天然气知识

一、天然气

天然气是指动、植物遗体通过生物、化学及地质变化作用，在不同条件下生成、转移，并在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。其主要成分是饱和烃，以甲烷为主，乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多，也含有少量非烃类气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦、氩等。

1.    密度和相对密度

常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3，相对密度为0.5548。

天然气的密度一般为0.75 kg/m3～0.8kg/m3，相对密度一般为0.58～0.62。

2.    着火温度    甲烷的着火温度为540℃。

3.    燃烧温度

甲烷的理论燃烧温度为1970℃。

天然气的理论燃烧温度可达到2030℃。

4.    爆炸极限

可燃气体和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混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸下限，而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。

表2为常见几种气体的热值表和爆炸极限。其中热值是在273.15K、101325Pa条件下测定，其爆炸极限是在293.15K、101325Pa条件下测定。

 表2  常见可燃气体的热值和爆炸极限

 由于天然气的组分不同，爆炸极限存在差异。大庆石油伴生气是4.2%～14.2%、大港石油伴生气是4.4%～14.2%。通常将甲烷的爆炸极限视为天然气爆炸极限，因此天然气的爆炸极限约为5%～15%。

 二、压缩天然气

压缩天然气（Compressed Natural Gas 简称CNG）通常是指经净化后压缩到20MPa～25MPa的天然气。

CNG的用途：压缩天然气在20MPa时体积约为标准状态下同质量天然气的1/200。由于CNG生产工艺、技术、设备比较简单，运输装卸方便，而且在环境保护方面有明显优势，因此是值得大力推行的车用燃料及城镇居民用气。

CNG的特点：CNG作为一种理想的车用替代能源，其应用技术比较成熟。它具有成本低、效益高、污染少及使用安全便捷等特点，CNG作为城镇居民的替代气源，具有便携的特点，尤其在难觅优质民用燃料的城镇应用尤为显著。

 三、液化天然气

天然气在常压下，当冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG）。LNG 的主要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，几乎不含二氧化碳和硫化物，且无色、无味、无毒。

LNG的密度取决于其组分和温度，通常在430 kg／m3～470 kg／m3之间，但是在某些情况下可高达520kg／m3。密度随温度的变化梯度约为1．35 kg／（m3·℃）。LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600。

  5.    爆炸极限

由于液化石油气的组分比例不同，爆炸极限存在差异。大庆液化石油气是1.7%～9.7%，北京液化石油气是1.6%～9.7%。通常所采用的液化石油气的爆炸极限是1.5%～9.5%。

 四、人工煤气

由固体燃料（煤、焦炭等）或液体燃料（重油等）经干馏、汽化或裂解等过程所制得的气体，统称为人工煤气（或人工燃气）。人工煤气的主要成分为烷烃、烯烃、芳烃、一氧化碳和氢等可燃气体，并含有少量的二氧化碳和氮等不可燃气体。人工燃气中含有无色、无味、有剧毒的一氧化碳，尽管在城镇燃气质量要求中限制了一氧化碳的含量，但出现泄漏时，会导致中毒。

1.    密度

焦炉煤气主要由碳氢化合物和氢气组成，常压下焦炉煤气密度为0.4686 kg/m3，相对密度为0.3623。

2.    着火温度

焦炉煤气的着火温度为600℃-650℃。

3.    燃烧温度

焦炉煤气的理论燃烧温度为1998℃。

4.    热值

焦炉煤气其低热值为17.9MJ/m3。

5.    爆炸极限

主要人工煤气的爆炸极限如表1.2.6所示。

表1.2.6 主要人工煤气的爆炸极限