压缩天然气知识讲座Word下载.docx
- 文档编号:3911404
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOCX
- 页数:43
- 大小:631.38KB
压缩天然气知识讲座Word下载.docx
《压缩天然气知识讲座Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《压缩天然气知识讲座Word下载.docx(43页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
山西作为全国最大的煤炭能源基地,经过60多年的发展,为我国经济建设做出了巨大的贡献。
2010年,山西省提出“四气合一”“气化山西”的发展目标,煤炭大省的气化步伐进一步加快。
“四气”指的是煤层气、焦炉气、天然气和煤制气。
建设“气化山西”,就是要充分利用山西丰富的煤层气、焦炉煤气、煤制天然气和过境天然气等清洁能源,加快“四气”产业一体化发展,形成全新的能源结构,满足人民群众的生产和生活所需,实现能源的高效利用和低碳发展。
让我们先来看一下下面这张图,这是目前山西省天然气管网分布图。
目前,山西已建成五横三纵天然气管网,五横属中石油和中石化建设的,途经山西的,国家级天然气管网;
1、陕西神木经山西保德、神池、应县和灵丘到河北省的的陕京一线(中石油)
2、陕西经山西静乐、大盂、盂县到河北省的陕京二线、陕京三线(中石油)
3、陕西经山西离石、平遥、武乡、黎城到河北省的榆济线(中石化)
4、陕西经山西蒲县、临汾、沁水到河南的西气东输线(中石油)
三纵,分别是:
1、由山西国新能源主导建设的由三门峡到大同的中线及分支
2、由山西国化能源主导建设的长治、和顺到太原的东线及分支
3、由山西国际电力主导建设的山西大宁、保德到五台的西线及分支
截止2012年底,山西已建成五横三纵24条长输管线,年管输能力超过100亿立方米,管网覆盖全省11个市91个县,年消费天然气22.66亿立方米,气化人口覆盖率达到27.7%,远超全国14%的平均水平。
山西煤层气资源储量约占全国的三分之一;
焦炉煤气等燃气资源也十分丰富。
目前山西实现了“多种气源互补,管网纵横贯通”。
这一气源优势构成了“气化山西”独有的特点。
据环保部门测算,全省如果每年用天然气100亿立方米,则可以减排氮氧化物11.87万吨,二氧化硫34.69万吨,替换煤炭4649万吨。
可见这100亿立方米天然气所带来的节能量意义重大。
所以“气化山西”,不仅是一个惠民工程、产业工程,也是一个生态工程。
山西省发改委制定的《山西省“四气”产业一体化发展规划(纲要)》中,“气化山西”的目标是:
到2015年,山西省“四气”供气总量达到218亿立方米,覆盖人口2000万;
到2020年,“四气”年供气量达到379亿立方米,实现119个县市区天然气、煤层气全覆盖,交通干线全覆盖,重点工业用户全覆盖,重点旅游景区全覆盖。
同行们,我们今天所从事的,是一项生态文明建设的朝阳产业,我们在为此感到自豪的同时,也要知道我们所肩负的使命和责任是如此的重大。
三、燃气的分类(燃气:
燃气就是气体燃料的总称。
)
1、天然气。
蕴藏在地层中,天然形成的可燃气体。
主要成分是甲烷。
天然气一般可分为三种:
气田气、石油伴生气、凝析气。
2、人工煤气。
从固体或液体燃料加工所产生的可燃气体。
人工煤气包括:
焦炉煤气、发生炉煤气和油制气。
3、液化石油气。
开采和炼制石油过程中,作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。
它的产量通常约占石油催化裂化处理量的7%~8%,主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯。
4、非常规天然气:
包括:
致密气、煤层气、页岩气
5、沼气。
有机物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。
(农村多见,秸秆沼气,家禽、家畜有机粪沼气)
四、城镇燃气
从城市、乡镇或居民点中的地区性气源点,通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的,且符合规范要求的可燃气体。
五、城镇燃气管道设计压力分级
名称
级别
压力(MPa)
高压燃气管道
A
2.5<P≤4.0
B
1.6<P≤2.5
次高压燃气管道
0.8<P≤1.6
0.4<P≤0.8
中压燃气管道
0.2<P≤0.4
0.01≤P≤0.2
低压燃气管道
P<0.01
(二)、天然气基础知识
一、天然气的应用
天然气作为高效、清洁能源,近年来已被社会广泛认同。
上世纪末,随着西气东输管道的建成,天然气走进了我们寻常百姓的生活。
2013年1月,国务院又正式印发了《能源发展“十二五”规划》纲要,明确了到2015年能源发展的主要目标。
根据国家能源政策,要大力发展清洁能源,促进能源绿色发展,我国能源消费要逐步由燃油、燃煤,向燃气迈进。
二、什么是天然气
天然气是指从自然界中开采出来的,以碳氢化合物为主要成分的可燃气体混合物。
从广义的定义来说,天然气是指自然界中天然存在的一切气体,包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。
而人们长期以来通指的“天然气”的定义,是从能量角度出发的侠义的定义,是指天然蕴藏于地层中自然形成的烃类和非烃类气体的混合物,主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外,还有硫化氢、二氧化碳、氮和水气及微量的惰性气体,如氦和氩等。
三、天然气的特性
天然气(简称NG),是一种热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。
天然气比空气轻,是较为安全的燃气之一,一旦泄漏,会立即向上扩散,在开阔区域不易积聚形成爆炸,安全性较高。
天然气自气田或油田开采出来后,经过净化处理后送入城市用户。
天然气和氧气(或空气)混合后能够发生燃烧或爆炸。
它在低温高压条件下,能够由气态变为液态,体积缩小为原来的1/600,它具有易燃、易爆、无毒的特点。
四、天然气的分类
1、气田气
从气井中开采出来的天然气,也叫纯天然气。
(在地层中呈气态,开采到地面后仍为气态)气田气主要产于我国的四川、华北及陕北地区。
气田气组份以甲烷为主,含量在85-98%左右;
2、凝析气
凝析气是一种非常特殊的气体,凝析气藏是介于油藏和天然气藏之间的一种重要的特殊油气藏类型。
在原始地层温度和压力下凝析气以气态形式存在,在开发过程中,地层压力不断降低,到地面压力降低凝析出一些成为液态烃类。
所以凝析气藏同时产天然气和凝析油,经济价值很高,分离后可提取到天然的汽油和轻柴油,但开发很复杂
3、石油伴生气
伴随石油一起开采出来的石油气就叫做石油伴生气,呈气态与原油共存。
在我国主要产于沈阳、鞍山等地区。
它的甲烷含量在65-80%左右,乙烷、丙烷、丁烷等含量约为15%。
它在标准状态下热值在45MJ/Nm3左右,是焦炉煤气热值(18.26MJ/Nm3)的3倍左右。
致密气,也称致密砂岩气,是指渗透率小于0.1毫达西的砂岩地层天然气,与页岩气、煤层气并为世界公认的三大非常规天然气。
(注:
达西是石油天然气、页岩气、煤层气等领域常用的渗透率单位,
1达西等于1000毫达西(mD))
当资本市场在热炒页岩气、煤层气概念时,致密气作为我国天然气市场的一颗璀璨“明珠”却鲜为人知。
在我国,致密气开发的经验技术比页岩气和煤层气更加成熟,也更值得关注。
目前致密气已成为国内天然气生产的主力军之一,我国致密气资源丰富,今后将有望充当我国非常规天然气开发的“领头羊”。
页岩气,是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,与“煤层气”、“致密气”同属一类。
煤层气。
(也叫煤矿矿井气,瓦斯)成煤过程中生成、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周围岩石,是自储式天然气体。
成分类同天然气。
煤层气是成煤过程中生成、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩是自储式天然气体。
煤层气俗称瓦斯,在一定的浓度下,加上氧气,遇火源很容易造成爆炸事故,是煤矿安全生产的大敌。
煤层气与天然气属同一性质的可燃气体,是热值高、无污染的新能源。
对煤层气产业化和规模化开发利用,在采煤之前先将煤层气采出来,煤矿生产中的瓦斯将降低70%到85%。
这样会大大减少煤矿安全生产事故,不仅可获取一种清洁高效的能源,减少煤矿安全生产事故,还可减少温室气体的排放量,在一定程度上有利于臭氧层的保护。
山西的煤层气极为丰富,初步预测资源量超过10万亿立方米,约为全国煤层气储量的三分之一,可以形成煤层气开发利用的产业体系。
天然气又有干气和湿气之分,一般来说,甲烷含量在90%以上的天然气称为干气或贫气;
甲烷含量低于90%,而乙烷、丙烷等烃类含量高于10%的则称为湿气或富气
五、天然气的化学组成
天然气是低碳烃的混合物,其主要成分是甲烷,通常不含C10以上烃类。
其分子式:
CH4(四氢化碳),相对分子质量16.063。
天然气中甲烷占80%以上,其次为乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)和戊烷(C5H12)等气态烃类;
非烃气体有二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、氮气(N2)、氦气(He)、氩气(Ar)等。
六、天然气的物理特性
由于天然气的主要成分是甲烷,随产地的不同,天然气的甲烷含量有比较大的差别,甲烷的含量决定了天然气的性能。
因而其特性可用甲烷特性来描述。
甲烷为无色、无味、易燃、易爆气体。
1、天然气的热值:
1
Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为燃气的热值。
天然气的燃烧热值分为高热值和低热值。
高热值是指压力在标准状态下(标准状态:
压力0.101325Mpa,温度273.15K(0℃)),规定量的气体完全燃烧所生成的水蒸气完全冷凝成水而释放出的热量,甲烷的高热值为38.48MJ/Nm3;
低热值是指规定量的气体完全燃烧后,燃烧产物的温度与天然气的初始温度相同,所产生的水蒸气保持气相,而释放出的热量,甲烷的低热值为35.83MJ/Nm3;
2、天然气的密度
天然气密度是指单位体积天然气的重量,以kg/m3表示。
天然气是多组分混合物,各组分的密度也不相同。
在地面标准状态下,天然气混合物的密度一般为0.7~0.75kg/m3。
随重烃含量增多密度增大。
某些油田伴生气其密度可达1.5kg/m3。
密度随压力增高而增大,随温度增高而变小。
天然气的相对密度是指,在相同温度、压力条件下,天然气密度与空气密度的比值。
天然气混合物一般在0.55,可见天然气比空气轻。
在-164℃下,液态天然气相对水的密度为0.42
3、爆炸极限
可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时,氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量,使燃烧不能进行;
当其浓度超过某一极限时由于缺氧也无法燃烧。
前一浓度极限称为着火下限,后一浓度极限称为着火上限。
着火极限也称为爆炸极限。
天然气浓度在空气中的爆炸极限为:
下限5%,上限15%。
4、临界参数
任何气体在温度低于某一数值时都可以压缩成液体,但当高于该温度时,无论压力增加多少,都不能使气体液化。
可以使气体压缩成液态的最高温度称为临界温度;
在临界温度下使天然气液化的最小压力,称为临界压力,此时状态称为临界状态。
气体临界状态下的温度、压力、密度分别称为临界温度、临界压力、临界密度。
(绝对零度-273.16℃)。
甲烷的引燃温度为538℃,临界温度(Tc)为-82.5℃,临界压力为4.62
Mpa(绝对压力)。
因而在高于-82.5℃的温度条件下,无论加多大的压力,甲烷都不会液化。
采用天然气液化工艺,使天然气最终在温度为-162℃(112K)、压力为0.1MPa左右的条件下时使其从气态转变为液态,它的体积缩小约600倍,成为液化天然气(LNG)。
甲烷由气态液化的必要条件是:
在温度低于临界温度的情况下,只要有足够的压力,即可使其液化。
当温度为临界温度-83℃时,甲烷液化所需的压力就是甲烷的临界压力,温度越低,其所液化所需的压力越小。
常压下甲烷的沸点为-161.4摄氏度,当天然气温度达到-161.4摄氏度时,常压下(即一个大气压下)甲烷即可液化
5、天然气压缩性和溶解性
天然气是可压缩的。
同体积的天然气,在地面与地下密度不同,重量也不同。
将天然气增压至20Mpa时,天然气体积缩小200倍,变成压缩天然气(CNG)。
天然气具有溶于水和石油这两类不同液体的能力,但易于与石油互溶而与水则不易互溶。
七、天然气的主要用途
1、民用燃料:
天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷。
特别是居民生活用燃料,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:
以气代煤,用于工业生产,特别是用天然气发电,具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染。
天然气发电装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强的竞争力。
3、工艺生产:
用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业,
4、化工原料:
天然气也可用作化工原料。
以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20个品种,经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。
以天然气为原料的化工生产装置投资省、能耗低、占地少、人员少、环保性好、运营成本低。
5、交通燃料,天然气汽车,以天然气代替汽车用油,具有成本低、效益高、无污染、应用安全等优点。
(和民用、公共福利用天然气一起列为我国《天然气利用政策》优先类)
八、天然气的危险性
天然气是一种易燃易爆气体,与空气混合后,当其浓度在5~15%范围内时,遇火源即会发生燃烧或爆炸,此外,天然气与空气混合后,只要温度达到650℃左右,即使没有火源也会自行着火。
(三)、天然气汽车
一、我国为什么要发展天然气汽车
1、天然气作为汽车燃料可显著减小大气污染,改善环境。
在所有的清洁燃料中,天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行,而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。
汽车使用天然气作为动力燃料,与汽油相比,其尾气排放中不含铅和基本不含硫化物,一氧化碳减少97%,碳氢化合物减少72%,氮氧化物减少30%,二氧化硫减少90%,苯、铅粉尘减少100%,噪音降低40%。
因此,推广使用天然气燃料,对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。
2、天然气汽车产业对国家能源结构的调整起到巨大的支持作用。
发展天然气汽车产业既是保护环境的需要,也是调整我国能源结构、缓解石油成品不足的重要战略措施。
今后我国石油产量虽会增长,但是远远满足不了国民经济的需求。
然而我国在天然气的勘探和开采方面却取得了引人注目的进展。
陆上现已基本形成四川、陕甘宁、青海和新疆四个大气田。
以陕甘宁气田为例,已探明储量达2300亿立方米,还有5000亿立方米以上的储量有待勘探查明。
这些都为天然气汽车的发展提供了充足的资源保证。
因此大力推广和使用天然气汽车将对我国未来的燃料结构产生重大影响。
3、汽车使用天然气作为燃料可显著提高经济效益
①节约大量燃油:
一辆中型车如果改烧天然气,一年可以节约汽油8-10吨,如果有10万辆汽车改用天然气做燃料,一年就可节约汽油80-100万吨。
②节省燃料费用:
天然气作为汽车燃料,每立方米天然气约相当于1.1升汽油,而1立方米天然气的价格只有一升汽油的1/3-2/3。
③降低维修费用:
使用天然气可延长发动机各部件的寿命,减少维修保养次数,年平均降低维修成本50%以上。
二、天然气汽车的种类
1、CNG汽车:
以压缩天然气为燃料的汽车
为在大气温度条件下多储气或减少储气容器的尺寸,只能进行压缩,这就是压缩天然气,即CNG。
将天然气压缩至20Mpa,储存于汽车用压缩天然气钢瓶中,经减压后供给内燃机。
(将汽油车改装,保留原车供油系统的情况下,增加一套专业压缩天然气装置,便形成CNG汽车)
甲烷的临界温度(TC)为-82.5℃,因而在高于-82.5℃的温度条件下,无论加多大的压力,甲烷都不会液化。
为了在大气温度条件下多储气或减少储气容器的尺寸,只能进行压缩,这就是压缩天然气,即CNG。
当前,国际上通行的车用储气瓶的压力都是20Mpa。
(适用于轻型或中型车辆)
2、LPG汽车:
以液化石油气为燃料的汽车
LPG是丙烷和丁烷,或者丙烷、丙烯、和丁烷、丁烯为主的烃类混合物。
在标准状态下,可在低于1.6Mpa的压力下液化,因而,储装容器的压力等级低、重量轻、便于各种方式的储运。
使用时降压便可气化,十分方便。
3、LNG汽车:
以液化天然气为燃料的汽车,是汽车的清洁燃料
主要是城市公交、环卫车辆、出租车、城际大巴、重卡等。
将液化后的天然气储存于汽车保温钢瓶中作汽车用燃料,(特别适用于重型车辆)
(与压缩天然气(CNG)汽车比较,在相同的行程和运行时间条件下,对于中型和中重型车辆而言,LNG汽车燃料成本要低20%,重量要轻2/3,同时,供燃系统装置的成本也至少低2/3。
可以证明,将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法)
三、天然气汽车的优点
1、燃料价格便宜2、汽车排气污染小3、不积碳,车辆部件损耗小
4、安全可靠5、车辆改装简单6、车辆运行平稳
四、汽车用天然气的质量要求
为了保证天然气压缩系统的生产安全,提高汽车发动机中天然气的燃烧性能,必须对天然气进行净化,尽可能的除去其中的有害杂质,所以各国都对汽车用天然气的质量提出了严格要求。
根据我国国家标准GB18047-2000《汽车用压缩天然气》
1、高位发热量MJ/m3:
>31.4
2、硫化氢含量:
≤15mg/m3
3、总硫含量:
≤200mg/m3
4、二氧化碳含量:
≤3%
5、氧气含量:
≤0.5%
6、水露点:
在最高操作压力下,水露点不应高于-13℃;
当最低气温低于-8℃时,水露点应比最低气温低5℃.
(四)、压缩天然气(CNG)
一、什么是CNG?
压缩天然气(简称
CNG),是天然气加压后并以气态储存在容器中。
为了在大气温度条件下多储气或减小储气容积的尺寸,我们把低压或中压的天然气通过压缩机,增压至20-25
MPa,使其压缩进一组能耐高压的气瓶或管束中,形成压缩天然气(CNG)。
压缩后天然气体积比常压下缩小了200倍。
压缩天然气与管道天然气的组分相同,主要成分为甲烷(CH4)。
所以,压缩天然气的理化特性同管道天然气。
二、CNG的用途
1、CNG可以用来制作液化天然气(LNG)
2、压缩天然气是一种最理想的车用替代能源,它具有成本低,效益高,无污染,使用安全便捷等特点
3、压缩天然气还便于长距离运输,以替代长输管线的管道输送方式。
用于距气源点或接气点的距离大于60KM,日用气量在10万立方米以下的城市居民小区或工业用气户。
(两种供气方式一种是管道输送,另一种是采用压缩天然气供气。
主要根据距气源点或接气点的距离而定,根据设计的计算和比较,可考虑管道输送,距离超过60KM,可考虑采用压缩天然气供气方案。
从一次投资和后期管理费用方面,压缩天然气供气方案比管道输送方案更经济)
4、也可以作为短期调峰气源
三、CNG供气系统
1、CNG供气系统由运输、储存、减压、管道供气等环节组成,主要工艺流程是:
车载气瓶中的高压天然气运到供气点后,经调压、计量、加臭后进入天然气供气管网。
由于与城市管网中的天然气气质相同,方便从CNG供气到城市管网供气的过渡;
工艺系统简单可方便地转为他用。
因此采用CNG供气是远离城市管网的小区或小城镇的优选。
2、作为汽车燃料,主要工艺过程是,在CNG加气站将来自天然气管网的0.3~0.8Mpa天然气,经过天然气压缩机升压到25Mpa,由顺序控制盘控制,按高、中、低压顺序储存到储气钢瓶组,再由CNG加气机向汽车钢瓶加注,(而汽车钢瓶的高压气,再经过减压装置减压后经燃气混合气向发动机供气。
)。
或由加气柱给下游子站拖车加气。
(五)、液化天然气LNG
一、什么是液化天然气
液化天然气(简称LNG),是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5摄氏度)温度后变成液体,通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内,用专用船或槽车运输,使用时重新气化。
(注意:
液化天然气与液化气不同,液化气是指液化石油气)
二、液化天然气的特性
LNG是液体甲烷。
甲烷含量在90%以上。
前面我们讲过,甲烷的临界温度(Tc)为-82.5℃,临界压力为4.62
采用天然气液化工艺,使天然气温度降到沸点温度-162℃(112K)时,在压力为0.1MPa左右的条件下,即可使其从气态转变为液态,它的体积约为同量气态天然气体积的1/625,它的的重量仅为同体积水的45%左右,
当温度为临界温度-83℃时,甲烷液化所需的压力为甲烷的临界压力4.62
Mpa(绝对压力),温度越低,其所液化所需的压力越小。
常压下甲烷的沸点为-161.4摄氏度,当天然气温度达到-161.4摄氏度时,在常压下(即一个大气压下)甲烷即可液化
三、LNG行业分为上游生产和下游接受两大块
一般LNG生产工艺流程为:
原料天然气进入工厂后,首先通过天然气压缩机进行加压,增压到一定压力后,进入脱酸、脱水、脱汞等预处理单元,相继脱出原料气中的硫化氢、二氧化碳、水、汞、重烃等有害杂质和液化深冷过程中可能结晶的物质。
预处理合格后的天然气经再次压缩后导入冷箱,先经预冷后分离掉重烃,然后经过不同制冷工序逐级冷凝、节流膨胀后,天然气最终达到深冷状态(-162℃)而以液体状态呈现,液体天然气产品(LNG)经节流后送入储罐。
LNG气化站是下游天
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 压缩 天然气 知识讲座