天然气基础知识大全.docx

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天然气基础知识大全

天然气基础知识大全

一、天然气介绍

天然气是指埋藏在地下的可燃气体，主要成分为甲烷（CH4）。

天然气形式主要有四种。

气田气

由气井采出的可燃气体称为纯天然气或气田气。

它的主要成分是甲烷（CH4），约占90%以上，此外还含有少量的乙烷（C2H6），丙烷（C3H8），硫化氢（H2S）,一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2）等，热值约为38MJ/Nm³。

凝析气田气

凝析气田气是指在开采过程中有较多C5及C5以上的石油轻烃馏分可凝析出来，但是没有较重的原油同时采出的天然气。

其主要成分除含有大量的甲烷（CH4）外，还含有2%-5%的C5及C5以上碳氢化合物，热值约46MJ/Nm³。

石油伴生气

石油伴生气是指在开采过程中与液体石油一起开采出来的天然气，是采油时的副产品。

它的主要成分也是甲烷，约占70%-80%左右，还含有一些其它烷烃类，以及CO2，H2，N2等。

热值约为42MJ/Nm³。

煤矿矿井气

煤矿矿井气是指从井下煤层中抽出的煤矿矿井气，是采煤的副产品。

实际上它是煤层气与空气的混合气。

其主要成分是甲烷（CH4）和氮气（N2），此外还含有O2和CO等。

值得注意的是，矿井气只有当CH4含量在40%以上才能作为燃气供应，CH4体积组分在40%—50%时，矿井气热值约为17MJ/Nm³。

另外，天然气除了常规的气态形式存在于管道当中外，还可以经过加工，变成LNG和CNG。

LNG

当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，缩写为LNG）。

LNG无色.无味.无毒且无腐蚀性，天然气液化是一个低温过程，在温度不超过临界温度（-82摄氏度），对气体进行加压0.1MPa以上，液化后其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右，热值为52MMBtu/t，（百万英热单位/吨）（1MMBtu=2.52×108cal）。

CNG

压缩天然气（CompressedNaturalGas,简称CNG）是天然气加压（超过3,600磅/平方英寸）到20-25MPa，再经过高压深度脱水并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。

二、天然气的储存方式

（1）地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近。

与地面球罐等方式相比较，地下储气库具有以下优点：

储存量大，机动性强，调峰范围广；经济合理，虽然造价高，但是经久耐用，使用年限长达30～50年或更长；安全系数大，安全性远远高于地面设施。

（2）天然气储存方式主要有压缩天然气（CNG：

15Pa～20MPa）.液化天然气（LNG：

沸点-162℃）和吸附天然气（ANG）；CNG是目前车用天然气燃料的主要储存方式，缺点是储气瓶重量重.占用体积大；与液体燃料相比，天然气体积能量密度低，20MPa压力下的CNG燃料仅相当于汽油能量密度的30％。

（3）国际上天然气另一储存方式是液化天然气，LNG是对地质开采的天然气通过“三脱”净化处理.实施低温液体处理而成，液化后的体积仅是原气态体积的1／625，LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高，但LNG的生产成本相对较高，储存容器的绝热性要求高，这些是制约其发展的因素。

（4）吸附式储存天然气（ANG）技术是目前尚处研究阶段的一种天然气储存方式，它用多孔吸附剂填充在储存容器中，在中高压（3．5MPa左右）条件下，利用吸附刑对天然气高的吸附容量来增加天然气的储存密度。

ANG作为未来替代CNG的一项新技术将有广阔的发展前景，但由于技术上的不少难点还有持解决，故在目前还尚难进入实用化阶段。

三、常用燃料的热值

天然气热值根据产地不同，其热值也有所不同。

对于沧淄线，天然气热值约为35590KJ/Nm³，换成大卡约为8500大卡/立方。

Nm³为标准立方米，是在温度为0℃，压力为101325pa时的体积。

1卡路里的定义为将1克水在1大气压下提升1℃时所需要的热量。

1大卡=1000卡=1000卡路里=4186J=4.186KJ

各种常用燃料的热值：

天然气 Q=35590KJ/m³=8500大卡/m³

液化石油气 Q=41870KJ/Kg=10000大卡/m³

煤 Q=20834KJ/Kg=5000大卡/Kg

汽油 Q=43120KJ/Kg=10300大卡/Kg

柴油 Q=46050KJ/Kg=11000大卡/Kg

煤焦煤气 Q=17580KJ/m³=4200大卡/m³

水煤气 Q=11000KJ/m³=2600大卡/m³

重油 Q=9000—12000cal/m³

电 Q=3600KJ/度=860大卡/度

四、各种燃料之间的热值换算

例：

液化石油气天然气

****橡胶厂，是一个烧制浮漂的工厂。

原先使用的燃料为液化石油气（俗称液化气），每天用液化石油气600kg，每天工作11小时。

那么，换成天然气后，每天用气是多少立方？

设备小时流量是多少？

现在让我们来换算一下：

液化石油气的热值是41.9MJ/kg，也就是10000大卡/kg。

天然气的热值是35.6MJ/m³，也就是8500大卡/m³。

根据热量守恒，可知600kgx41.9MJ/kg=Vx35.6MJ/m³因此V=706m³.所以，该厂使用天然气作燃料后，每天用气量是706立方（理论核算值）。

如果11小时工作，则该厂设备小时流量Q=706/11=64.1m³/h。

例：

柴油 天然气

****厂天然气改造，原先用柴油做燃料，每天用300Kg柴油，每天工作24小时，如果换成天然气以后，用气量是多大？

现在让我们做一下计算：

根据热量守恒：

柴油的热值是11000大卡/kg，天然气的热值是8500大卡/m³，若改成天然气后用量是300KgX11000/8500=388m³，该厂每天工作24小时，但是加热设备实际每天加热时间10小时，则该设备的小时流量是388/10=38.8m³/h

例：

 电 天然气

****天然气改造，1台拉丝机用电加热一天24小时用电109度，问如果有5台拉丝机用气量是多大？

现在让我们换算一下：

1台拉丝机一天24小时用电109度，那么1台拉丝机一小时用电约4.54度。

1度是1kw/h,1度电产生的热量是1kwX3600s=3600KJ,1m³天然气的热值是35590KJ，那么1度电约=0.101m³天然气。

则1台拉丝机一小时用气约4.54X0.101=0.46立方，则5台拉丝机一小时用气量是0.46X5=2.3m³，5台拉丝机电加热部分一天用气量2.3X24=55.2m³（这个计算只是对拉丝机电加热部分做的计算）

五、不同单位间换算

相同量纲换算

1mmbtu

=1.055GJ

1Gallon

=3.7854升

1MJ

=239Kcarl

1Barrel

=42Gallon（美）

1Barrel

=158.9升

1立方米

=6.3Barrel

1立方米

=35.315立方尺

1方LNG（常压液态）

折600-630标方

1方LPG（液态）

折250标方

1方CNG（25MPa）

折250标方

1吨标准油

=1.454吨标煤

1海里

=1.852公里

1英里

=1.609公里

1盎司

=28.35克

1平方米

=10.764平方英尺

不同量纲折算

1MMBtu天然气

约24-29标方

1吨LNG

1300-1500标方

1吨LNG

51-53MMBtu

1吨汽油

1350-1400升

1吨柴油

1150-1200升

1吨原油

6.8-7.8桶

1立方米LNG（液态）

折0.42-0.46吨

1立方米天然气

折0.65-0.75公斤

1立方米LPG（气态）

折2.5公斤

1度电

折861大卡

1千克标准煤

折7000大卡

1千克轻油

折10300大卡

1千克标准油

折10180大卡

1千克重油

折10600大卡

1千克LPG

折11000大卡

1公斤LNG

折13000大卡

1吨LNG

折1.3吨原油

1吨LNG

折1.2吨重油

六、天然气燃料汽车与成品油燃料汽车比较

1、LNG与柴油比较

⑴经济性比较

以公交车为例，LNG燃料汽车在价格上比柴油车贵8万左右，但由于LNG和柴油保持一定的价差，车辆价格上价格差主要通过燃料费用来得到补偿。

LNG与柴油性能对比表

燃料

热值

密度

单位体积热值

柴油

43.54兆焦/千克

0.86千克/升

37.44兆焦/升

LNG

34.34

兆焦/标准立方米

0.742

千克/标准立方米

34.34

兆焦/标准立方米

对单位体积热值的比较,用LNG取代柴油，1标准立方米天然气相当于1.017升柴油，柴油车百公里消耗燃油27.5升,LNG燃料汽车百公里消耗天然气30标准立方米天然气。

柴油和LNG作为燃料经济效益比较表：

（以公交车日行驶300公里计算）

燃料

百公里耗量

行驶里程

单价

燃料成本

柴油

27.5升

300公里

7.23元/升

596元

LNG

30.0标准立方米

300公里

4.2元/标准立方米

378元

LNG燃料汽车与柴油车相比较每天燃料成本减少218元，按年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本7.6万，购车增加的8.0万元成本可以在运营1年半后收回，按公交车运营寿命为8年，8年内由燃料费用上得到的经济效益为61万元，因此采用LNG燃料汽车相对于柴油车大幅度的降低了车辆的运营成本，为公交公司创造较大的经济利益。

⑵续驶里程比较

LNG燃料汽车采用低温液态储存方式，能源密度较高，其液化比为1：

625，其配置375L车用LNG储气罐，储存量大约234标准立方米天然气，扣除LNG的蒸发量，在满载的情况下可以行驶700公里。

柴油车配置280升油箱，在满载的情况下可以行驶600公里，因此在续驶里程上LNG燃料汽车比柴油车要长些。

⑶车辆尾气污染物排放

汽车尾气排放是造成空气污染的主要原因之一，据统计汽车尾气排放占了空气污染源总量的40％以上，将汽车燃料由燃油改为天然气后，尾气污染将会明显减少。

2、CNG燃料汽车与汽油车的比较

下面将针对CNG燃料汽车和柴油汽车几个方面进行比较。

⑴经济性比较

以出租车为例，CNG燃料汽车与汽油的性能比较如下：

汽油与CNG性能对比表

燃料

热值

密度

单位体积热值

93#汽油

46.0兆焦/千克

0.725千克/升

33.35兆焦/升

CNG

34.34兆焦/标准立方米

0.742千克/标准立方米

34.34兆焦/标准立方米

对单位体积热值的比较,用CNG取代汽油，1标准立方米天然气相当于1.03升汽油，出租车百公里消耗燃油8升,LNG燃料汽车百公里消耗天然气7.76标准立方米天然气。

CNG和汽油作为燃料经济效益比较表：

（以出租车日行驶350公里计算）

燃料

百公里耗量

单价

日燃料成本

93#汽油

8升

7.37元/升

206元

CNG

8.16标准立方米

4.2元/标准立方米

119元

以CNG为燃料替代汽油每天燃料成本减少87元，按年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本3.0万，出租车改装仅仅需要除超过8500元，因此该车增加的5000元成本可以在运营3个月后收回，按出租车运营寿命为6年，6年内由燃料费用上得到的经济效益为18万元，因此采用CNG燃料汽车相对于柴油车大幅度的降低了车辆的运营成本