[學習]天然氣系統(tǒng)運行基礎知識

1、天然氣系統(tǒng)運行基礎知識,一、概述,天然氣是以氣態(tài)存在的比較輕的烴類。是無色，有刺激性氣味的易燃易爆的氣體。隨著國際社會對環(huán)境保護的重視，天然氣這種潔凈、高效的能源將會發(fā)揮越來越重要的作用。,二、天然氣的組成,天然氣主要由烷烴組成，其分子通式為CnH2n+2，其中甲烷占主要地位，其次是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，還含有少量的其它烴類，如烯烴、環(huán)烷烴，但含量極少。另外，還可能含有H2S、CO2、H2O等化合物。,三、天然氣組成的表示方法,體

2、積表示法：天然氣中i組分的體積百分率是指i組分的體積占總體積的百分比。即 Xvi=(Vi/V)·100% 其中 Xvi—體積百分率 Vi—i組分的體積 V—天然氣的總體積 重量表示法：天然氣中i組分的重量百分率是指i組分的重量占總體積的百分比。即 XGi=(Gi/G) ·100% 其中 XGi—重量百分率 Gi—i組分的重量 G—天然氣的總

3、重量,四、天然氣的分類,1、按礦藏特點分可分為氣田氣、油田伴生氣和凝析氣田氣。氣田氣：氣井采出來的氣主要是甲烷，重組分極少。油田伴生氣：油井里出來的氣。凝析氣田氣：有凝析輕烴凝結下來的氣田氣,2、按組成分可分為干氣、濕氣、貧氣、富氣、酸性天然氣和潔氣。干氣：每一標準立方米天然氣中，C5（戊烷）以上重烴液體含量低于13.5cm3的天然氣。濕氣：每一標準立方米天然氣中，C5（戊烷）以上重烴液體含量高于13.5cm3的天然氣。

4、貧氣：每一標準立方米天然氣中，C3（丙烷）以上烴類液體含量低于94cm3的天然氣。富氣：每一標準立方米天然氣中，C3（丙烷）以上烴類液體含量高于94cm3的天然氣。,五、天然氣的物理性質,1、密度：單位體積的物質質量稱為密度。 氣體的相對密度一般指標準狀態(tài)下氣體密度與空氣密度之比。 天然氣的密度常以kg/m3來表示。在標準狀態(tài)下（0℃，1大氣壓下），天然氣的密度主要與組成有關，一般在0.7－0.9之間，重組分含量愈多密度

5、越大。,2、分子量 單體烴的分子量可根據(jù)該烴的分子式求得，如CH4為16、C2H6為30等。天然氣的分子量一般以平均分子量表示，用公式表示為 　nM=∑xi·Mi xi—指氣體組分的摩爾分率 　i=1,3、閃點：一定溫度下，可燃液體的蒸氣與空氣形成可燃性氣體。這種氣體與火焰接觸時能閃出火花但隨即熄滅，這種瞬間燃燒的過程稱為閃燃；發(fā)生閃燃時的最低溫度，叫閃點。 4、燃點：是指物質在規(guī)定條件下

6、加熱到能被外部火源引燃，并連續(xù)燃燒不少于5秒鐘時的最低溫度。 天然氣的閃點及燃點都很低，因此，天然氣是一種易燃品。,5、爆炸極限　　　當可燃氣體與空氣的混合物中，可燃氣體的濃度處于在一定的范圍內時，用外界火源去引燃油氣混合物時，會發(fā)生閃火或爆炸現(xiàn)象，這個濃度范圍稱為爆炸極限。其下限濃度稱為爆炸下限，上限濃度則稱為爆炸上限。CH4的爆炸極限為5－15%，因此，天然氣是一種易爆物。,6、露點,1、水露點：在一定壓力下，天然氣冷卻

7、到析出第一滴水時的溫度。天然氣輸送時要求水露點比輸送管段的最低地溫低5℃。 2、烴露點：在一定壓力下，天然氣冷卻到析出第一滴液態(tài)烴時的溫度。天然氣輸送時同樣要求烴露點比輸送管段的最低地溫低5℃。,六、天然氣的燃燒,用于驅動發(fā)電機的燃氣引擎是以天然氣作為燃料的，因此天然氣燃燒時釋放出的熱量的多少決定了燃氣輪機工作效率的高低。衡量熱量多少的指標主要有熱值、華白指數(shù)等等。這里以熱值為例展開討論。,1、熱值的定義 燃燒

8、一定體積或質量的燃氣所能放出的熱量稱為燃氣的發(fā)熱量，也稱為燃氣的熱值。 其常用單位有: 千卡/標準立方（kcal/Nm3） 千焦耳/標準立方米（KJ/Nm3） 兆卡/標準立方米（Mcal/Nm3） 兆焦爾/標準立方米（MJ/N

9、m3）,2、熱值的分類,燃料熱值有高位熱值與低位熱值兩種。 高位熱值：是指燃料在完全燃燒時釋放出來的全部熱量，即在燃燒生成物中的水蒸汽凝結成水時的發(fā)熱量，也稱毛熱。    低位熱值：是指燃料完全燃燒，其燃燒產物中的水蒸汽以氣態(tài)存在時的發(fā)熱量，也稱凈熱。高位熱值與低位熱值的區(qū)別，在于燃料燃燒產物中的水呈液態(tài)還是氣態(tài)，水呈液態(tài)是高位熱值，水呈氣態(tài)是低位熱值。因此可得到： 高位熱值—低位熱值=燃燒產

10、生的水蒸氣冷凝成水釋 放的汽化潛熱,3、熱值的計算,天然氣是在一種多組分的氣態(tài)混合物，因此其熱值應根據(jù)其中各組分的含量及其對應熱值計算得到 。,,天然氣的熱值為： Q=∑Xi·Qi其中：Xi——天然氣中各組分的體積分數(shù)（或摩爾分數(shù)） Qi——天然氣中個組分的燃燒熱值,七、天然氣配送系統(tǒng),天然氣用于燃氣輪機發(fā)電，對氣質和進氣壓力有

11、特定要求。天然氣的凈化及調壓系統(tǒng)通常可概括為下列流程： 來氣——計量——凈化——減壓——定壓,1、計量系統(tǒng),在進入燃氣輪機之前，應對天然氣進行準確計量，便于對能源消耗的統(tǒng)計。天然氣計量常用的流量計為孔板流量計或旋進旋渦流量計。 孔板流量計又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。具有結構簡單，維修方便，性能穩(wěn)定，使用可靠

12、等特點。,,,當充滿管道的流體流經孔板時,將產生局部收縮,流束集中,流速增加,靜壓力降低,于是在孔板前后產生一個靜壓力差,該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關系,流量越大,壓力差就越大. 差壓信號傳送給差壓變送器,轉換成模擬信號輸出,遠轉給流量計算儀,實現(xiàn)流體流量的計量。,2、凈化,天然氣中如果含有過量的固體粉塵或顆粒，不及時除去而進入燃氣引擎，不僅降低了燃燒效率，而且會造成噴嘴堵塞和積碳，損壞燃機燃料噴嘴。因此在進燃氣發(fā)電機前要配備凈化裝

13、置。 凈化系統(tǒng)設備分為兩類，一類為精細過濾器，對1微米以上固體微料脫除效率可達99.9%； 另一類為旋風分離除塵，分離精度為10微米。,3、定壓及減壓,從天然氣增壓裝置輸出的天然氣壓力較高，應通過定壓裝置將壓力降低到合適的范圍內，防止天然氣供氣管網(wǎng)的壓力波動影響燃機效率和壽命。常用的定壓裝置為定壓閥。 在進入燃氣輪機之前還要對天然氣進行進一步減壓，確保燃燒壓力在合適的范圍

14、內。常用的減壓裝置為減壓閥。,八、常見故障及排除方法,九、安全運行注意事項,1、開停工注意事項 試壓嚴密 吹掃徹底 置換充分 隔離恰當（停工）,2、生產運行注意事項 注重大局、及時協(xié)調 按時巡檢、防止凍堵 力求平穩(wěn)、操作果斷 小心排空、保證通風,3、安全附件管理（1）壓力表：正確選擇量程（運行壓力在量程的1/3－2/3之間）按期校驗（半年一次）（2）安全閥定壓合適：校驗開啟壓力小于設計壓力按期