1、2022年8月17日星期三第一章燃气分类及其性第一章燃气分类及其性质质教材及参考文献教材及参考文献v燃气输配段常贵编，建工出版；燃气输配段常贵编，建工出版；v燃气供应詹淑慧，建工出版；燃气供应詹淑慧，建工出版；v燃气输配系统的设计与实践李猷嘉著；燃气输配系统的设计与实践李猷嘉著；v城镇燃气设计规范城镇燃气设计规范GB500282006GB500282006。绪论绪论 能源与燃气能源与燃气v0.1 0.1 能源概述能源概述v0.2 0.2 我国燃气发展历程与现状我国燃气发展历程与现状v0.3 0.3 我国城镇燃气规划发展我国城镇燃气规划发展 0.1 0.1 能源概述能源概述 1.1.能源的地位能
2、源的地位 2.2.能源分类能源分类 3.3.天然气的利用与评价天然气的利用与评价绪论绪论1.1.能源的地位能源的地位能源：能源：能转换为我们所需能源的所有能转换为我们所需能源的所有资源资源。地位：地位：是人类社会和经济发展的基本条件之一。是人类社会和经济发展的基本条件之一。两次能源结构转变：两次能源结构转变：柴柴-煤、煤煤、煤-石油和天然气。石油和天然气。目前的新能源：目前的新能源：核能、太阳能、风能、地热能核能、太阳能、风能、地热能 绪论绪论v2.2.能源分类能源分类按利用技术分：按利用技术分：常规能源、新能源；常规能源、新能源；按使用性质分：按使用性质分：燃料能源、非燃料能源；燃料能源、非
3、燃料能源；按存在形式分：按存在形式分：一次能源、二次能源。一次能源、二次能源。绪论绪论v3.3.天然气的利用与评价天然气的利用与评价用途：用途：能源行业、化工行业能源行业、化工行业特点：特点：方便长距离输送、易燃、污染少。方便长距离输送、易燃、污染少。绪论绪论0.2 0.2 我国燃气发展历程与现状我国燃气发展历程与现状v我国气体燃料发现和使用的历史悠久，早在公元我国气体燃料发现和使用的历史悠久，早在公元468468年，四川就开始使用天然气煮盐。据年，四川就开始使用天然气煮盐。据(川盐纪要川盐纪要)记载，明代时，在四川的天然气田已有竹制成木制记载，明代时，在四川的天然气田已有竹制成木制的集输管道
4、，总长度达的集输管道，总长度达100100多公里，专门从事管道多公里，专门从事管道建设的工人有一万多。可见当时天然气的利用已具建设的工人有一万多。可见当时天然气的利用已具有一定的规模。有一定的规模。绪论绪论1.1.三个阶段三个阶段 20 20世纪世纪8080年代以前：年代以前：焦炉煤气焦炉煤气 20 20世纪世纪80908090年代：液化石油气，天然气起步年代：液化石油气，天然气起步 20 20世纪世纪9090年代以后：年代以后：天然气天然气2.2.目前目前 天然气在我国一次能源结构中的比例为天然气在我国一次能源结构中的比例为3.8%3.8%，而世界的平，而世界的平均水平是均水平是24.3%2
5、4.3%。预计，。预计，20202020年年 比例将上升至比例将上升至10%10%。2010 2010年，北京天然气用量年，北京天然气用量68.168.1亿立方米，亿立方米，“十一五期间十一五期间”北京总用气量北京总用气量255.5255.5亿立方米。亿立方米。2012 2012年年1-71-7月，我国进口天然气月，我国进口天然气233233亿立方米。亿立方米。绪论绪论 3.3.我国油气源评估和预测我国油气源评估和预测v我国天然气资源量为我国天然气资源量为43万亿万亿m3，其中陆上，其中陆上30万亿万亿m3，海上，海上13万亿万亿m3，另外还有，另外还有3050万亿万亿m3的煤层气资源。这些资
6、的煤层气资源。这些资源量集中分布在中、西部地区和近海地区。源量集中分布在中、西部地区和近海地区。我国油气资源评估图我国油气资源评估图绪论绪论0.3 0.3 我国城镇燃气规划发展我国城镇燃气规划发展 我国城镇燃气规划发展目标我国城镇燃气规划发展目标 建设部制定的建设部制定的“十二五十二五”计划纲要中提出：计划纲要中提出：“十二五十二五”末，城市燃气的普及率要达到末，城市燃气的普及率要达到9494，县城，县城及小城镇燃气普及率达及小城镇燃气普及率达65%65%以上。以上。居民用气人口达居民用气人口达6.256.25亿以上，居民用气量亿以上，居民用气量330330亿立方米。亿立方米。工业、商业、服务
7、业用气达工业、商业、服务业用气达810810亿立方米。亿立方米。“十二五十二五”期间，城镇新建燃气管道期间，城镇新建燃气管道2525万公里，则城万公里，则城镇燃气管道总长度将为镇燃气管道总长度将为6060万公里。万公里。绪论绪论v西气东输：西气东输：陕甘宁陕甘宁北京北京 青海青海兰州、重庆、武汉兰州、重庆、武汉 新疆新疆上海上海v俄气南供：俄气南供：黑龙江、辽宁、北京、天津、河北黑龙江、辽宁、北京、天津、河北v进口液化天然气：进口液化天然气：东南亚东南亚广东珠江三角洲地区广东珠江三角洲地区 浙江北仑浙江北仑-总投资总投资7676亿元、建最大的天然气接收站亿元、建最大的天然气接收站 v近海天然气
8、：近海天然气：南海气田南海气田海南、广西海南、广西 东海气田东海气田上海、浙江上海、浙江 渤海西南部渤海西南部天津、山东半岛天津、山东半岛绪论绪论第1章 燃气的分类及其性质1.31.2 城市燃气的质量要城市燃气的质量要求求 燃气的性质燃气的性质 燃气的分类及用途燃气的分类及用途 1.1燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.1 燃气的分类及用途燃气的分类及用途燃气的概念燃气的概念 燃气：燃气：一切可燃烧的气体。一切可燃烧的气体。城市燃气：可作为城市燃料的可燃烧气体。城市燃气：可作为城市燃料的可燃烧气体。燃气的分类燃气的分类 主要有天然气、人工燃气、液化石油气、沼气四类主要有天然气、人工燃气、液
9、化石油气、沼气四类 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.1.1 天然气天然气1.1.按开采方式分为五种：按开采方式分为五种：v气田气（纯天然气）：气田气（纯天然气）：主要成分是甲烷（主要成分是甲烷（80-98%80-98%），），乙烷乙烷-丁烷的含量一般不大，戊烷及以上重烃含量丁烷的含量一般不大，戊烷及以上重烃含量少，发热值为少，发热值为35 MJ/m35 MJ/m3 3左右。左右。v凝析气田气凝析气田气(深层气田气深层气田气)：从含石油轻质馏分的凝从含石油轻质馏分的凝析油中分离出来的。除含有大量甲烷外，戊烷及以析油中分离出来的。除含有大量甲烷外，戊烷及以上烃含量较高。还含有汽油和煤油成分
10、。热值在上烃含量较高。还含有汽油和煤油成分。热值在50 50 MJ/mMJ/m3 3 v石油伴生气：石油伴生气：一种与石油共生的天然气，并随石油一种与石油共生的天然气，并随石油一起开采出来。甲烷含量：一起开采出来。甲烷含量：80-85%80-85%，乙烷及以上的，乙烷及以上的烷烃含量稍高一些，热值在烷烃含量稍高一些，热值在38 MJ/m38 MJ/m3 3；v煤层气：煤层气：在成煤过程中形成并聚集在合适构造中，在成煤过程中形成并聚集在合适构造中，成分为成分为CHCH4 4，少量的，少量的COCO2 2，热值在，热值在40 MJ/m40 MJ/m3 3；v矿井气：煤层气矿井气：煤层气在矿井空间与
11、在矿井空间与空气空气的混合气体，成的混合气体，成分为分为CHCH4 4、COCO2 2、N N2 2、O O2 2，热值在，热值在12-20 MJ/m12-20 MJ/m3 3；燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质2.2.按其成分为六种按其成分为六种v干气：干气：C C5 5及其以上烃类及其以上烃类 13.5cm13.5cm3 3/Sm/Sm3 3；v富气：富气：C C3 3及其以上烃类及其以上烃类 94cm94cm3 3/Sm/Sm3 3；v贫气：贫气：C C3 3及其以上烃类及其以上烃类 94cm94cm3 3/Sm/Sm3 3；v酸性气体：酸性气体：含大量含大量H H2 2S S、COC
12、O2 2，需净化后才能使用；，需净化后才能使用；v洁气：洁气：含少量含少量H H2 2S S、COCO2 2，不需净化可直接使用。，不需净化可直接使用。其中：其中：基方：基方：1atm 20(standard cubic meter,1atm 20(standard cubic meter,简写：简写：SmSm3 3）标方：标方：1atm 0(normal cubic meter,1atm 0(normal cubic meter,简写：简写：NmNm3 3）燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质3.3.按其性质分为两种按其性质分为两种v常规：常规：在地壳岩层中聚集为气田的天然气或与石在地壳岩层
13、中聚集为气田的天然气或与石油拌生的天然气等；油拌生的天然气等；v非常规：非常规：煤层气、天然气水合物（燃冰）、地下水煤层气、天然气水合物（燃冰）、地下水圈溶解气、致密砂岩气、深盆气等。圈溶解气、致密砂岩气、深盆气等。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v发电发电燃气轮机燃气轮机原理：原理：v以连续流动的以连续流动的气体气体为工质带动为工质带动叶轮叶轮高速旋转，将燃料的高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式式热力发动机热力发动机。比较：比较：v废物排放量很低；废物排放量很低；v发电效率高；发电效率高；v建设成本低，建设
14、速度快；建设成本低，建设速度快；v燃气轮机启停速度快，调峰能力强，耗水量少，占地省。燃气轮机启停速度快，调峰能力强，耗水量少，占地省。4.4.天然气的主要用途天然气的主要用途燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v燃料电池燃料电池18391839年，年，Wi111amGrove Wi111amGrove爵士通爵士通过将过将水的电解过程逆转水的电解过程逆转而发现了而发现了燃料电池的原理燃料电池的原理能够从氢气能够从氢气和氧气反应中获取电能。和氧气反应中获取电能。2020世纪世纪6060年代年代宇宙飞行宇宙飞行的发的发展，才使燃料电池技术重又提到展，才使燃料电池技术重又提到议事日程上来。出于对议事日
15、程上来。出于对保护环境保护环境的能源供应的需求，激发了人们的能源供应的需求，激发了人们对燃料电池技术的兴趣。对燃料电池技术的兴趣。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质08年嵌入手机的燃料电池厚度已经相当薄了 v天然气化工工业天然气化工工业 天然气天然气合成氨、甲醇及其加工产品合成氨、甲醇及其加工产品(甲醛、醋酸等甲醛、醋酸等)、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。在世界在世界合成氨合成氨产量中，约产量中，约8080以天然气为原料。以天然气为原料。v城市燃气事业城市燃气事业（居民和工业用燃料）（居民和工业用燃料）v汽车燃料汽
16、车燃料 压缩压缩天然气（天然气（CNGCNG）汽车。压缩天然气是指压缩到）汽车。压缩天然气是指压缩到20.720.724.8 MPa24.8 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。的天然气，储存在车载高压气瓶中。液化液化天然气（天然气（LNGLNG）汽车。液化天然气是指常压下、温度）汽车。液化天然气是指常压下、温度为为-162-162的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质5.5.天然气的应用特点天然气的应用特点v 清洁、安全：清洁、安全：v 高效、经济：高效、经济：输配压力高，故比人工煤气节约输配压力高，故比人工煤气节约建设
17、投资；热利用率较高，且目前价格相比人工煤建设投资；热利用率较高，且目前价格相比人工煤气和液化石油气低一些。气和液化石油气低一些。v 易于运输和储存易于运输和储存v 方便：方便：热值高，热利用率高，节省做饭时间；热值高，热利用率高，节省做饭时间；v 用途广泛；用途广泛；v 资源丰富。资源丰富。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.1.2 1.1.2 人工燃气人工燃气v干馏煤气：干馏煤气：煤在隔绝空气的情况下干馏，煤在隔绝空气的情况下干馏，主要产物是焦炭，副产品就是干馏煤气。主要产物是焦炭，副产品就是干馏煤气。可作为城市气源。可作为城市气源。v焦炉煤气焦炉煤气：烟煤在炼焦炉中经高温干馏烟煤在炼焦
18、炉中经高温干馏是炼焦副产品。是炼焦副产品。主要作燃料和化工原料。主要作燃料和化工原料。主要由主要由H H2 2（56%56%）和）和CHCH4 4（27%27%）构成，并有少量）构成，并有少量COCO、COCO2 2、N N2 2、O O2 2和其他烃类；其低发热值为和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm18250kJ/Nm3 3，密度为，密度为0.40.40.5kg/Nm0.5kg/Nm3 3，运动黏度为，运动黏度为25251010(-6)(-6)m m2 2/s/s。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质焦炉焦炉燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v气化煤气：气化煤气：煤煤+水蒸气水蒸
19、气煤气（煤气（COCO和和H H2 2）。用于加热焦炉或混气用于加热焦炉或混气调整发热值或供气量。调整发热值或供气量。不能单独作为城市气源。不能单独作为城市气源。v高炉煤气：高炉煤气：炼铁时的副产品（炼铁时的副产品（COCO和和N N2 2），热值约，热值约3800-4200KJ/m3800-4200KJ/m3 3。一般用作焦炉加热。一般用作焦炉加热。v油制气：油制气：石油加工的副产品。是重油等在高温下裂解。石油加工的副产品。是重油等在高温下裂解。催化裂解油制气的组成和热值与焦炉煤气接近，可作为催化裂解油制气的组成和热值与焦炉煤气接近，可作为城市气源。城市气源。燃气的分类及其性质燃气的分类及其
20、性质v 人工燃气的发展前景人工燃气的发展前景燃气工业发展：燃气工业发展：煤制气为主煤制气为主油制气为主油制气为主天然气为主。天然气为主。原因：原因：v污染大、能耗大、成本高；污染大、能耗大、成本高；v比重越来越小比重越来越小煤的比重不断煤的比重不断 ，天然气的，天然气的 ；v煤的气化技术煤的气化技术技术储备。技术储备。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v煤的地下气化技术煤的地下气化技术开采开采和和转化转化结合结合对地对地下煤层下煤层就地就地进行进行气化气化的工的工艺过程。艺过程。主要成分：主要成分：COCO、N N2 2、COCO2 2，还有少量还有少量CHCH4 4和和H H2 2S S。
21、适用煤种广泛，特别是对适用煤种广泛，特别是对无法开采或开采价值不高无法开采或开采价值不高的煤层。的煤层。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质“气化炉气化炉”（空气或富氧空气）（空气或富氧空气）1.1.3 1.1.3 液化石油气液化石油气 v主要成分：主要成分：丙烷、丁烷丙烷、丁烷v状态：状态：气体（标状），当压力升高或温度降低时呈液态。气体（标状），当压力升高或温度降低时呈液态。v特点：特点：气体泄漏的流散性与液化气的潜伏性；气体泄漏的流散性与液化气的潜伏性；吸热冻伤性；吸热冻伤性；毒害性；毒害性；易产生静电；易产生静电；腐蚀性：腐蚀性：v属碳氢化合物，具腐蚀性，需经常检查维修设备。燃气的分类
22、及其性质燃气的分类及其性质v来源：来源：天然石油气；天然石油气；炼厂石油气。炼厂石油气。v应用特点：应用特点：易液化易液化可用瓶装供气，供应方法灵活，可不必建输可用瓶装供气，供应方法灵活，可不必建输气管网，且投资低，国内已广泛采用其作为城市气源。气管网，且投资低，国内已广泛采用其作为城市气源。v我国：我国：产量居世界第四，消费量居世界第三。从上世纪产量居世界第四，消费量居世界第三。从上世纪9090年代开始，我国对液化石油气的需求量猛增，到目前已成为年代开始，我国对液化石油气的需求量猛增，到目前已成为液化石油气第二进口大国，仅次于日本。液化石油气第二进口大国，仅次于日本。燃气的分类及其性质燃气的
23、分类及其性质1.1.4 1.1.4 沼气沼气(生物气生物气)v来源来源有机物质在隔绝空气的条件下，经微生物发酵得有机物质在隔绝空气的条件下，经微生物发酵得到。到。v应用特点应用特点富含富含CHCH4 4，可作民用燃气和动力燃气。，可作民用燃气和动力燃气。农村：大量的小型沼气池产生；农村：大量的小型沼气池产生；城市：有机工业废水、垃圾及酒厂、柠檬酸厂等城市：有机工业废水、垃圾及酒厂、柠檬酸厂等工业也产生大量的沼气。工业也产生大量的沼气。沼气发电：燃气轮机沼气发电：燃气轮机燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.2 1.2 燃气的性质燃气的性质一、一、混合气体混合气体及及混合液体混合液体的平均分子
24、量、平均的平均分子量、平均密度和相对密度密度和相对密度v(1)(1)平均分子量：平均分子量：混合气体：混合气体：混合液体：混合液体：式中式中:M:M混合气体混合气体(液体）的平均分子量；液体）的平均分子量；y y各单一气体容积成分（各单一气体容积成分（%）（）（摩尔分数摩尔分数）；）；x x各单一液体分子成分（各单一液体分子成分（%）（）（=摩尔分数摩尔分数）。）。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质(2)(2)平均密度和相对密度平均密度和相对密度v混合气体混合气体：平均密度：平均密度：湿燃气的密度：湿燃气的密度：相对密度：相对密度：是指是指气体气体的密度与的密度与相同标准状态下相同标准状态下
25、的的空气空气密度的比值。密度的比值。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v混合液体混合液体：相对密度：相对密度：指指液体液体的密度与的密度与标压下标压下44的水的水的密度的的密度的比值。比值。v由于由于标压下标压下44时水时水的密度为的密度为1kg1kgNmNm3 3，所以，液体的平均，所以，液体的平均密度与相对密度在数值上相等。密度与相对密度在数值上相等。v在常温下，在常温下，液态液态液化石油气的平均密度是液化石油气的平均密度是0.5-0.6kg0.5-0.6kgNmNm3 3，其相对密度为其相对密度为0.50.60.50.6，约为水的一半。，约为水的一半。二、临界参数及实际气体状态方程二、
26、临界参数及实际气体状态方程v1.1.临界温度与临界压力临界温度与临界压力 临界温度临界温度:v温度超过某一数值，无论加多大压力都不能使气体液化，温度超过某一数值，无论加多大压力都不能使气体液化，这个温度就叫该气体的临界温度。这个温度就叫该气体的临界温度。甲烷的临界温度为190.6K（即-82.55)常温下，甲烷不能液化。临界压力临界压力:v在临界温度下，使气体液化所需压力称为临界压力。在临界温度下，使气体液化所需压力称为临界压力。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质临界温度：临界温度：临界压力：临界压力：v2.2.实际气体状态方程实际气体状态方程 理想气体理想气体PVPVRT RT 实际气体实
27、际气体PVPVZ ZRTRT 压缩因子压缩因子Z Z：偏离：偏离1 1的程度的程度实际气体偏离实际气体偏离 理想气体的程度；理想气体的程度；Z Z随气体的随气体的温度和压力温度和压力而变化的。而变化的。工程上：当工程上：当燃气燃气压力低于压力低于lMPalMPa、温度在、温度在10102020 之间时之间时近似为近似为理想气体理想气体。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质三、黏度的影响因素三、黏度的影响因素v压力压力 随压力的升高动力粘度随压力的升高动力粘度增大（增大（影响较小，可略）；影响较小，可略）；v温度温度 气体：气体：温度越大，动力粘度增大温度越大，动力粘度增大温度修正温度修正；液体
28、：液体：温度越大，动力粘度越小温度越大，动力粘度越小查图；查图；v分子量分子量 气体：分子量越大，动力粘度越小气体：分子量越大，动力粘度越小 液体：分子量越大，动力粘度越大液体：分子量越大，动力粘度越大燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质四、饱和蒸气压及相平衡常数四、饱和蒸气压及相平衡常数（一）饱和蒸气压（一）饱和蒸气压：v1.1.影响因素影响因素 仅仅与与温度温度有关有关成正向关系。成正向关系。v2.2.混合气体蒸气压混合气体蒸气压 一定温度下，当密闭容器中的混合液体及其蒸一定温度下，当密闭容器中的混合液体及其蒸气处于气处于动态平衡动态平衡时，混合液体的蒸气压等于各组分时，混合液体的蒸气压等
29、于各组分蒸气分压之和。蒸气分压之和。取决于取决于所含组分所含组分及其在混合液体中及其在混合液体中所占比例所占比例。v蒸汽压的性质：给液态烃（如液化石油气）的蒸汽压的性质：给液态烃（如液化石油气）的容器容器设计设计提供重要的设计参数。提供重要的设计参数。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v3.3.计算公式计算公式v结论：结论：混合液体的蒸气压：在温度一定时，只与其混合液体的蒸气压：在温度一定时，只与其液相组成液相组成有关，有关，与质量无关。与质量无关。蒸气压大的组分容易气化（液化石油气中先蒸发出蒸气压大的组分容易气化（液化石油气中先蒸发出丙烷丙烷）。）。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质(二
30、二)相平衡常数相平衡常数v 一定温度下，一定组成的气液相平衡系统中，一定温度下，一定组成的气液相平衡系统中，某一组分的某一组分的相平衡常数：相平衡常数：k ki i=P=Pi i/P=/P=y yi i/x xi i 五、沸点和露点五、沸点和露点v(一一)沸点沸点 定义：是在定义：是在1atm(1atm(绝对压力下绝对压力下)液体沸腾时的温度。液体沸腾时的温度。特点：沸点越低特点：沸点越低越易沸腾和气化。越易沸腾和气化。液化石油气中丙烷、丙烯沸点低。液化石油气中丙烷、丙烯沸点低。如：甲烷沸点：如：甲烷沸点：-162-162常压时，为气态；液化较难。常压时，为气态；液化较难。丙烷丙烷 ：-42-
31、42寒冷的冬季，易气化。寒冷的冬季，易气化。影响因素：压力增加，液体沸点升高。影响因素：压力增加，液体沸点升高。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质液化石油气掺混空气前后露点的比较液化石油气掺混空气前后露点的比较v要降低混合气的露点，可在其中要降低混合气的露点，可在其中掺入露点低掺入露点低的组分，如液化的组分，如液化石油气掺混空气。石油气掺混空气。v露点露点随混合气体随混合气体压力压力和和组分组分变化变化压力降低，露点降低。压力降低，露点降低。v输送气态输送气态CHCH化合物时，必须使其温度高于露点。化合物时，必须使其温度高于露点。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质(二二)露点露点 是是饱和
32、蒸气饱和蒸气经冷却或加压，立即处于经冷却或加压，立即处于过饱和状态过饱和状态，当，当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。气态碳氢化合物，其气态碳氢化合物，其饱和蒸气压对应的温度饱和蒸气压对应的温度即即露点露点，而且也是液体在同一压力下的而且也是液体在同一压力下的沸点沸点。六、液化石油气的气化潜热六、液化石油气的气化潜热v定义：定义：单位质量单位质量的液体变成与其处于平衡状态的蒸的液体变成与其处于平衡状态的蒸气所吸收的热量。气所吸收的热量。v混合液体的气化潜热混合液体的气化潜热=各组分的质量成分各组分的质量成分其气化潜其气化潜热乘积
33、的和。热乘积的和。v温度修正：温度修正：温度越高，气化潜热越低。温度越高，气化潜热越低。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v定义：定义：单位体积的液体单位体积的液体在其温度升高在其温度升高11时的体积时的体积增量。该值在不同的温度时不同。增量。该值在不同的温度时不同。v液态碳氢化合物的容积膨胀系数较大，比水大液态碳氢化合物的容积膨胀系数较大，比水大1616倍倍 工程中必须考虑液态烃的这种特性，如液态烃工程中必须考虑液态烃的这种特性，如液态烃在容器中的灌装量不能太滿在容器中的灌装量不能太滿七、容积膨胀系数七、容积膨胀系数八、爆炸极限八、爆炸极限v定义：定义：可燃气体可燃气体与空气的混合物与空气
34、的混合物遇遇明火明火而引起爆炸而引起爆炸时的可燃气体浓度范围时的可燃气体浓度范围 v爆炸下限：可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混爆炸下限：可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限 v爆炸上限：可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸爆炸上限：可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称时可燃气体的爆炸上限混合物时的含量，称时可燃气体的爆炸上限 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质v爆炸极限的计算爆炸极限的计算只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限 随着随着惰性气体含量的增加惰性气体含量的增
35、加，混合气体的爆炸极限，混合气体的爆炸极限范围将缩小范围将缩小。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质九、水化物九、水化物v定义：定义：碳氢化合物中的碳氢化合物中的水分超过一定含量水分超过一定含量，在一定在一定T T、P P下下，水与液相和气相的水与液相和气相的C C1 1、C C2 2、C C3 3和和C C4 4生成生成结晶化合物结晶化合物C Cm mH Hm mxHxH2 2O O，即水化物，又称可燃冰。即水化物，又称可燃冰。v生成条件生成条件 主要条件主要条件：压力和温度；：压力和温度；次要条件次要条件：含有杂质，高速、紊流、脉动、急剧转变：含有杂质，高速、紊流、脉动、急剧转变 v危害危
36、害 沉积于管道中沉积于管道中缩小流通面积，降低管道的输送能力，缩小流通面积，降低管道的输送能力，甚至堵塞管道。甚至堵塞管道。尤其在尤其在高压管道高压管道输送系统中危害较大输送系统中危害较大 v防止措施防止措施 降压、升温、加入防冻剂降压、升温、加入防冻剂(甲醇、甘醇甲醇、甘醇)、脱水。、脱水。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质十、燃气热值十、燃气热值v热值：热值：单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量。单位数量的燃气完全燃烧时放出的全部热量。v高热值：高热值：单位数量的燃气完全燃烧后，其燃烧产物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
37、原始温度，烟气中的水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放出的全部热量。蒸气凝结成同温度的水后放出的全部热量。v低热值：低热值：上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸气状上述条件下，烟气中的水蒸气仍以蒸气状态存在时，所得到的全部热量。态存在时，所得到的全部热量。十一、液化石油气的状态图十一、液化石油气的状态图热力计算时用热力计算时用v状态参数：压力状态参数：压力P P；温度；温度T T；比容；比容；焓值；焓值I I；熵值；熵值s s v只需知道任意只需知道任意2 2个，则可在状态图上，相应查出该个，则可在状态图上，相应查出该状态下的其他各参数值状态下的其他各参数值v热力
38、学热性程序：得到热力学热性程序：得到混合气体混合气体的状态图的状态图1.3 1.3 城市燃气的质量要求城市燃气的质量要求1.3.1 1.3.1 城镇燃气的基本要求城镇燃气的基本要求v(1)(1)热值高热值高 尽量选择热值较高的气源尽量选择热值较高的气源输配系统较经济。输配系统较经济。燃气低发热值一放应大于燃气低发热值一放应大于14.7MJ14.7MJm m3 3。小城镇用人工燃气做气源时，热值不应低于小城镇用人工燃气做气源时，热值不应低于11.7MJ11.7MJm m3 3。v(2)(2)毒性小毒性小 为防止燃气泄露引起中毒，确保用气安全，城为防止燃气泄露引起中毒，确保用气安全，城镇燃气中的一
39、氧化碳等镇燃气中的一氧化碳等有毒成分有毒成分的含量必须控制。的含量必须控制。v(3)(3)杂质少杂质少 杂质可引起燃气系统的设备故障、仪表失灵、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。管道阻塞、燃具不能正常使用，甚至造成事故。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.3.2 1.3.2 人工燃气及天然气中主要杂质及允许含量指标人工燃气及天然气中主要杂质及允许含量指标 1.1.焦油与灰尘焦油与灰尘 2.2.萘萘 3 3硫化物硫化物 4 4NHNH3 3 5 5COCO 6 6氧化氮氧化氮 7.7.水水燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.1.焦油与灰尘焦
40、油与灰尘v主要存在于干馏煤气中。主要存在于干馏煤气中。v危害：堵塞管道和用气设备；危害：堵塞管道和用气设备；天然气天然气输送系统中，灰尘所造成的危害多发生在输送系统中，灰尘所造成的危害多发生在远离气源的远离气源的用户端用户端；人工燃气人工燃气输送系统中，焦油与灰尘所造成的危害输送系统中，焦油与灰尘所造成的危害多发生在多发生在煤气厂及离气源不远的管道内煤气厂及离气源不远的管道内 v焦油与灰尘允许含量焦油与灰尘允许含量10mg/m10mg/m3 3 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质2.2.萘萘v主要存在于干馏煤气中。主要存在于干馏煤气中。输送过程中，燃气温度逐降，使燃气中的气态输送过程中，燃气
41、温度逐降，使燃气中的气态萘含量有可能过饱和而以结晶形式析出，沉积于管萘含量有可能过饱和而以结晶形式析出，沉积于管道内，堵塞管道，甚至使供气中断道内，堵塞管道，甚至使供气中断 v规范对萘含量的规定：规范对萘含量的规定：低压系统：低压系统：50mg/m50mg/m3 3(冬季冬季)；100mg/m100mg/m3 3(夏季夏季)中压及以上系统：（中压及以上系统：（500/P500/P）mg/mmg/m3 3(冬季冬季)；（1000/P1000/P）mg/mmg/m3 3(夏季夏季)其中：其中：PP输气管网起点绝对压力，输气管网起点绝对压力，10106 6PaPa。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性
42、质3 3硫化物硫化物 存在形式存在形式 无机硫：无机硫：H2S 有机硫：有机硫：CS2 COS CH3SH(硫醇硫醇)噻吩噻吩 硫醚硫醚 v危害危害 H2S：对人体是一种：对人体是一种剧毒物剧毒物，对管道有强烈的，对管道有强烈的腐腐 蚀蚀性。性。有机硫：有机硫：腐蚀腐蚀主要是针对燃气灶具。主要是针对燃气灶具。一种是：高温下分解成一种是：高温下分解成H2S造成腐蚀，造成腐蚀，另一种是：燃烧产物另一种是：燃烧产物SO2引起的腐蚀引起的腐蚀 v规范规定：规范规定：H2S20mg/Nm3 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质4 4NHNH3 3v危害危害 对对皮肤组织皮肤组织都有腐蚀和刺激作用；都有腐
43、蚀和刺激作用；被吸附溶解在皮肤被吸附溶解在皮肤粘膜粘膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎和眼结膜上，从而产生刺激和炎症；症；被吸入被吸入肺肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。破坏运氧功能。短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等，严重者可发生肺水肿、成呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等，严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合症。人呼吸窘迫综合症。若吸入的氨气过多，导致血液中氨浓度过高，就会通过若吸入的氨气过多，导致血液中氨浓度过高，就会通过三叉神经末梢的反射作用
44、而引起心脏的停搏和呼吸停止，危三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止，危及生命。及生命。长期接触氨气，部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指长期接触氨气，部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状。溃疡等症状。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质5 5COCOv危害危害 虽是可燃成分，而且是人工燃气的重要组成，虽是可燃成分，而且是人工燃气的重要组成，但由于有剧毒但由于有剧毒 v 规范规定：规范规定：COCO10%(10%(体积比体积比)燃烧产物：燃烧产物：是是NOxNOx，既污染环境，也危害人体健康，既污染环境，也危害人体健康 规范规定：规范规定：NHNH3 350mg/m50mg/m
45、3 3 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质6 6氧化氮氧化氮 (NO NO (NO NO2 2)危害危害 v 对人体有害：在空气中浓度达万分之一，会刺激对人体有害：在空气中浓度达万分之一，会刺激呼吸器官，长时间会危及生命。呼吸器官，长时间会危及生命。v 设施故障：设施故障：NONO2 2与燃气中的二烯烃反应、聚合形成与燃气中的二烯烃反应、聚合形成NONO胶质胶质。若沉积在管道中，会堵塞管道；沉积在压。若沉积在管道中，会堵塞管道；沉积在压缩机上，会使压送能力降低；附在调压器上，会使缩机上，会使压送能力降低；附在调压器上，会使调压器失灵，发生故障。调压器失灵，发生故障。燃气的分类及其性质燃气的分
46、类及其性质v高压时：与烃形成水化物。长距离输送时，需高压。高压时：与烃形成水化物。长距离输送时，需高压。v与酸性气体结合，腐蚀管道、设备。与酸性气体结合，腐蚀管道、设备。7.7.水水燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.3.3 1.3.3 对液化石油气的质量要求对液化石油气的质量要求1.1.硫分硫分 v 气态：气态：5g/100m5g/100m3 3；v 液态：液态：0.015%0.015%0.02%(0.02%(重量比重量比)2.2.水分水分 v危害危害 形成水化物；形成水化物；加剧加剧O O2 2、H H2 2S S、SOSO2 2与管道、阀门及燃气用具的金与管道、阀门及燃气用具的金属之
47、间的化学反应属之间的化学反应 v要求：液化石油气中不含水分要求：液化石油气中不含水分 燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质3 3二烯烃二烯烃v危害危害 聚合成分子量高达聚合成分子量高达4 410105 5的的橡胶状固体聚合物橡胶状固体聚合物。（气体中，温度大于气体中，温度大于60607575开始聚合；开始聚合；液体中，温度大于液体中，温度大于40406060开始聚合）。开始聚合）。形成的聚合物在气化装置的加热面上，会使液形成的聚合物在气化装置的加热面上，会使液化石油气的气化化石油气的气化(强制气化强制气化)难以进行。难以进行。v规范规定：丁二烯的分子成分规范规定：丁二烯的分子成分2%2%燃气的
48、分类及其性质燃气的分类及其性质5 5残液（残液（C C5 5及以上的成分）及以上的成分）v危害危害 沸点高，常温下不能气化沸点高，常温下不能气化 增加换瓶次数，增加换瓶次数，增加运输量。增加运输量。v要求：要求：2020条件下条件下 2%(2%(体积比体积比)燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质4 4乙烷和乙烯乙烷和乙烯v危害危害 液化石油气的容器多按纯液化石油气的容器多按纯丙烷丙烷设计，故乙烷和设计，故乙烷和乙烯的含量高会使蒸汽压升高，危及容器安全乙烯的含量高会使蒸汽压升高，危及容器安全 v要求：要求：6%(6%(质量比质量比)燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质1.3.4 1.3.4 城市
49、燃气的加臭城市燃气的加臭v1.1.加臭的必要性加臭的必要性 城市燃气具有一定毒性且易燃易爆，由于管道城市燃气具有一定毒性且易燃易爆，由于管道及设备本身的缺陷或使用不当，容易造成漏气，引及设备本身的缺陷或使用不当，容易造成漏气，引起着火、爆炸、中毒。为了及时发现漏气，必须给起着火、爆炸、中毒。为了及时发现漏气，必须给燃气加臭。燃气加臭。v2.2.加臭地点加臭地点：在燃气进城镇时的第一站（门站）。：在燃气进城镇时的第一站（门站）。v3.3.加臭方式加臭方式 滴入式：将液体加臭剂以液滴或细液流的状态滴入式：将液体加臭剂以液滴或细液流的状态放入燃气管道中，在管道中蒸发后与燃气流混合。放入燃气管道中，在
50、管道中蒸发后与燃气流混合。吸收式：使吸收式：使部分部分燃气进入加臭器，与蒸发后的燃气进入加臭器，与蒸发后的加臭剂混合，再一起进入燃气主管道。加臭剂混合，再一起进入燃气主管道。燃气的分类及其性质燃气的分类及其性质4.4.加臭剂要求加臭剂要求v 本身对人体无害，对设施无腐蚀性；本身对人体无害，对设施无腐蚀性；v 有强烈的刺鼻气味，且气味特殊；有强烈的刺鼻气味，且气味特殊；v 适当挥发，气味持久；适当挥发，气味持久；v 不与燃气中各组分发生化学反应；不与燃气中各组分发生化学反应；v 不溶于水，不易被土壤吸收；不溶于水，不易被土壤吸收；v 能完全燃烧，其产物对人无害、对设施无腐蚀；能完全燃烧，其产物对
