燃气分类


   燃气可分为天然气、液化石油气、人工煤气、沼气等。其中,天然气一般可分为气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层气、矿井气;人工煤气可分为固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、油制气等。国内作为城市燃气的有天然气、液化石油气、人工煤气。

   一、天然气


   天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性,主要成分以甲烷为主。天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物(从能量角度出发的狭义定义),主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。天然气是非常与煤炭、石油等能源相比,天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳仅为煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生,具有使用安全、热值高、洁净等优势。

   1、天然气的主要成分

   天然气的主要成分以饱和烃为主,主要是甲烷,乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多,庚烷以上含量极少。另外还有少量非烃类气体一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦(He)、氩(Ar)。

   2、天然气的沸点
   天然气中主要成分甲烷的沸点是-162.6oC,天然气的沸点是-162.49 oC。由于天然气的沸点很低,天然气很难被液化。天然气一般以气态储存和运输。

   小提示:沸点是指101,325Pa压力下液体沸腾时的温度。


   3、天然气的分类

   天然气一般可分为五种:

   ①纯天然气:从地下开采出来的气田气为纯天然气;
   ②石油伴生气:伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气;
   ③矿井瓦斯:开采煤炭时采集的矿井气;
   ④煤层气:从井下煤层抽出的矿井气;
   ⑤凝析气田气:含石油轻质馏分的气体。

   4、天然气的用途

   天然气作为一种清洁的能源,被广泛应用于社会的各行各业:

   主要可用于发电,以天然气燃料的燃气轮机电厂的废物排放量大大低于燃煤与燃油电厂,而且发电效率高,建设成本低,建设速度快;另外,燃气轮机启停速度快,调峰能力强,耗水量少,占地省。


   天然气也可用作化工原料。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。


   天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷,也可用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业,还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。


   天然气汽车的废气排放量大大低于汽油、柴油发动机汽车,不积碳,不磨损,运营费用低,是一种环保型汽车。

   5、液化天然气(LNG)
   天然气在1标准大气压下,冷却至约-162℃时,天然气由气态转变成液态,称为液化天然气(Liquefied Natural Gas,缩写为LNG)。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,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。

   6、压缩天然气(CNG)
   压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压到20MPa (超过3,600磅/平方英寸)以上并以气态储存在容器中。CNG与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料使用,以CNG为燃料的车辆叫做NGV(Natural Gas Vehicle)。


   二、液化石油气(LPG)  

   液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是以凝析气田气、石油伴生气或炼厂气为原料,经加工而得的可燃物。主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。此外尚有少量戊烷及其它杂质。气态液化石油气热值为93MJ/Nm3左右;液态液化石油气热值为46MJ/Nm3左右。
     
 1、液化石油气的特性
 (1)易挥发性
  钢瓶内的液化石油气,若以液体状态流出,则会变成约250~300倍的气体而扩散。
 (2)气体状态的比重大
  液化石油气的气体比空气重1.5~2.0倍。在空气中象水一样,流向低洼处而存滞下来,可随风吹散。
 (3)火焰颜色
  液化石油气正常燃烧时是浅蓝色的无烟火焰。若火焰发黄有烟,说明一次空气量不足。此时液化石油气没有完全燃烧,燃烧生成的一氧化碳会使人中毒。所以,使用液化石油气时必须注意调节进气量,观察火焰的颜色。
 (4)溶解性
  液化石油气会使橡胶软化,使石油产品溶解。所以软管要求用特制的耐油胶管,不能使用一般胶管。
 (5)燃烧产物
 液化石油气燃烧后产生大量的二氧化碳和水蒸气。燃烧不充分时产生有毒的一氧化碳。所以在燃气具使用时要保证适当的通风换气。
 (6)易燃易爆性
  液化石油气的爆炸极限约为1.5~9.5%,泄漏时较容易达到下限浓度,容易引起爆燃、爆炸。
 (7)汽化潜热较大
  液化石油气的汽化潜热较大,气化时吸收大量热量,液态接触到皮肤容易引起冻伤。所以,工作时要穿好工作服、做好劳动保护。
  2、液化石油气的危险特性
 (1)易燃
 液化石油气液体为甲A类火灾危险性液体,液化石油气气体为甲类火灾危险性气体。该物质闪点低,极易燃,在空气中只需要很小的点火能量(约0.4J,即鞋钉与地面摩擦所产生的能量)即可被引燃。一经点燃,将产生迅猛的混合燃烧。
 (2)易爆
 丙烷、丁烷的气体与空气混合物的爆炸下限均较低,在2%左右,发生爆炸的危险性最大。另外,1m3的液化石油气液体可气化为约250 m3的液化石油气气体,这些气体若扩散到大气中,又可形成2500~12500 m3的爆炸性混合气体,如果遇到火源,将在较大空间内发生强烈的爆炸,爆炸速度可达到2000~3000m/s。
(3)易蒸发
液化石油气液体,属于液化烃,它的沸点很低,在常温下具有较大的蒸气压,容易通过蒸发产生引起燃烧所需的最低限度的蒸气量,从而增大了火灾危险性。
此外,液化石油气液体的蒸气压,随温度上升时增加得很快,例如,当温度从15℃上升到50℃时,纯液化丙烷的蒸气压从740kpa增加到了1760kpa,大大超出一般可燃液体的增长速度。这就要求保证储罐、钢瓶具有合理的充装系数,严禁超量充装。否则,当气温突变、急剧上升时,有可能发生设备胀裂和物料泄漏事故。
(4)易泄漏、扩散
 液化石油气的装卸、储运作业都是在压力状态下进行的,加之上述物质具有粘度小、易流淌的特点,在生产过程中,容易发生泄漏事故。液化石油气一旦泄漏,在环境温度下,将迅速气化、体积急剧膨胀、与空气混合、向周围扩散,遇明火爆炸。
(5)易积聚
 液化石油气气体比重比空气大,容易滞留在地表、水沟、下水道、电缆沟及凹坑低洼处,并贴着地面沿下风向扩散到远处,延绵不断,往往在预想不到的地方遇火而引起大面积的爆炸或火灾事故。
(6)易产生静电
 液化石油气在管道、泵、阀门等设备内流动时,易产生和积聚静电。液化石油气气体发生小孔径喷射时,因流速极快,可以产生高电位静电。特别是当气体中含有其他微粒物质时,其静电危险性更大。静电放电是导致火灾爆炸事故的一个重要原因。
(7)受热易膨胀
 液化石油气的膨胀系数很大。在15℃时,液化丙烷和液化丁烷的体积膨胀系数分别是水的16和11倍。因此,如果容器或者管道内的该类液体盛装的过多,在温度升高到一定程度时,就有可能因液体膨胀造成设备破裂和液体泄漏,进而引发火灾爆炸事故。
(8)杂质的危害
 液化石油气中常含有硫化氢及水分等杂质,这些杂质对储罐、管道产生腐蚀作用,降低储罐、管道的安全性能,埋下事故隐患。
(9)毒性
 液化石油气虽然属于微毒类物质,但当空气中液化石油气的浓度较高时,仍可能使暴露人员出现头晕、头痛、嗜睡、恶心、呕吐等症状,尤其在H2S含量超标时,除表现为麻醉、昏迷状态外甚至发生意识丧
失,以致死亡。

 3、液化石油气的运输
液化石油气的运输可分为管道运输、铁路罐车运输和汽车槽车运输以及槽船运输等。

 4、液化石油气的供应形式
液化石油气可通过瓶装供应方式、管道供应方式等方式进行供应。其中提供给用户也有两种方式:方式一,液化气通过自然气化或强制气化后通过管道供应用户;方式二,液化气经强制气化并与空气混全后通过管道供应用户。

  三、人工燃气
  人工燃气又分为煤制气和油制气两种。
  1、煤制气
  气化煤气:将其原料煤或焦碳放入工业炉(发生炉、水煤气炉等)里燃烧,并通入空气、水蒸气,使其生成以一氧化碳和氢为主的可燃气体。
 干馏煤气:把煤放在工业炉(焦炉和武德炉等)里隔绝空气加热,使之煤发生物理化学变化的过程叫干馏。加热后提出可燃气经净化处理还可得到焦油、氨、粗苯等化工产品,炉内存有的是焦碳。
  2、油制气
  重油制气:也可称油制气,将原料重油放入工业炉内经压力、温度及催化剂的作用,重油即裂解,生成可燃气体,副产品有粗苯和碱渣等。
   
 四、沼气(生物气)  
 沼气各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵,在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体,亦称生物
气。其主要由甲烷和二氧化碳,还有少量氮和一氧化碳。热值约为22MJ/Nm3。

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