯天然气）,石油伴生气,凝析气田气,天

3、然气的分类,煤矿矿井气,按其矿藏特点或气体组成不同可分为四类：,第一章 燃气供应的基本知识,气田气,是指由气田开采出来的纯天然气。 其主要成分为甲烷，含量约为80-90，还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮及微量的氦、氖、氩等气体。 我国四川的天然气即为气田气，其中甲烷含量一般不少于90。,第一章 燃气供应的基本知识,凝析气田气,是指含有少量石油轻质馏分(如汽油、煤油成分)的天然气。 当凝析气田气由气田开采出来后，经减压降温，可分离为气液两相。凝析气田气中甲烷含量约为75%。,第一章 燃气供应的基本知识,石油伴生气,是指与石油共生的、伴随石油一起开采出来的天然气。又分为气顶气和溶解气两类。 气顶气

4、是不溶于石油的气体，为保持石油开采过程中必要的井压，这种气体一般不随便采出。 溶解气是溶解在石油中，伴随石油开采而得到的气体。,第一章 燃气供应的基本知识,煤矿矿井气,是指从井下煤层抽出的煤矿矿井气。,第一章 燃气供应的基本知识,天然气的勘探方法：地质法 地球物理法 钻探法 天然气的开采方法：钻井法,天然气的开采与加工,第一章 燃气供应的基本知识,地质法也称地面调查法，即在地面利用自然露头或人工剖面来直接进行地质观察，研究岩石及地层构造等情况，分析有无天然气生成与储存的条件。 地球物理勘探法是在地面或水面上利用各种仪器对地下地质构造进行勘察。一般有重力、磁力、电法和地震等四种勘探方法。 钻探法

5、是根据地球物理勘探的结果，在可能的含油气构造上钻探井，钻穿目的层，直接了解岩石性质和含油气情况。,第一章 燃气供应的基本知识,天然气的集输,第一章 燃气供应的基本知识,干馏煤气,油制气,气化煤气,人工燃气分类,高炉煤气,第一章 燃气供应的基本知识,干馏煤气,干馏是指当固体燃料(如煤)隔绝空气受热时，分解产生可燃气体(如煤气)、液体(如焦油)和固体(如焦炭)等产物的化学加工过程。 干馏煤气是在以煤为原料的干馏过程中逸出的煤气。,第一章 燃气供应的基本知识,气化煤气,固体燃料的气化是指将固体燃料（如煤或焦炭）在高温下与气化剂（如空气、氧、水蒸气等）相互作用，通过化学反应使固体燃料中的可燃物质转变为

6、可燃气体的过程。 根据气化原料、气化剂、气化炉的结构和操作条件不同又分为发生炉煤气、水煤气和压力气化煤气等。,第一章 燃气供应的基本知识,发生炉煤气的生产是以空气和水蒸气作为气化剂的连续制气过程，主要组分为H2和CH4。 水煤气的生产是以水蒸气作为气化剂的间歇制气过程，主要组分是CO和H2，毒性大，不可以单独作为城市燃气的气源。 压力气化煤气是以高压氧和水蒸气作为气化剂的连续制气过程。,第一章 燃气供应的基本知识,油制气,油制气是以石油及其副产品(如重油)为原料，经过高温裂解而制成的可燃气体。 目前，我国主要采用重油为原料，制气方法有：热裂解法（主要组分为CH4、C2H4和C3H6）、催化裂解

7、法（主要组分为CH4和CO）和部分氧化法。,第一章 燃气供应的基本知识,高炉煤气,高炉煤气是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是CO和NH3。,第一章 燃气供应的基本知识,人工燃气净化的目的,降低温度,脱除水分,脱除其中的有害杂质,回收有价值的副产品,第一章 燃气供应的基本知识,液化石油气,液化石油气是石油开采、加工过程中的副产品，通常来自炼油厂。液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。,第一章 燃气供应的基本知识,液化石油气分类,天然石油气可以从石油伴生气和凝析气田气中提取。,炼厂石油气是在石油炼制及加工过程中得到的副产品。,第一章 燃气供应的基本知识,液化石油气特点,常温常压气态,热值

8、高,比空气重,易燃易爆,第一章 燃气供应的基本知识,沼气,沼气是各种有机物质（如蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等），在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体。 发酵的原料：粪便、垃圾、杂草和落叶等。,第一章 燃气供应的基本知识,二、燃气的性质,1 物 理 化 学 性 质,沸点和露点,体积膨胀,工作温度不能低于露点温度，产生凝析液 积聚管道低洼处使流通面积减小，甚至堵 塞管道,容积膨胀系数很大，大约比水大16倍。 在液化石油气储罐及钢瓶的灌装时，必 须考虑温度升高时液体体积的增大，留 有一定的膨胀空间,第一章 燃气供应的基本知识,二、燃气的性质,2 热 力 与 燃 烧 特 性,热值,

9、爆炸极限,高热值 低热值 工程计算依据,下限 可燃气体的含量少到不能形成 爆炸性混合物 上限 可燃气体的含量增加到一定程度 由于缺氧不能形成爆炸性混和物,第一章 燃气供应的基本知识,热值是指单位数量的燃气完全燃烧时所放出的全部热量。燃气的热值分为高热值和低热值。 高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度，烟气中的水蒸气凝结成同温度的水后所放出的全部热量。 低热值是指在上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸气状态存在时，所获得的全部热量。,第一章 燃气供应的基本知识,二、燃气的性质,3 燃 烧 所 需 空 气 量,理论 空气量,实际 空气量,第一章 燃气供应的基本

10、知识,三、城镇燃气气源的要求,1 气 源 选 择 依 据,气源资源 、城镇条件,多种气源 多种途径 因地制宜 合理利用,优先发展天然气 扩大液化石油气供应 慎重发展人工煤气,第一章 燃气供应的基本知识,2 城 镇 燃 气 的 基 本 要 求,热值高,毒性小,杂质少,三、城镇燃气气源的要求,第一章 燃气供应的基本知识,(1)热值高 燃气热值过低，输配系统的投资和金属耗量就会增加。燃气低发热值一般应大于14.7MJ/m3。当小城镇采用人工燃气做气源时，燃气的热值可适当降低，但不应低于11.7MJ/m3。 (2)毒性小 为防止燃气泄露引起中毒，确保用气安全，城镇燃气中的一氧化碳等有毒成分的含量必须控

11、制。,第一章 燃气供应的基本知识,(3)杂质少 燃气中的杂质及有害成分会影响燃气的安全供应。杂质可引起燃气系统的设备故障、仪表失灵、管道阻塞、燃具不能正常使用，甚至造成事故。,第一章 燃气供应的基本知识,3 杂 质 及 有 害 物 的 影 响,焦油与灰尘 硫化物 萘 氨 一氧化碳 氧化氮 水,三、城镇燃气气源的要求,第一章 燃气供应的基本知识,1）焦油与灰尘 阀门关闭不严、阻塞管道和用气设备 2）硫化物 硫化氢和二氧化硫 酸雨 3）萘 在温度较低时，气态萘会以结晶状态析出，附着于管壁，使管道流通截面变小，甚至堵死。 4）氨 氨对燃气管道、设备及燃具都有腐蚀作用，燃烧时会生成 (NO、NO2)等

12、有害气体。微量的氨有利于保护金属管道及设备。,第一章 燃气供应的基本知识,5)一氧化碳 无色、无味、剧毒气体。一般要求城镇燃气中一氧化碳含量小于10。 6)氧化氮 空气中氧化氮的浓度达到001时，可刺激人的呼吸器官，长时间呼吸则会危及生命。 7)水 降低管道的输送能力；加剧硫化氢和二氧化碳等酸性气体对金属管道及设备的腐蚀；如果输送含水的燃气，输配系统还需要增加排水设施和管道的维护工作。,第一章 燃气供应的基本知识,天然气的技术指标,第一章 燃气供应的基本知识,人工然气的技术指标,第一章 燃气供应的基本知识,4 燃 气 的 加 臭,三、城镇燃气气源的要求,具有独特的、可以使人察觉的气 味。使用中

13、当燃气发生泄露时， 应能通过气味使人发现；在重要 场合，还应设置检漏仪器。,第一章 燃气供应的基本知识,4 燃 气 的 加 臭,三、城镇燃气气源的要求,(1)燃气中含臭剂量的标准 1）对于有毒燃气，要求在达到对人体有害的浓度之前，一般人应能察觉； 2)对于无毒燃气在达到其爆炸下限的20浓度时，一般人应能察觉； 3)当临时寻找地下管道的漏气点时，可以增加至正常使用量的10倍；,第一章 燃气供应的基本知识,4 燃 气 的 加 臭,三、城镇燃气气源的要求,(2)加臭剂特性 1) 不应对人体、管道或与其接触的材料有害； 2)应具有持久、难闻特殊臭味； 3)有适当的挥发性； 4)能完全燃烧，燃烧产物不应

14、对人体有害，并不腐蚀或损伤材料； 5)不与燃气的组分发生化学反应； 6) 溶解于水的程度不应大于2.5 7)价格低廉。,第一章 燃气供应的基本知识,4 燃 气 的 加 臭,三、城镇燃气气源的要求,加臭方式： 滴入式： 吸收式,主要加臭剂： 四氢塞吩(THT) 乙硫醇(EM),第一章 燃气供应的基本知识,滴入式：将液态加臭剂的液滴或细液流直接加入燃气管道，加臭剂蒸发后与燃气气流混合。这种装置体积小，结构简单，操作方便。一般可在室外露天或遮阳棚内放置。 吸收式：将液态加臭剂在加臭装置中蒸发，然后将部分燃气引至加臭装置中，使燃气被加臭剂蒸气所饱和。加臭后的燃气再返回主管道与主流燃气混合。,第一章 燃

15、气供应的基本知识,两种情况： 一种是原来使用的燃气要由其他性质不同的燃气所代替，即发生气源转换； 另一种是在多气源共存的情况下，需要将不同的燃气进行混配供应。,三、气源的转换与混配,第一章 燃气供应的基本知识,进行气源转换时，特别是新的气源与原来的气源性质有较大的差异时，燃气供应系统的设施与用户燃烧设备都要进行相应的改变。 气源转换工作主要有：分析新老气源的性质、调研管网系统情况(包括管网压力级制、管材、连接方式、附属设施的设置等)、制定改造方案和实施计划等。 不管哪种混配，为使管网及燃具正常工作，都要求新的燃气(置换气)与原有燃气(基准气)符合互换性条件。,第一章 燃气供应的基本知识,四、燃

16、气的用户类型,城镇居民用户,第一章 燃气供应的基本知识,主要用于炊事和生活用水的加热。 我国目前居民使用的燃具多为民用双眼灶(或烤箱灶)及快速热水器。 用气特点是：单户用气量不大，用气随机性较强。,（一）城镇居民用户,第一章 燃气供应的基本知识,居民区配套的公共建筑设施(如宾馆、旅馆、饭店、学校、医院等)、机关、科研机构等的生产及生活用气 。 用气特点是：用气量不很大，用气比较有规律。,（二）商业用户,第一章 燃气供应的基本知识,主要是将燃气用于生产工艺的热加工 用气特点是：用气比较有规律，用气量较大，而且用气比较均衡。 在供气不能完全满足需要时，还可以根据供气情况要求工业用户在规定的时间内停

17、气或用气。,（三）工业用户,第一章 燃气供应的基本知识,（1）燃气采暖与空调 1)集中采暖 利用原有的燃煤或燃油集中采暖系统，只将其中的燃煤或燃油锅炉改造或更换为燃气锅炉； 2)单户独立采暖 只要燃气能送到的地方均可以实现单户独立采暖。用户只需要有一台燃气热水器，即可同时解决生活热水和采暖问题。 3）燃气空调和以燃气为能源的热、电、冷三联供 缓解夏季用电高峰、减少环境污染(噪声、制冷剂泄漏)、提高燃气管网利用率、保持用气的季节平衡、降低燃气输送成本等都有很大帮助。 一般采暖用气量比较大，在采暖期内用气相对稳定。,（四）其他扩展用途,第一章 燃气供应的基本知识,（2）交通工具燃气化 燃气汽车主要

18、有液化石油气（出租车及其他公务用车）和压缩天然气汽车（公交车）两大类； 用气量与城镇燃气汽车的数量及运营情况有关，用气量随季节等外界因素变化比较小 。,（四）其他扩展用途,第一章 燃气供应的基本知识,（3）农业生产用气 燃气还可用于鲜花和蔬菜的暖棚种植、粮食烘干与储藏、农副产品的深加工等。我国是农业大国，提高农业生产总体水平将有利于发展国民经济。 （4）燃气发电 将直接使用低污染燃烧的燃气转换为无污染物排放的电能来使用，这也是今后燃气，特别是天然气应用的发展方向。 （5）化工用气 目前，我国天然气在化工行业主要用作原料气，原料气又以化肥及化工产品用气为主。,（四）其他扩展用途,第一章 燃气供应

19、的基本知识,五、燃气的供气原则,供气原则不仅涉及到国家及地方的能源与环保政策，而且和当地气源条件等具体情况有关。因此，应该从提高热效率和节约能源、保护环境等方面综合考虑。 一般要根据燃气气源供应情况、输配系统设备利用率、 燃气供应企业经济效益、燃气用户利益等方面的情况， 分析并制定合理的供气原则。,第一章 燃气供应的基本知识,五、燃气的供气原则,城镇居民用户,优先满足城镇居民的炊事 生活热水用气，尽量满足 与城镇居民配套建设的公共 建筑用户，其他公共建筑也 应优先供应燃气。,第一章 燃气供应的基本知识,（1）当采用人工燃气为城镇燃气气源 1)靠近城镇燃气管网，用气量不很大，但使用燃气后产品的产

20、量及质量都会有很大提高的工业企业，可考虑由城镇管网供应燃气；应合理发展高精尖工业和生产工艺必须使用燃气，且节能显著的中小型工业企业等； 2)用气量很大的工业用户(如钢铁企业等)应考虑自行产气。,（三）工业用户,第一章 燃气供应的基本知识,（2）当采用天然气为城镇燃气气源 气源充足时，应大力发展工业用户。但不宜供应远离城镇燃气管网的工业企业用户的用气。 由于工业用户用气较稳定，且燃烧过程易于实现自动控制，是理想的燃气用户 工业与民用燃气的用气量，如果具有适当的比例，将有利于平衡城镇燃气的供需矛盾，减少储气设施的设置。,（三）工业用户,第一章 燃气供应的基本知识,气源为人工燃气时，一般不考虑发展采

21、暖与空调用气； 气源为天然气且气源充足时，可发展燃气采暖与空调、制冷用户，但应采取有效的调节季节性不均匀用气的措施。,（四）燃气采暖与空调用气,第一章 燃气供应的基本知识,当气源为天然气或液化石油气，且气源充足时，应从燃气的合理利用济发展等方面考虑发展天然气发电、燃气汽车等用气大户。,（五）其他用气,第一章 燃气供应的基本知识,六、燃气的需用工况,在进行城镇燃气供应系统的规划设计时，首先要确定城镇的年用气量。各类用户的年用气量是进行燃气供应系统设计和运行管理，以及确定气源、管网和设备通过能力的重要依据。 年用气量应根据燃气发展规划和燃气的用户类型、数量及各类用户的用气指标确定。由于各类用户的用

22、气指标单位不同，因此，城镇燃气年用气量一般按用户类型分别计算后汇总。,第一章 燃气供应的基本知识,定义：用气量指标又称为耗气定额，是进行城镇燃气规划、设计，估算燃气用气量的主要依据。因为各类燃气的热值不同，所以，常用热量指标来表示用气量指标。,（一）用气指标,第一章 燃气供应的基本知识,城镇居民用户,指城镇居民每人每年平均燃气用量,（一）用气指标,第一章 燃气供应的基本知识,户内燃气设备的类型,户内人口数,能源多样化,社区配套设施的完善程度,影响因素,第一章 燃气供应的基本知识,城镇燃气供应状况， 燃气管网布置与商业用户的分布情况； 居民使用公共服务设施的普及程度、设施标准； 用气设施的性能、

23、效率、运行管理水平和使用均衡程度； 地区的气候条件等,影响因素,第一章 燃气供应的基本知识,可由产品的耗气定额或其他燃料的实际消耗量进行折算， 也可按同行业的用气量指标分析确定。,影响因素,第一章 燃气供应的基本知识,居民生活,（二）年用气量计算,第一章 燃气供应的基本知识,居民生活习惯、 作息及节假日制度、 气候条件、 户内燃气设备的类型、 住宅内有无集中采暖及热水供应、 城镇居民气化率等。,影响因素,第一章 燃气供应的基本知识,计算公式,第一章 燃气供应的基本知识,影响因素,城镇人口数 公共建筑的设施标准 用气量指标,第一章 燃气供应的基本知识,计算方法,一是按商业用户拥有的各类用气设备数

24、量和用气设备的额定热负荷进行计算； 二是按商业用户用气性质、用途、用气指标及服务人数等进行计算。 当商业用户的用气量不能准确计算时，还可在考虑公共建筑设施建设标准的前提下，按城镇居民生活年用气量的某一比例进行估算。一般取1030。,第一章 燃气供应的基本知识,计算公式,第一章 燃气供应的基本知识,影响因素,生产规模 用气工艺特点 年工作时数,第一章 燃气供应的基本知识,计算方法,1参照已使用燃气且生产规模相近的同类企业年耗气量估算； 2按工业产品耗气定额和企业的年产量确定； 3在缺乏产品耗气定额资料的情况下，可按企业消耗其他燃料的热量及设备热效率，在考虑自然增长后，折算出燃气耗量。,第一章 燃

25、气供应的基本知识,计算公式,第一章 燃气供应的基本知识,影响因素,使用燃气采暖的建筑物面积 年采暖期长短 采暖耗热指标,第一章 燃气供应的基本知识,计算公式,第一章 燃气供应的基本知识,计算公式,第一章 燃气供应的基本知识,城镇燃气年用气量计算中应考虑未预见量。未预见量主要是指燃气管网漏损量和规划发展过程中的未预见供气量，一般按年总用气量的5估算。 城镇燃气年用气量为各类用户年用气量总和的1.05倍，即,第一章 燃气供应的基本知识,（三）用气不均匀情况描述,城镇燃气供应的特点是供气基本均匀，用户的用气是不均匀影响因素：各类用户的用气工况及其在总用气量中所占的比例、当地的气候条件、居民生活作息制度、工业企业和机关的