天然气基础知识(一)

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)。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(CO)，二氧化碳(CO2)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以上的石油轻烃馏分可凝析出来，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/Nm³。

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，还含有一些其它烷烃类，以及CO2，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O2和CO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/Nm³。

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-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气(Liquefied Natural Gas，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=2.52×108cal)。

CNG

压缩天然气(Compressed Natural Gas,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-162℃)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35590 KJ/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=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/m³

液化石油气 Q=41870KJ/Kg=10000大卡/m³

煤 Q=20834KJ/其他=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/m³

水煤气 Q=11000KJ/m³=2600大卡/m³

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(1)

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/kg。

天然气的热值是35.6MJ/m³，也就是8500大卡/m³。

根据热量守恒，可知600 kgx 41.9MJ/ 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Q=706/11=64.1 m³/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/m³，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

例: 电 天然气

****天然气改造，1台拉丝机用电加热一天24小时用电109度，问如果有5台拉丝机用气量是多大?

现在让我们换算一下:

1台拉丝机一天24小时用电109度，那么1台拉丝机一小时用电约4.54度。1度是1kw/h,1度电产生的热量是1kwX3600s=3600KJ,1m³天然气的热值是35590KJ，那么1度电约=0.101m³天然气。则1台拉丝机一小时用气约4.54X0.101=0.46立方，则5台拉丝机一小时用气量是0.46X5=2.3m³，5台拉丝机电加热部分一天用气量2.3X24=55.2m³(这个计算只是对拉丝机电加热部分做的计算)

四、不同单位间换算(2)

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柴油车贵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

对单位体积热值的比较,用LNG取代柴油，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)

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燃料汽车比柴油车要长些。

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，将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

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)

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

b.中压燃气管道 B 0.01≤P≤0.2MPa A 0.2

c.次高压燃气管道 B 0.4

d.高压燃气管道 B 1.6

(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。

※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。

燃气泄漏的危害性?

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(CO):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。

七、燃气泄漏常见的原因有那些?

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。

⑴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。

⑵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。

⑶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、kg原因的燃气泄漏等。

九、燃气泄漏预防的措施有哪些?

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。

⑵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。

⑸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，后开气。一次未点着，要迅速关闭天然气灶开关，切忌先放气，后点火。使用自动点火灶具时，将开关旋钮向里推进，按箭头指示方向旋转，点火并调节火焰大小。

4、使用天然气灶具时，请勿远离并注意观察，以防止火焰被沸水溢息或被风吹灭。并注意厨房通风，保持室内空气新鲜。

5、使用完毕，注意及时关好天然气灶或热水器开关，同时将表前阀门关闭，确保安全。

6、在燃气使用过程中如遇突发供气中断，应及时关闭天燃气开关，防止空气混入管道内。在恢复供气时应将管道内的空气排放后方可使用。

7、严禁燃气管道用装修材料包覆;卧室内禁止通过燃气管道。

8、请勿在安装燃气管道及燃气设施的室内存放易燃及易爆物品。

9、灶具等燃气设施出现故障后，请勿自行拆卸，应及时联系燃气公司，由燃气公司派专门人员进行修理。

10、请勿在燃气管道上拴宠物、拉绳、搭电线或悬挂物品，容易造成燃气管道的接口处在重力作用下发生松动，致使燃气泄漏。

11、安装管道燃气设施的室内，经常保持通风换气，保持良好的空气流通。请勿在安装管道燃气设施的室内休息或睡眠，严禁做卧室。

12、晚上睡觉前、长时间外出或长时间不使用燃气时，请检查灶具阀门是否关闭，并关好燃气表前阀门。

13、进行搬迁或装修时，请勿人为破坏燃气管道及其燃气设施。

14、房屋装修时请勿将燃气管道、阀门等埋藏在墙体内，或密封在橱柜内，以免燃气泄漏无法及时散发。

15、请勿自行变更燃气管道走向或私接燃气设施，如需变动请及时与当地燃气公司联系，由燃气公司专业人员进行接改。

16、经常用肥皂水、洗涤灵或洗洁精等检查室内天然气设备接头、开关、软管等部位，看有无漏气，切忌用明火检漏。

17、灶具炉头孔眼经常用细铁丝进行清理,以免堵塞回火.

18、教育儿童不要玩弄燃气管道上的阀门或燃气设施开关，以免损坏灶具或忘记关闭阀门。

19、有条件的家庭可配备小型灭火器或少量干粉灭火剂，以防燃气事故的发生。

八、燃气的应用范围有哪些?

天然气作为“低消耗、高收益、低污染、 高效益”的“无烟工业”和战略产业,对国民经济及可持续发展,具有重大战略。博燃网为您整理了天然气最常见的几种用途。

1、民用燃料:天然气价格低廉、热值高、安全性能、环境性能好,是民用燃气的首选燃料;

2、工业燃料:以天然气代替煤,用于工厂采暖,生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉;

3、工艺生产:如烤漆生产线,烟叶烘干、沥青加热保温等;

4、化工原料:如以天然气中甲烷为原料生产氰化钠,黄血盐钾,赤血盐钾等;

5、压缩天然气汽车:用以解决汽车尾气污染问题。

九、家用燃气安全常识

1、为什么装有燃气设备的房间不能作为卧室和休息室?

装有燃气表、燃气灶和燃气管等燃气设备、设施的房间或厨房绝对不能作为卧室和休息室，因为如果燃气表、燃气灶和燃气管损坏漏气，不易察觉，更有可能引发爆炸、火灾等危险。

2、使用燃气时无人照看为什么有危险?

在使用燃气时，应该不要离开，随时注意燃烧情况，调节火焰。因为汤水沸溢出来，可能会浇灭火焰，或者使用小火时，火焰被风吹熄，燃气继续冒出，造成爆炸、火灾等事故。

3、停用时怎样做好安全检查?

在停止使用燃气时或临睡前，应该将燃气灶的开关检查一遍，是否全部关闭，要做到只只燃气阀门都关闭。

4、发现漏气怎么办?

如在室内发现燃气气味，应立即打开门窗，并检查燃气灶开关是否关闭，如已关闭，可能是燃气管或是燃气表等处漏气，应立即将燃气表前总阀门予以关闭，随即到室外打电话通知燃气公司派员检查。燃气用户外出家中无人时，应关闭燃气表前总开关，以保证安全。

5、发现漏气应注意哪些安全禁例?

如遇燃气支管漏气，用户自己无法断绝气源时，要立即通知燃气公司。在检修人员还未到达以前，用户切勿在室内逗留，并严格禁止各种火种入内，亦不要开或关电灯，以免发生中毒、爆炸等事故。

6、怎样识别燃气漏气?

燃气是一种无形无色的气体，肉眼是看不见的。但是，用户使用的燃气必须经过人工加嗅，它是一种特殊的臭味 ，易于被人闻到。如果闻到这类臭味，即应注意是否燃气泄漏。寻找漏气时可用肥皂水涂抹燃气表、灶和管道连接处，凡是起泡的地方，就是燃气漏损处，但检查不能使用明火。

7、燃气表灶附近堆放东西有什么危害?

在燃气表、燃气灶、热水器等燃气设施的周围不要堆放废纸、塑料制品、干柴、汽油、竹篮等容易燃烧的物品和其他杂物，防止点燃燃气后，未熄灭的火柴梗丢入引起火警事故和妨碍维修等工作。

8、怎样调节火焰?

在使用锅子烧煮食物或水壶烧水时，要根据锅底面积的大小和火力大小的需要， 随时调节火焰，火焰不要超出锅底、壶底面积。电子灶应调燃烧器与灶体间的风力片，以火焰发蓝亮有力为准。避免火大而无力，浪费气源，火小进气不够形成“放泡”回火。

9、燃气空烧是浪费?

使用燃气要做到用好就关，要用再点，不要让燃气空烧，亦不要为了怕麻烦而浪费燃气。

10、火焰遇到风吹怎么办?

火焰遇到风吹就会倒向一边或摇摆不定，热量扩散，影响燃烧。最好根据灶眼的大小用铁皮做一个挡风圈， 或者利用破旧的脸盆，将锅底去掉罩在锅脚外面，这样既可防止风吹鼓手熄灭火焰，又可以使火焰集中燃烧，充分利用，节约燃气。

11、怎样使用燃气灶开关?

打开气源开关，用手推开旋转，逆时针转90°、听到“叭哒”声后， 燃烧器应有火焰燃着(如不听着应回位重复)即可将手放开，此时燃烧器火力下调90°为最小火焰，而向上可调至节断气源。

12、燃气表开关的作用和使用方法

燃气表开关是检修灶具时的阐门，应做到早上打开晚上关上， 经常使用以免锈死，防止意外时难起作用。使用方法为开关柄与燃气管平行时为开启燃气，开关柄与燃气管交叉垂直时为关闭燃气。

13、燃气灶的维护保养

1、应经常清洗铲除燃气灶面上的污迹，防止锈烂;

2、燃烧器火眼易被饭汁灰尘塞住，可经常用铁丝或旧牙刷疏通;

3、燃烧器的进气口有时可能被各种杂物塞住，可取下来用粗铁丝桶通倒清;

4、怎样取“燃烧器”:先翻开锅脚，再将燃烧器稍微抬起即能取出;

5、怎样处理“开关紧”:可取下灶面板，用板面或小榔头对准开关顶端轻轻敲击，并加一点润滑即能松动。

14、室内装璜时燃气管道的处理

1、室内装璜时遇到燃气管道时，应申请同意后方能进行移改;

2、燃气管道是易蚀、易漏的管件，现有不少用户装修时将管道埋入墙内(地面)， 不易检查，给正常的维修造成很大危害。因此要求用户在装饰时一定将燃气管理暴露于室内，以便及时处理蚀漏，保障安全用好气。