天然氣基本知識

關于天然氣基本知識第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月序言天然氣屬于化石燃料，是世界三大一次能源，天然氣的發(fā)現(xiàn)和應用歷史都在2600年以上，成書于春秋戰(zhàn)國時期的《山海經》（山經）是我國最早記載天然氣和煤炭的書籍。雖然我國是最早發(fā)現(xiàn)使用天然氣的國家之一，我國的天然氣實際應用遠遠落在了歐美國家的后面.第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是天然氣？從地礦角度講主要指油層氣、煤層氣和氣田氣，以及近年來在海洋考察中發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”四類可燃性氣體。天然氣是指通過生物化學作用和地質變質作用，在不同的地質條件下生成、運移，并于一定壓力下儲集在地質構造中的可燃氣體。天然氣是由有機物質生成的，這些有機物質是海洋和湖泊中的動、植物遺體，在特定的環(huán)境中經物理和生物化學作用而形成的分散的碳氫化合物——天然氣。四類氣的共同特點是以甲烷為主要成分，根據不同的形成地質條件，含有不同比例的乙烷、丙烷等低碳烷烴和二氧化碳、氮氣、硫化氫等成分。其中煤層氣俗稱“瓦斯”，目前使用的液化天然氣（LNG）實際上是壓縮凈化并冷卻到零下160℃的油層氣和部分氣田氣，這幾年大家聽的最多的“西氣”主要是新疆和陜西的氣田氣,2003年12月23日發(fā)生井噴事故，造成243人死亡的重慶川東北天然氣礦16號井產出也是氣田氣。“可燃冰”數(shù)量巨大但尚不具開采條件。甲烷的完全燃燒反應式：CH4+3O2=CO2+2H2O甲烷的不完全燃燒反應式：CH4+2.5O2=CO+2H2OCH4+2O2=C+2H2O

第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月LNG與CNGCNG(compressednaturalgas)是壓縮天然氣的英文縮寫,主要用于市郊小區(qū)供氣。常見的車載CNG是采用高強度儲罐存儲的，天然氣的儲存壓力為20MPa。由于這種高壓壓縮方案導致儲氣率不高，所存儲的壓縮天然氣的質量只有儲罐本身質量的1/5～1/10，并且會給行車安全帶來一定的隱患，其使用有較大的局限性。LNG(LiquefiedNaturalGas,)即液化天然氣是一種低溫液態(tài)燃料，可常壓存儲運輸。大氣壓下，液化天然氣的沸點為-160℃，體積縮小到原來的1/600，相當天然氣被以60MPa以上的壓力壓縮，從而增大了能量密度。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月LPG(LiquefiedPetroleumGas)液化石油氣（英文縮寫LPG）指比較容易液化，通常以液態(tài)形式運輸?shù)氖蜌?，簡單地說就是液化了的石油氣。液化石油氣在常溫常壓下呈氣態(tài)狀態(tài)，在常溫加壓或常壓低溫下很容易從氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，便于運輸及貯存，故稱液化石油氣。

是石油生產加工過程中的副產品，如同天然氣一樣最初都是白白燒掉的，一次次的能源危機沖擊下，人們逐漸重視到LPG和天然氣的能源價值，開始了兩種氣源的規(guī)?；谩Ｊ澜绺鞯厝司M量日益提高。

第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月可燃冰可燃冰又稱天然氣水合物（NaturalGasHydrate，簡稱GasHydrate），或籠形包合物（Clathrate），它是在一定條件（合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等）下由水和天然氣組成的類冰的、非化學計量的、籠形結晶化合物，其遇火即可燃燒。它可用M·nH2O來表示，M代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(shù)（也就是水分子數(shù)）。組成天然氣的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成單種或多種天然氣水合物。形成天然氣水合物的主要氣體為甲烷，對甲烷分子含量超過99％的天然氣水合物通常稱為甲烷水合物（MethaneHydrate）。天然氣水合物在廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起區(qū)、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環(huán)境。在標準狀況下，一單位體積的天然氣水合物分解最多可產生164單位體積的甲烷氣體，因而其是一種重要的潛在未來資源。第28屆國際地質大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要.

第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月天然氣分類

1．按生成條件分

(1)氣田天然氣：甲烷85％～95％，乙烷、丙烷很少，C4及以上組分甚微。

1)純氣田天然氣：不含重烴，主要含CH4。

2)凝析油氣田天然氣：在地層中為氣相，經井口時壓力下降，溫度低于該狀態(tài)的露點溫度，則丙烷、丁烷會形成凝析液，并伴有水。

(2)油田伴生氣：與石油共生，處于油層頂或溶于石油中，CH4占65％～80％，含乙烷及以上較多的烴類，熱值大于氣田氣。

(3)煤層氣：與煤層共同生成，聚集于地質構造中，主要成分為CH4，伴有一些CO2等氣體。

(4)礦井氣：在采掘煤炭的過程中，從煤層中釋放的伴生氣，與礦井中空氣混合，稱礦井氣。礦井氣熱值較低。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．按烴組分含量分類

(1)干氣drygas：壓力為0．1MPa，20℃條件下，1m3井口天然氣中戊烷重烴液體含量小于13．5×10-3m3的天然氣。

(2)濕氣wetgas：同等條件下，戊烷重烴含量大于13．5×10-3m3的天然氣。

(3)富氣richgas：每1基準m3井口流出物中，C3以上重烴液體含量超過9．4×10-5m3的天然氣。

(4)貧氣leangas：每1基準m3井口流出物中，C3以上重烴液體含量不超過9．4×10-5m3的天然氣。

(5)酸性天然氣：含有顯著的H2S和CO2等酸性氣體，需要進行凈化處理才能達到管輸標準的天然氣。

(6)潔氣(凈氣)：H2S和CO2含量甚微，不需要進行凈化處理的天然氣。

(7)油井天然氣：氣：油(體積比)<3000的天然氣。

(8)油氣井天然氣：氣：油(體積比)≥3000的天然氣。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．按華白數(shù)(W)及燃燒勢(CP)分類表所示為按華白數(shù)及燃燒勢對天然氣分類。

天然氣華白數(shù)(W)燃燒勢(CP)類別號標

準(單位：MJ／Nm3)范圍(單位：MJ／Nm3)標

準范

圍4T18．016．7～19．32522～576T26．424．5～28．2292～6510T43．8

41．2～47．33331～3412T53．548．1～57．84036～8813T56．554．3～58．84140～94第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月氣源組分高位熱值(MJ/Nm3)低位熱值(MJ/Nm3)華白指數(shù)(MJ/Nm3)燃燒勢(CP)相對

密度甲烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷戊烷氮氣CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10C5H12N2澳洲LNG88.777.542.590.450.560.000.0644.61

40.39

56.05

41.850.63印尼LNG96.641.970.340.150.000.000.9040.41

36.48

53.34

40.220.57也門LNG91.955.082.120.270.480.030.0943.27

39.02

55.37

42.680.61新疆LNG86.2312.770.340.000.000.000.6643.7439.46

55.37

42.790.63海南LNG78.2819.851.830.000.000.000.0445.25

41.03

56.3143.530.65北海LNG82.07616.8270.7750.0560.05650.046

45.52

41.24

56.55

43.820.65珠海海上天然氣85.8110.610.190.010.01

4.1940.18

36.27

53.16

39.930.65西氣東輸

96.271.770.300.060.080.121.4040.27

36.36

52.99

39.850.58國內外氣源及燃燒特性

第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

我國天然氣氣質技術指標項目一類二類三類高位發(fā)熱值，MJ/m3﹥31.4總硫(以硫計)，mg/m≤100≤200≤460硫化氫，≤6≤20≤460二氧化碳，%(V/V)≤3.0

水露點，℃在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點應比最低環(huán)境溫度低5℃注

1本標準中氣體體積的標準參比條件是101.325kPa，20℃。

2本標準實施之前建立的天然氣輸送管道，在天然氣交接點的壓力和溫度下，天然氣中應無游離水。無游離水是指天然氣經機械分離設備分不出游離水天然氣作為民用燃料，總硫和硫化氫含量應符合一類氣或二類氣的技術指標。該標準是參照各國對民用天然氣中硫化氫含量范圍，同時考慮用戶的安全以及設備管線的防腐而作出的。

第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月國外天然氣氣質標準國別英國荷蘭法國俄羅斯美國企

業(yè)British

GasGas

UnieGasde

France—AGAH2S(mg／m3)557205．7硫醇硫(mg／m3)6／161516．93611．5總硫(mg／m3)120／150150150—22．9CO2(摩爾百分比)21．532(體積百分比)—O2(摩爾百分比)0．5／3O．50．51(體積百分比)—水露點

地面溫度-10℃55

mg／m3冬季：-35℃；夏季：-20℃110

mg／m3烴露點地面溫度-5℃———第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月各類天然氣燃具對應的技術參數(shù)指標天然氣華白指數(shù)W，MJ/Nm3

燃燒勢CP華白指數(shù)偏差范圍

(界限氣與基準氣比較)標準范圍標準范圍4T18.016.7～19.32522～57-7.0%～+7.0%6T26.424.5～28.22925～65-6.0%～+8.0%10T43.841.2～47.33331～34-6.0%～+8.0%12T53.548.1～57.84036～88-10.0%～+8.0%13T56.554.3～58.84140～94-4.2%～+3.9%第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月天然氣的基本性質一、物理化學性質

1．組成天然氣是一種多組分的混合氣體，其組成可用質量分率、容積分率、摩爾分率來表示。質量分率：燃氣中各單一組分的質量與燃氣總質量的比值。容積分率：在相同溫度，壓力條件下，燃氣中各單一組分的容積與燃氣總容積的比值(體積分數(shù))。摩爾分率：燃氣中各單一組分的摩爾數(shù)與燃氣總摩爾數(shù)之比。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2．平均分子量天然氣是以甲烷為主的多種氣體混合物，只能以平均參數(shù)即平均分子量來表示，而不能以一個分子式表示其組成。平均分子量的計算公式如式。

M=∑viMi或M=∑miMi

式中M——天然氣平均分子量；

vi——天然氣各組分的體積分數(shù)；

mi——天然氣各組分的摩爾分數(shù)；

Mi——天然氣各組分的分子量。為計算方便，將燃氣的總質量與燃氣的總摩爾數(shù)之比稱為燃氣的平均分子量，計算公式為式。

M=

m/

n

式中

M——燃氣的平均分子量；

m——燃氣的總質量(kg)；

n——燃氣的總摩爾數(shù)(kmol)。第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．平均密度天然氣是許多種氣體的混合物，所以其密度以平均密度表示。單位容積的天然氣所具有的質量，稱為該燃氣的平均密度，單位為千克／米3或千克／標米3(kg/m3或kg／Nm3)。天然氣平均密度計算公式如式所示。

ρ=

m/v

式中

ρ——天然氣的平均密度(kg/m3或kg／Nm3)；

m——天然氣的總質量(kg)；

V——天然氣的總容量(m3)。標準狀態(tài)下天然氣的平均密度可用燃氣中各組分的密度與其體積百分比的乘積求得，如式(2-4)。

ρ0=∑ρiVi

式中

P0——標準狀態(tài)下天然氣的平均密度(kg／Nm3)；

ρi——標準狀態(tài)下天然氣中各組分的密度(kg／Nm3)；

Vi——標準狀態(tài)下天然氣中各組分的體積百分比(％)。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．相對密度在標準狀態(tài)下，氣體的密度與干空氣的密度之比，稱為該氣體的相對密度。天然氣相對密度一般為0．58～0．62；油田伴生氣因重組分含量較高，為0．7～0．85，均比空氣輕。相對密度沒有單位，以S表示，通常用標準狀態(tài)下數(shù)值進行計算。

S=ρ0／ρ空氣

式中

S——燃氣的相對密度；

ρ0——標準狀態(tài)下燃氣的平均密度(kg／Nm3)；

ρ空氣——標準狀態(tài)下空氣的平均密度(kg／Nm3)。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．含水量和水露點單位體積的天然氣中所含水蒸氣的質量稱為天然氣的含水量，單位為g／Nm3。在一定的溫度和壓力下，一定體積的天然氣所含的水蒸氣量存在一個最大值。當含水量等于最大值時，天然氣中的水蒸氣達到飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)時的含水量稱為天然氣的飽和含水量。在一定條件下，與天然氣的飽和含水量對應的溫度值稱天然氣的水露點。含水量與溫度和壓力有關，在一定條件下，當含水量超過一定值(飽和)時，則形成水化物或液相水，堵塞管道，加快管線腐蝕。故必須控制含水量。商品天然氣已脫水，使其含水量低于-30℃時的飽和狀態(tài)(<0．39／Nm3)，輸送時可看作等溫降壓或升溫降壓，因此不析出冷凝水，故可不設排水裝置。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、熱力學性質和燃燒特性

1．熱值熱值指單位數(shù)量(1kmol，1Nm3或1kg)燃氣完全燃燒時所放出的全部熱量，單位為MJ／kmol、MJ／Nm3或MJ／kg。高熱值：完全燃燒后，其燃燒產物和周圍環(huán)境恢復到燃燒前溫度，其中水蒸氣凝結成同溫度水后放出的全部熱量。低熱值：完全燃燒后，其燃燒產物和周圍環(huán)境恢復到燃燒前溫度后放出的全部熱量，不計水蒸氣凝結熱。天然氣的熱值是其重要的熱力學特性，廣泛的應用于科技及工程領域，在經營管理方面，同樣具有十分重要的作用。一些發(fā)達國家均以燃氣的高熱值作為銷售定價的基礎數(shù)據。政府通過立法監(jiān)督燃氣的高熱值，確保各類品種的燃氣熱值穩(wěn)定。另一方面各類用戶都以燃氣的高熱值作為生產成本計算的依據。因此，各發(fā)達國家在燃氣應用方面都精確的控制燃氣的高熱值，其政府也相應制定和頒布了該國的燃氣熱值標準計算方法。我國由于歷史原因一直以低熱值作為燃氣應用和計算的指標，城市燃氣銷售長久以來則一直以流量為基礎，氣價基本以低熱值作參照制定。各類企業(yè)和商業(yè)行業(yè)用戶，在成本管理的過程中也沒有引入或建立以高熱值為基準的熱平衡模式。第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．華白指數(shù)華白指數(shù)是一個互換判定參數(shù)，直觀地反映了燃氣燃燒特性與燃氣物理特性的關系。華白指數(shù)的計算方法并不統(tǒng)一。在國際上多數(shù)國家采用一般華白指數(shù)的計算方法，用以控制燃氣的類別及其特性指標。也有一些國家采用實用華白指數(shù)的計算方法，用以控制燃具的熱負荷。一般華白指數(shù)W計算公式如式。

W=Hh／

式中

W——燃氣的一般華白指數(shù)(MJ／kg)；

Hh——燃氣的高熱值(MJ／Nm3)；

S——燃氣的平均相對密度。實用華白指數(shù)Ws計算公式如式(2-7)。

WS=H1／

(2-7)

式中WS——燃氣的實用華白指數(shù)(MJ／kg)；

H1——燃氣的高熱值(MJ／Nm3)；

ρ——燃氣的平均密度(kg／Nm3)。華白數(shù)是在互換性問題產生初期所使用的一個互換性判定指數(shù)，各國一般規(guī)定在兩種燃氣互換時華白數(shù)的變化不大于±(5％～10％)。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．著火溫度可燃氣體與空氣混合物在沒有火源作用下被加熱而引起自燃的最低溫度。按照謝苗諾夫(Semenow

N．)的理論，著火溫度不是可燃混合物的物理常數(shù)，它與混合物和外部介質的換熱條件有關。可燃氣體在氧氣中的著火溫度一般比空氣中的著火溫度低50～100℃。天然氣在空氣中的最低著火溫度約為530℃，天然氣的著火溫度取決于其在空氣中的濃度，也和天然氣與空氣的混合程度、壓力、爐膛的尺寸以及天然氣、空氣的溫度等因素有關。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．爆炸濃度極限(著火濃度極限)

可燃氣體在空氣中濃度達到一定比例范圍時會發(fā)生燃燒或爆炸。當可燃氣體在空氣中的濃度低于某一極限時，氧化反應產生的熱量不足以補充散熱損失而不能將混合物加熱至著火溫度，燃燒反應不能繼續(xù)，這時的可燃氣體濃度稱爆炸濃度下限。當可燃氣體濃度超過某一極限時，由于空氣不足造成缺氧，燃燒同樣會停止，這時的氣體濃度稱為爆炸濃度上限。當天然氣中CH4>95％時，天然氣的爆炸濃度極限可直接選取CH4爆炸極限5．0％～16．0％。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．燃燒速度垂直于燃燒焰面，火焰向未燃氣體方向傳播的速度，稱為“燃燒速度”。它不僅對火焰的穩(wěn)定性和燃氣的互換性有很大影響，而且對燃燒方法的選擇及燃具的安全使用也有實際意義。燃燒速度與下列條件有關：燃氣與空氣的混合比例、燃氣組分、溫度、混合速度、混合氣體壓力。一般用實驗方法測定。第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

6．燃燒勢氣源種類的不斷增多，使得燃燒特性差別較大的兩種燃氣存在能否互換的問題，僅靠華白數(shù)就不足以判斷。在這種情況下，還必須引入一個可以反映火焰特性(即產生離焰、黃焰、回火和不完全燃燒的傾向性)的指標。它與燃氣的化學、物理性質直接有關，但到目前為止還無法用一個單一的指標來表示。燃燒勢是一個表示離焰、回火和CO互換特性的參數(shù)。其函數(shù)形式為：式中

Cp——燃燒勢；

H2、CO、CH4、CmHn——燃氣中氫、一氧化碳、甲烷和碳氫化合物(除甲烷外)的體積成分；

S——燃氣的相對密度；

u——由于燃氣中含氧量及含氫量不同而引入的系數(shù)；

v——由于燃氣中含氫量不同而引入的系數(shù)；

k——各種CmHn的特定系數(shù)。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、燃氣燃燒的穩(wěn)定性和互換性

1．燃氣燃燒的穩(wěn)定性以有無脫火、回火和黃焰的現(xiàn)象來衡量燃氣燃燒的穩(wěn)定性。正常燃燒時，燃氣離開火孔速度同燃燒速度相適應，這樣在火孔上形成一個穩(wěn)定的火焰。如果燃氣離開火孔的速度大于燃燒速度，火焰就不能穩(wěn)定在火孔出口處，而離開火孔一段距離，并有些顫動，這種現(xiàn)象叫離焰；如果燃氣離開火孔的速度繼續(xù)增大，火焰繼續(xù)上浮，最后會熄滅，這種現(xiàn)象叫脫火。相反，當燃氣離開火孔的速度小于燃燒速度，火焰會縮入火孔內部，導致混合物在燃燒器內進行燃燒、加熱，破壞一次空氣的引射，并形成化學不穩(wěn)定燃燒，這個現(xiàn)象稱為回火。當燃燒時空氣供應不足(如風門關小)，不會產生回火，但此時在火焰表面將形成黃色邊緣，這種現(xiàn)象稱為黃焰，它說明產生化學不完全燃燒。但當過量增大一次空氣時，火焰就縮短，甚至火從進氣風門處冒出來，這也是常見的回火現(xiàn)象。例如在燃燒液化石油氣時，可以觀察到有發(fā)光火焰。產生這種現(xiàn)象的原因是在燃燒反應之初氧氣不足，其中一部分燃氣分子燃燒，并使未燃的燃氣溫度升高到600℃以上，這個溫度超過了化學鍵的破壞點，使丙烷分子解體。當丙烷分子的高速運動，使它們之間相互碰撞，使氫原子脫離，使碳原子成為自由原子，在這樣的溫度下碳原子為白熾的，使火焰發(fā)出光?？傊?，脫火、回火、離焰和黃焰等現(xiàn)象，是與一次空氣系數(shù)、火孔出口流速、火孔直徑以及制造燃燒器材料等因素有關。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．燃氣互換性任何燃具都是按一定的燃氣成分設計的，即燃具通常只適用于一種燃氣。在一些情況下，即使燃燒器不需要重新調整，也能適應燃氣成分發(fā)生的某些改變。當燃氣成分變化不大時，燃燒器燃燒工況雖有改變，但尚能滿足燃具原有設計要求，那么這種變化是允許的。但當燃氣成分變化過大時，燃燒工況的改變使得燃具不能正常工作，這種變化就是不允許的。一般的，設某一燃具以A燃氣為基準進行設計和調整，由于某種原因要以S燃氣置換A燃氣，如果燃燒器不加以任何調整而能保證燃具正常工作，則表示S燃氣可以置換A燃氣，或稱S燃氣對A燃氣而言具有“互換性”。A燃氣稱為“基準氣”，S燃氣稱為“置換氣”。反之，如果燃具不能正常工作，則稱S燃氣對A燃氣而言沒有互換性。應該指出，互換性并不總是可逆的，既S燃氣能置換A燃氣，并不代表A燃氣一定能置換S燃氣。燃氣的互換性是對燃氣生產單位提出的要求，它限制燃氣性質的任意改變。如果用戶采用的是液化石油氣燃具，而供給用戶的是天然氣，那么用戶是不能正常使用的。這是因為燃氣成分改變，其熱值、密度和燃燒特性發(fā)生變化，導致燃燒器的熱負荷、一次空氣系數(shù)、燃燒穩(wěn)定性、火焰結構、煙氣中一氧化碳含量等燃燒工況發(fā)生變化。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月燃氣壓力、相對密度、熱值對燃具的熱負荷是非常重要的參數(shù)，即當燃氣恒壓時，熱值、相對密度的變化影響華白指數(shù)的變化，從而引起燃具熱負荷的變化。燃具熱負荷與華白指數(shù)之間有如下關系：

Q=K·W

(2-9)

(2-10)

式中

K——比例常數(shù)；

Q——燃具熱負荷(kW)；

W——華白指數(shù)或熱負荷指數(shù)(MJ／Nm3)；

H——燃氣熱值(MJ／Nm3)；

S——燃氣相對密度。華白指數(shù)是代表燃氣特性的一個參數(shù)。如有兩種燃氣的熱值和密度均不相同，但只要它們的華白指數(shù)相等，就能在同一燃氣壓力下，在同一燃具上，獲得同一熱負荷和一次空氣系數(shù)。各國一般規(guī)定在兩種燃氣互換時，華白指數(shù)的變化不大于±(5％～10％)。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月但是對燃燒特性差別較大的兩種燃氣的互換問題，除了華白指數(shù)之外，還必須考慮其火焰特性，即是否會產生離焰、回火、黃焰和不完全燃燒的傾向，它與燃氣的化學、物理性質有關。燃具的適應性是指燃具對于燃氣性質變化的適應能力。如果在燃氣性質變化范圍較大的情況下，某種燃具仍能正常工作，則稱該種燃具適應性大。因此互換性是對燃氣品質所提的要求，為了保證燃具正常工作，燃氣性質的變化不能超過某一范圍。而適應性是對燃具性能所提的要求，即一個合格的燃具應能適應燃氣性質的某些變化。要使燃具適應性質相差很大的不同燃氣，必須采用“通用燃燒器”，通常是更換或調節(jié)燃燒器的個別部件，如噴嘴、一次空氣閥、燃燒器及火孔蓋等。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月天然氣與其他種類燃氣的區(qū)別一、燃氣的分類城市民用和工業(yè)用燃氣一般都是混合氣體。其可燃組分可能有氫、一氧化碳、甲烷和碳氫化合物，不可燃組分可能有氮、二氧化碳等惰性氣體，此外，還有少量氧氣和微量雜質(硫化氫、焦油、萘)。按照其來源或生產方法大致可分成四類：天然氣、人工燃氣、液化石油氣和生物氣。

1．天然氣天然氣主要是由低分子量的碳氫化合物組成的混合物。所謂的純天然氣其組分以甲烷為主，甲烷含量在90％以上，含少量的二氧化碳、硫化氫、氮和微量的氦、氖、氬等氣體，熱值約為33．44～36．47MJ／Nm3。甲烷氣體在常壓下，溫度為-162℃時液化為液態(tài)甲烷稱液化天然氣。液化天然氣的體積約為氣態(tài)的1／600，有利于運輸和儲存，其他有關知識見前兩節(jié)。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．人工燃氣人工燃氣是指從固體或液體燃料加工所生成的可燃氣體。包括：焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和油制氣等。

(1)焦爐煤氣：利用冶金焦爐、連續(xù)式直立炭化爐(伍德爐)和立箱爐等，對煤進行隔絕空氣干餾所得的氣體產品。這類燃氣中甲烷和氫含量較高，標態(tài)下熱值在18MJ／Nm3左右，無色有味，由于含氫量大，所以燃燒速度很高，標準狀態(tài)下密度約0．5kg／Nm3。

(2)發(fā)生爐煤氣：以劣質煤或焦炭作原料，在發(fā)生爐中氣化得到的。根據氣化劑不同生成的煤氣可分為混合發(fā)生爐煤氣、水煤氣和高壓氣化爐煤氣。由于混合發(fā)生爐煤氣和水煤氣中一氧化碳較多，具有很強的毒性，而熱值只有5．4～10MJ／Nm3，不適合作城市氣源，一般作工業(yè)企業(yè)的燃料或工藝生產原料，也可作為城市的摻混補充氣源。以劣質煤為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑在加壓的條件下，可生產熱值約為15MJ／Nm3左右的煤氣。該氣體氫和甲烷含量較多，一氧化碳含量較低，燃燒特性近似于焦爐氣，適于作城市氣源，并因其壓力高可長距離輸送。

(3)油制氣：是以石油產品為原料，在水蒸氣存在和800～900℃溫度下，將油霧化裂解并進行廣義的水煤氣反應，生成含氫、甲烷和重碳氫化物較多的可燃氣體。按制取方法的不同可分為重油蓄熱催化裂解煤氣和重油蓄熱熱裂解煤氣兩種。重油蓄熱熱裂解煤氣的主要成分為甲烷、乙烯和丙烯，熱值約為41．8MJ／Nm3，一般作為城市摻混氣源或化工原料。重油蓄熱催化裂解煤氣的主要成分為氫氣、甲烷和一氧化碳，熱值在18．81～22．99MJ／Nm3左右，可直接作為城市氣源。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．液化石油氣液化石油氣是開采和煉制石油過程中，作為副產品而獲得的一部分碳氫化合物。主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯。在常溫下呈氣態(tài)，但加壓或冷卻后很易液化，液化后其體積為氣態(tài)時的1／250，具備了能用受壓鋼制容器儲存和運輸?shù)臈l件。標準狀態(tài)下氣態(tài)液化氣的密度在1．9～2．6kg／Nm3之間，熱值約為92．1～121．4MJ／Nm3；液態(tài)密度為550～570kg／m3，熱值約為45．2～46．1MJ／kg。

4．生物氣有機物質在隔絕空氣及適當?shù)臏囟?、含水率和酸堿度條件下，受發(fā)酵微生物作用而生成的氣體，統(tǒng)稱為“生物氣”。生物氣的主要可燃成分為甲烷，又稱“沼氣”。凡是廢棄的動植物和微生物，以及生活和生產中的各種有機廢物(城市垃圾和農作物廢料及人畜糞便)，都可以在一定條件下發(fā)酵制成生物氣。生物氣一般還含30％～40％的二氧化碳，少量的氫、硫化氫和氮。標準狀態(tài)下熱值約為20～25MJ／Nm3。第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月為了便于了解我國燃氣的組分和特性，下表給出幾種常用燃氣的成分與特性數(shù)據，這些燃氣具有一定的代表性，可供參考。但由于我國燃氣分布遼闊，各氣源的天然氣或油田伴生氣的成分和特性并不完全相同，各地人工燃氣也往往由于制氣時所使用的原料不同，采用的生產工藝不同，或使用的配氣比不同，同一類別的人工燃氣其成分和特性也不完全相同。因此，在實際應用時，應根據具體情況加以核對和分析。在正式設計和選用燃燒設備以及進行有關計算時，應盡可能以氣源的實際資料作為依據。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月燃氣種類名稱組分CH4C3H8C4H10CmHnCO2O2N2COH2C3H6C4H8天然氣純天然氣980．30．30．4——1————石油伴生氣81．76．24．864．940．30．21．8

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—凝析氣田氣74．36．81．8714．91．620．55————礦井氣52．4———4．6736————焦爐煤氣焦爐煤氣27——2315656——伍德爐煤氣18——750．321756——立箱式爐煤氣25——60．549．555——發(fā)生爐氣高壓氣化煤氣18——0．730．341856——水煤氣1．2———8．20．2434．452——混合煤氣1．8——0．42．40．256．430