第一节 燃气的特性及类别
一、燃气（气体燃料）的特性
与固体燃料、液体燃料相比，燃气具有燃烧充分、效率高、便于输送等优点。1、可燃性
在加温受热的条件下，与空气中的氧气发生剧烈氧化反应而燃烧，并产生一定的热量。
（1）燃点（着火点）：可燃物质加温受热并点燃后，所放出的燃烧热能加热该物质并维持燃烧的继续。此时加温该物质所需的最低温度，称为该物质的燃点。燃点越低，则…
（2）热值：1立方米燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值。2、爆炸性
燃气与空气的混合物在一定条件下会发生爆炸。3、有毒性（部分燃气）
人体吸入某些气体后，会导致窒息、腐蚀器官、致癌等后果，称为有毒气体。
二、燃气的类别：
燃气的构成：可燃组分与不可燃组分的混合气体。
燃气的种类：天然气、人工燃气、液化石油气和生物质燃气。（一）天然气
1、常规天然气 、非常规天然气
常规天然气主要有气田气、石油伴生气、凝析气田气
非常规天然气通常指页岩气、煤层气、煤矿矿井气、天然气水合物 （二）人工燃气（manufactured gas）1、固体燃料干馏煤气
利用焦炉、连续式直立炉和立箱炉等对煤进行干馏所获得的煤气。低热值一般为16700KJ/Nm3。
第一节 城市燃气分类
2、固体燃料气化煤气
高压气化煤气：2.0~3.0MPa的压力下，以煤作原料采用纯氧和水蒸气为气化
剂，可获得高压蒸气氧鼓风煤气，也叫高压气化煤气。主要组成为氢和含量较高的甲烷，低热值一般为15100KJ/Nm3。
水煤气：高温条件下，固体燃料与水蒸气反应。主要成分为一氧化碳和氢，煤气低热值一般为10500KJ/Nm3。
发生炉煤气：固体燃料与空气、水蒸气反应。主要成分CO、氢气、氮气等。低热值一般为5400KJ/Nm3。
煤制代用天然气：煤经过加压气化、分离、净化、甲烷化等过程，生产以甲
烷为主要成分的代用天然气或称人工合成天然气（SNG）
3、油制气
利用重油制取的城市燃气。分重油蓄热热裂解气、重油蓄热催化裂解气。重油蓄热热裂解气以甲烷、乙烯和丙稀为主，发热值41900KJ/Nm3；重油蓄热催化裂解气中氢含量最多，也含有甲烷和一氧化碳，发热值17600～20900 KJ /Nm3
（三）液态燃气
1、液化石油气（LPG）
开采、炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分C3、 C4碳氢化合物。占7％～8％。
主要组成为C3（丙烷、丙稀）、C4（丁烷、丁烯）。发热值为92100～121400KJ/Nm3。2、轻烃燃气
开采、炼制石油过程中，作为副产品而获得的一部分C5、 C6碳氢化合物。蒸汽压小，露点高，供应受限制。
（四）生物质燃气
利用物理化学转化技术，将生物质通过热解或气化转化为燃气；
采用生物化学转化技术，经过微生物的厌氧发酵，将生物质转化为燃气（沼气）。主要组成为甲烷占60％，二氧化碳约35％。发热值为20900KJ/Nm3。
第二节 城市燃气发展史
人类社会发展至今，燃料的应用经历了植物燃料、固体燃料、液体燃料、气体燃料四个阶段。
气体燃料的发展又明显地随着社会经济的发展而发展，随着工业技术的进步而进步，并不断向高层次发展。从煤气的供应开始，过渡到液化石油气，最终实现天然气大管网供气是世界性的气体燃料发展的途径。
（四） 燃气输配技术课题
燃气负荷预测：不同用户用气负荷规律性研究，用气负荷的时间特性及叠加效果，储气调峰及调度手段；
输气系统网络及调峰：输气网络的输气与储气能力优化，输气管网模拟仿真及应用，地下储气库及储气设施的模拟分析、运行优化；
城市分配管网：水力工况分析、可靠性评价，优化设计、优化运行调度，地下管网故障诊断及查找；
燃气安全技术：CNG、LNG的安全应用及管理；输配气系统的风险评估与安全管理。
燃气输配领域节能减排技术。
1. 临界参数、对比参数
（1）临界温度定义：任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可以使气体压缩成液态的这个极限温度称为该气体的临界温度。
当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力称为临界压力，此时状态称为临界状态。
气体临界状态下的温度、压力、密度分别称为临界温度、临界压力、临界密度。
（3）对比参数：
气体的压力、温度、密度与其临界压力、临界温度和临界密度之比称为气体的对比压力、对比温度和对比密度。实际气体状态方程：
当燃气压力不太高（低于1MPa）、温度不太低时，在工程上可作为理想气体。当压力很高（天然气长输管线中）、温度很低时，用理想气体状态方程引起的误差很大。引入压缩因子Z，得到实际气体状态方程。 Pv=ZRT
四、混合液体的蒸汽压
（3）相平衡常数
一定温度下，各纯组分的蒸汽压与混合液体总蒸汽压之比为常数。且等于气相中分子成分与液相分子成分之比。
液化石油气蒸汽压：取决于温度和各组分所占比例，使用过程中，总是先蒸发出较多的丙烷。随着各组分成分的改变，蒸汽压下降，当蒸汽压小于大气压时，形成残液。
混合液体的蒸汽压定义：一定温度下，密闭容器中气、液相达到动态平衡时气体的压力。
（1）道尔顿定律：混合液体的蒸汽压等于各组分蒸汽分压之和。
（2）拉乌尔定律：一定温度下，当液体与蒸汽处于平衡状态时，混合液体上方各组分的蒸汽分压等于此纯组分的蒸汽压乘以其在混合液体中的分子成分。
五、沸点、露点
（1）定义：
沸点：一定压力下，液体沸腾时的温度。
露点：一定压力下，蒸汽出现凝结时的温度，此时的蒸汽为饱和蒸汽。（3）液化气混空气的露点
气态液化石油气掺混空气前后露点的变化：
因为露点与压力有关，通过降低压力，可使露点降低。
当气态液化气采用管道输送时，使空气与其混合成非爆炸性气体，使其分压力低于管道输送压力，降低露点。
在输送气态液化气时，应确保环境最低温度高于输送压力下的露点温度。
六、液态液化石油气的容积膨胀
（1）容积膨胀系数：
液体碳氢化合物的容积膨胀系数很大，约比水大16倍。在灌装时须考虑由温度变化引起的容积增大，留出必要的气相空间。
七、爆炸极限
（1）定义
可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。
在这种混合物中当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸气体时的含量称为燃气的爆炸下限；
而当燃气含量增加到不能形成爆炸气体时的含量称为爆炸上限。
8. 其他性质
动力粘度 ：为两个相邻层的流体间速度梯度为1时，作用在单位面积上的摩擦力。
气化潜热：单位质量的液体变成与其处于平衡状态的蒸汽所吸收的热量，称为
该液体的气化潜热。影响因素：P、T
第四节 城市燃气的质量要求
3、城市燃气的加臭
城市燃气是具有一定毒性的爆炸性气体，又是在压力下输送和使用的。因此，当发生漏气时能及时被人们发觉进而消除漏气是很有必有的。 要求对没有臭味的燃气加臭。
有毒燃气：使有毒燃气在达到允许有害浓度之前应能察觉。 无毒燃气：在相当于爆炸下限20％的浓度时，应能察觉。
第一节 城市燃气需用量
在进行城市燃气系统设计时，首先要确定燃气需用量（用气负荷），即年用气量。这是确定（1）气源规模；（2）管网通过能力；（3）站场设备供应能力；（4）储气能力的基础数据。取决于供气对象（用户类别）、用户数量、用气量指标（定额）。
一、供气对象
主要包括：居民用户、商业用户、采暖空调用户、天然气汽车；工业用户和燃气发电等。
其中前两者是城市的基本用户。
天然气作为清洁能源及资源类能源，国家制定了指导性利用政策。（见附件）实例：长沙市供气原则
（1）优先供应具有气化条件的居民用户；
（2）积极发展公共建筑用户，尤其是燃煤和燃非洁净燃料污染较大的公建用户；
（3）积极供应各类工业用户，尤其是污染型工业用户的气代油和气代煤工作；（4）积极供应大中型公建（如宾馆、商场、写字楼等）的直燃机组用气；（5）适当供应CNG燃料汽车用气。
第四节 燃气输配系统的供需平衡
一、平衡方法
（一）常用平衡方法1、平衡月不均匀用气（1）调整气田产量（2）地下库储气
天然气的季节性调峰通常由上游供气方解决。
第三章 长输管线系统
一、井场集输管网系统（集气站）
在各气井的附近直接设立单独的天然气净化、计量、和压力调节点，经环形放射状或直线形输气系统汇集，送入矿场压气站或天然气处理厂。作用：气田处汇集天然气。
构成：集气管、油尘捕采器、调压器、计量装置。
二、净化处理厂
当天然气中硫化氢、二氧化碳、凝析油的含量和含水量超过管道输气规定的标准时，需设置天然气净化处理厂进行处理。作用：1、干燥（防水化物），吸收法（二甘醇）；2、清除H2S等，干法（Fe(OH)3），湿法（胺基丙醇）；3、加臭三、输气站
输气首站（Gas Transmission First Station）
保持输气压力平稳，对燃气压力进行自动调节、计量以及除去燃气中的液滴和机械杂质。当输气管线采用清管工艺时，在站内设置清管球发射装置。
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