一、城市燃氣
隨著城市建設發展,城市天然氣事業迅速壯大,工業化工、商用、民用氣用戶大量增加,為減輕環境污染,天然氣在各行業更加受到重視,天然氣是清潔、高效、優質、環保能源,是埋藏在地層中的生物有機體經過漫長的地質年代和復雜的轉化過程而形成的可燃性氣體。
燃氣是易燃易爆的混合氣體,燃氣中可燃成分有氫氣、一氧化碳、甲烷等烴類碳氫化合物,不可燃成份有二氧化碳、氮氣等惰性氣體;部分燃氣中還含有氧氣及少量雜質。
天然氣是指在不同地質條件下生成、運移、并以一定壓力儲集在地下構造中的氣體。它們埋藏在深度不同的地層中,通過井筒引致地面。大多數氣田的天然氣是可燃性氣體,主要成分是氣態烴類,還含有少量非烴類氣體。
二、主要參數
1、主要成分: 甲烷(CH4),另外含有少量的其他烷烴以及氮、二氧化碳、硫化氫、水份等。
2、臨界溫度: -82.3℃。
3、臨界壓力:4.58MPa。
4、沸點:-162 ℃(1atm),著火點:650 ℃。
5、低熱值:8800Kcal/Nm³(36.96MJ/Nm³)。
6、高熱值:9700Kcal/Nm³(40.98MJ/Nm³)。
7、爆炸范圍:下限為5%,上限為15%。
8、氣態密度:0.75Kg/Nm³,為空氣的0.58倍。
以上數據按CH4含量約為97%的天然氣參數,為近似值。
三、天然氣的燃燒
1、燃燒
天然氣和氧氣在達到一定濃度及一定溫度下可以燃燒,燃燒產物主要是水和二氧化碳,當氧氣不足時,燃燒會產生一氧化碳(CO)。
CH4+2O2=CO2+2H2O
1N/m³天然氣燃燒需要2N/m³氧氣(即需要約10N/m³空氣)
因此從安全角度講,使用天然氣的廚房需要良好通風;衛生間內安裝舊式的直排式熱水器是相當危險的。
2、爆炸
天然氣在密閉空氣中的含量達到5%--15%時,一遇明火或高溫物體,甚至開關電燈時所產生的電火花,都可引起門窗緊閉的房間發生爆炸。
為保證使用安全,城市燃氣內添加臭劑(通常為四氫噻吩 ),臭劑量15~20mg/Nm³,保證天然氣在空氣中濃度達到1%時即可聞到。
3、熱值
單位體積天然氣完全燃燒可放出的熱量稱為天然氣的熱值,單位KJ/Nm³。
熱值分高熱值和低熱值兩種。
天然氣的高熱值在數值上大于低熱值,區別是高熱值指煙氣中所含水蒸氣以冷凝狀態所釋放的汽化潛熱。
天然氣燃值:
(1)、氣田氣 熱值一般為 34.69MJ/Nm3 (8300 KCal /Nm3)
(2)、油田伴生氣 熱值一般為45.47MJ/Nm3 (10878 KCal /Nm3)
(3)、凝析氣田氣 熱值一般為48.36MJ/Nm3 (11569 KCal /Nm3)
(4)、煤層氣 熱值一般為 36.37MJ/Nm3 (8700 KCal /Nm3)
(5)、礦井氣 熱值一般為 18.84MJ/Nm3 (4500 KCal /Nm3)
4、著火溫度
指燃氣與空氣的混合物開始進行燃燒反應的自燃的最低溫度。甲烷著火溫度為540 ℃。
5、燃燒速度
垂直于燃燒焰面,火焰向未燃燒氣體方向傳播的速度叫做燃燒速度。甲烷最大燃燒速度為0.38米/秒。
四、天然氣的儲存與運輸
1、管道輸送
天然氣在常溫下不能液化,通常保持在一定壓力下采用管道輸送。城市間天然氣管道輸送造價較高,通常需要較大規模用氣量才可能實施長輸管道工程。城市內天然氣通常全部采用管道輸送至各用戶。
2、CNG(壓縮天然氣)
將天然氣壓縮到20MPa,壓縮后體積縮小約220倍,采用氣瓶車運輸至城市門站減壓供給城市用氣,或壓縮后供給CNG汽車作為燃料。
CNG儲存效率較高,但是由于壓力很高,需多級壓縮,耗能較高,同時氣瓶金屬耗量非常大,因此CNG汽車運輸效率很低,因此通常為近距離小規模運輸。一般為200公里,最大400公里。
3、LNG(液化天然氣)
將天然氣深度冷凍,通常約-162℃(天然氣的沸點溫度),此時液化后的天然氣體積約縮小約600多倍,采用低溫槽車(國際間采用低溫槽船)運輸至城市氣化站氣化為常溫天然氣供給城市用氣。
LNG儲存溫度很低,儲存壓力略高于常壓,儲存效率高,單位體積運輸費用較低。