史上最全天然气基础知识介绍（一）

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（Liquefied Natural Gas，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(Compressed Natural Gas,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。

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。

二、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35590 KJ/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

三、 各种燃料之间的热值换算

项目种类	液化石油气Q=41870KJ/Kg	天然气Q=35590KJ/m³	柴油Q=46050KJ/Kg	煤Q=20834KJ/Kg
天然气	0.85	1	0.77	1.7
液化石油气	1	1.18	0.91	0.2
柴油	1.04	1.22	1	2.21
煤	0.65	0.76	0.45	1

    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600 kgx 41.9MJ/ 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=64.1 m³/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）