【BIM基础】天然气基础知识-燃气专业BIM必备

煤炭、石油、天然气并称为世界能源的三大支柱。

燃气分类及性质

天然气

气田气——气井开采出来的纯天然气,38MJ/Nm3

油田伴生气——随石油开采而分离获得,42MJ/Nm3

凝析气田气——从天然气凝析的石油轻质馏分,46MJ/Nm3

矿井气——原煤开采中从井下煤层中抽出的可燃气,18.8MJ/Nm3

液化石油气

液化石油气——石油开采和炼制过程中的副产品,46.2MJ/Nm3

管道混空气——液化气掺混空气而成

人工煤气

发生炉煤气,以空气为气化剂

水煤气 ,以水蒸汽为气化剂

干馏煤气,通过对煤加热产生煤气

天然气是由动、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。

天然气的组分以甲烷为主,含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的惰性等气体,平均密度为0.75-0.8 Kg/Nm3左右。甲烷的理论燃烧温度为1970 ℃,最大燃烧速度为0.38米/秒,爆炸浓度极限为5%-15%,在0.1MPa、-162℃的情况下可由气态天然气转换成液态天然气(LNG),气液比为625:1,即一立方液体天然气(LNG)气化后可以形成625立方气体天然气。

天然气的热值为8500-9500大卡/立方;密度约0.75-0.8 Kg/Nm3,比空气轻,容易逸散。

相对密度:天然气的相对密度是指相同压力和相同温度条件下,天然气的密度和空气密度之比,约为0.58-0.62。

天然气燃烧后生成二氧化碳和水,烟气清洁,不污染大气:CH4+2O2→CO2+2H2O,绿色洁净能源,是理想的城市气源。

术语

着火温度?

答:指天然气与空气的混合物开始进行燃烧反应的最低温度。甲烷着火温度为540度。有燃气设施的地方,不能有明火也不能有产生高温的设施;

燃烧速度:垂直于燃烧焰面,火焰向燃烧气体方向传播的速度,就是火焰传播速度。(脱火、回火现象)

热值?

指单位质量液体、固体(1Kg)或单位体积气体(指标准状况下用1Nm3来表示)的可燃物完全燃烧时所放出的热量。单位为MJ/Nm3(兆焦/立方)。

热值分高热值和低热值,两者的区别在于是否计入燃烧产物水蒸汽被凝结成燃烧前环境温度所放出的全部热量。燃气的热值通常指低热值。

从理论计算1m3纯甲烷燃烧时需要多少m3空气?

答:需要9.52方,实际需要的多。

天然气爆炸浓度极限?

答:并非任何比例的燃气与空气混合都会发生爆炸,只有当空气中含有天然气浓度范围达到一定限度范围时混合气体才能发生爆炸。该浓度范围称为该燃气的爆炸浓度极限。天然气爆炸浓度极限为5%-15%。

为什么天然气灶具与液化石油气灶具不能互换使用?

答:1)两种燃气的热值不同,天然气的热值为40MJ/Nm3,液化石油气的热值为104.65 MJ/Nm3;并且灶前压力不同,天然气是2000帕。

2)两种燃气的燃烧速度、理论空气量、压力、比重均不同,而设计灶具时却是根据各自的特性来决定灶具各部分尺寸的。若液化石油气通过天然气灶具会由于一次空气量不足,点火后使液化石油气不能充分燃烧,从火孔中喷出长而无力的黄火焰,因此不同气源的灶具不能互换使用。

天然气开采集输与供应方式

天然气从气田开采出来,要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节,最终送至终端用户。液化过程能净化天然气,除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近100%。

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管道天然气指通过长输管道把天然气引入到各个城市。

液化天然气(缩写为LNG)指在一个大气压下,天然气被冷却至约-162℃时,可以由气态转变成液态,其体积约小为同量气态天然气体积的1/600,重量仅为同体积水的45%左右。

压缩天然气(缩写为CNG)指把天然气加压到20—25Mpa的压力后以气态储存在容器中的方式。它与管道天然气的组分相同。

1压缩天然气(CNG),Compressed Natural Gas,简称CNG,是天然气加压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。供应方式由加气站、减压站和压缩天然气槽车三部分组成。在加气站对从高压长输管线来的天然气过滤、计量,然后经过天然气压缩机压缩加压后,压力达到20—25Mpa,再经过高压深度脱水,充入高压钢瓶组槽车。通过公路运输方式,把压缩天然气运送至使用城市的减压站,减压站调压、计量、加臭后再进入城市燃气管网,向居民用户及商业用户、工业企业用户、采暖通风和空调用户供应天然气。

2.液化天然气(LNG),当天然气在一个大气压下,冷却至约-162度时,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)。天然气从气田开采出来,要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节,最终送至终端用户。液化过程能净化天然气,除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近100%。

液化石油气有两种,一是天然石油气,不含有烯烃,另一是从原油经炼制后生产的辅助产品,其主要成分是丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)和丁烯(C4H8),习惯上又称C3、C4,即只用烃的碳原子(C)数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态,LPG在适当的压力(3-8公斤)下以液态储存在储罐容器中;当压力升高或温度降低时,很容易转变成液态。从气态转变成液态,其体积约缩小250倍。气态液化石油气的热值为92—121MJ/Nm3,液态液化石油气的热值为46.5MJ/Kg。气态液化石油气密度在1.9—2.5Kg/Nm3之间。

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1方天然气与各类替代能源的折算参数

名 称

热 值

参考单价

热效率

耗用量

折合费用

天然气

9200 Kcal/Nm3

4.9元/m3

≥92%

1 Nm3

4.9元

860 Kcal/度

0.78元/度

≥95%

10.7 度

8.3元

液化气

11000 Kcal/Kg

7.5元/公斤

≥92%

0.86 公斤

6.45元

柴油

10200 Kcal/Kg

7.3元/公斤

≤88%

0.97公斤

7.1元

重油

9800 Kcal/Kg

4.0元/公斤

≤83%

1.1公斤

4.40元

煤炭

5500 Kcal/Kg

 1.1元/公斤

≤60%

3.1公斤

3.41元

无论何种能源,我们需要的是发热量,是燃烧这种能源同类条件下产生多少能量,这包括有燃烧效率和吸热效率。

天然气输配系统

输配系统构成:门站、管网(高、中、低压)、储配站、调压室、遥测遥讯、遥调遥控与微机调度中心。

具备的功能:

输配系统应保证可靠地不间断地供给天然气;

在运行管理方面应低成本的、安全的;

在维修检测方面应是简便的,迅速的;

同时还应考虑到检修或发生故障时,可关断某些局部管段,而不致影响全系统的工作。

城市燃气输配系统根据所采用的管网压力级制不同可分为:

(1)一级系统:仅用低压管网来分配和供应燃气。

(2)二级系统:由低压和中压两级管网组成。

(3)三级系统:由低压、中压和次高压的三级管网组成。

(4)多级系统:由低压、中压、次高压和高压管网组成。

高压、次高压管网的主要功能是输气,并具有一定储气作用;次高压、中压管网的功能也是输气,并具有向低压管网的各环网配气的作用,低压管网的主要功能是直接向各类用户配气,是城市供气系统中最基本的管网。

按输气压力等级分类(七级)

1、低压  P< 0.01MPa

2、中压A  0.2MPa <  P ≤0.4MPa

中压B  0.01MPa ≤ P ≤0.2MPa

3、次高压A  0.8MPa<P≤1.6MPa

次高压B  0.4MPa<P≤0.8MPa

4、高压A  2.5MPa<P≤4.0MPa

高压B  1.6MPa<P≤2.5MPa

按用途分类

1、长距离输气管线

2、城市燃气管道:

1)分配管-居民户、工业户、福利户

2)引入管-位置(分配管-入户总阀门)

3)室内燃气管道

3、工业企业燃气管道

地下燃气管道埋设最小覆土厚度

1、埋设在车行道下时,不得小于0.9米

2、埋设在非车行道下时,不得小于0.6米

3、埋设在庭院草坪内时,不得小于0.3米

4、埋设在水田下时,不得小于0.8米

地下燃气管道与建筑物的水平净距

次高压管道与外墙面    A级:6.5米  B级:4.5米

中压管道与建筑物基础  A级:1.5米  B级:1.0米

低压管道与建筑物基础  0.7米

燃气输配流程图

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调压器具备的功能

1、将输气管网的压力调节到下一级管网或用户所需要的压力;

2、将调节后的压力保持稳定;

3、将燃气压力调至保证各类用户灶前或燃烧器有正常供气压力。

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CNG加气站流程图

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