燃气工程教学PPT绪论.ppt
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1、2024/5/3,1,燃气的种类,燃气是指可以作为燃料的气体,即气体燃料。可燃成分包括H2,CO,甲烷及烃类;不可燃成分包括CO2,N2等。按照其来源及生产方式可分为四大类:天然气人工燃气液化石油气生物气(人工沼气)天然气,人工燃气,液化石油气可作为城镇燃气气源。,2024/5/3,2,可燃冰:天然气水合物是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的笼形结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。它可用mCH4nH2O来表示,m代表水合物中的气体分子,n为水合指数它主要由水分子和烃类气体分子组成。CH4、C2
2、H6、C3H8、C4H10等烃类以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成可燃冰的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过99%的可燃冰通常称为甲烷水合物。,2024/5/3,3,(二)天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate),天然气水合物又称笼形包合物,俗称“可燃冰”。是天然气与水在一定条件下形成的类似冰的、笼形结晶化合物,遇火即可燃烧。,2024/5/3,4,天然气定义:广义的天然气是指埋藏于底层中自然形成的气体。而人们长期以来通用的“天然气”的定义,是从能量角度出发的狭义定义,是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物,即以甲烷为
3、主的气态化石燃料。天然气成分:天然气是一种多组分的混合气体,主要成分是低分子量烷烃,还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气等。天然气分类:按矿藏特点分 气田气(纯天然气),石油伴生气,凝析气田气。,2024/5/3,5,天然气的净化:可分为脱除凝析油、脱水、脱硫。凝析油是很好的化工燃料,应从天然气中分离出来加以利用。少数天然气中含有硫化氢气体,如不对天然气进行处理,则可能会造成硫化氢中毒,所以要脱硫。水分还会与酸性成分作用腐蚀管道和设施,必须脱水处理。净化过程一般与脱除物的回收结合在一起。天然气净化目的:为了使热值提高,除去有毒气体,充分利用燃料。,2024/5/3,6,煤层气:俗称“瓦斯”,其主要
4、成分是CH4,还含有CO2,H2 及少量O2 CO N2 和硫化氢等气体。与煤炭伴生。矿井气:是煤层气和空气混合后形成的气体。主要成分是CH4 和N2,O2,CO2 等。沼气:即生物气,主要可燃成分是甲烷,还含有氨气,氮气和CO2。煤气成分:煤气的主要成分是CO、氢和烷烃、烯烃、芳烃等。,2024/5/3,7,燃气的基本性质,燃气一般为多组成混合物,其中可燃成分有:碳氢化合物(烃类如甲烷,乙烷,乙烯,丙烷,丙烯等),氢气,一氧化碳等;不可燃成分有CO2,N2,O2等。,2024/5/3,8,(四)天然气的液化,天然气液化的过程实质上就是通过换热不断取走天然气的热量,使其液化。天然气液化的过程属
5、于深度制冷,因此,天然气在液化前必须净化,脱除深冷过程中可能固化的物质。净化后的天然气,其主要成分为甲烷。,2024/5/3,9,(二)人工煤气的净化,净化的目的:(1)降低温度(2)脱除水分(3)脱除其中的有害杂质(4)回收有价值的副产品,2024/5/3,10,煤气的净化与副产品的回收工艺,煤气的净化是指将粗煤气中的苯族烃,焦油,氨,硫化氢及粉尘和凝析油脱除,以防止堵塞腐蚀管道设施,保证煤气的正常输送和使用。煤气的净化与副产品的回收工艺,主要由鼓风冷凝、焦油雾的脱除、氨的脱除与回收、萘的脱除与粗苯的回收以及硫化氢的脱除等部分组成。,2024/5/3,11,(二)液化石油气的净化,液化石油气
6、的主要成分是C3、C4。将甲烷、乙烷、戊烷和重烃等分离出去;除掉硫化物等;需要进行干燥,以脱除其中的水分。,2024/5/3,12,煤层气,也称煤田气,是成煤过程中产生并在一定的地质构造中聚集的可燃气体。主要成分为甲烷,同时含有二氧化碳、氢气及少量的氧气、乙烷、乙烯、一氧化碳、氮气和硫化氢等气体。,2024/5/3,13,矿井气,又称矿井瓦斯,是煤层气与空气混合而成的可燃气体。其主要成分为甲烷(3055),氮气(3055),氧气及二氧化碳等。“瓦斯爆炸”,2024/5/3,14,(二)燃气的热值,燃气的热值是指单位数量的燃气完全燃烧时所放出的全部热量。高热值是指单位数量的燃气完全燃烧后,其燃烧
7、产物与周围环境恢复到燃烧前的原始温度,烟气中的水蒸汽凝结成同温度的水后所放出的全部热量。低热值则是指在上述条件下,烟气中的水蒸汽仍以蒸汽状态存在时,所获得的全部热量。工程实际中一般以燃气的低热值作为计算依据。,2024/5/3,15,(三)着火温度,燃气开始燃烧时的温度称为着火温度。着火温度并不是一个固定值。它不仅与可燃物在空气中的浓度,与空气的混合程度,燃气压力,燃料性质、燃烧空间的大小及形状等许多因素有关。,2024/5/3,16,(四)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。爆炸下限:可燃气体含量少到不能燃烧时的含量。爆炸上限:当可燃气体含量增加
8、,由于缺氧而无法燃烧时的含量。,2024/5/3,17,(一)城镇燃气的基本要求,作为城镇燃气气源,应尽量满足以下要求:(1)热值高(2)毒性小(3)杂质少,2024/5/3,18,(二)燃气中杂质及有害物的影响,1)焦油与灰尘 2)硫化物3)萘 4)氨5)一氧化碳6)氧化氮7)水,2024/5/3,19,(三)城镇燃气的质量要求,(1)城镇天然气与人工燃气城镇天然气的质量标准应符合表1-5中一类气或二类气的规定人工燃气则应符合表1-6的规定。(2)液化石油气液化石油气应限制其中的硫分、水分、乙烷、乙烯的含量;并应控制残液量。,2024/5/3,20,为什么进行燃气的加臭,因为燃气属易燃易爆气
9、体,因此要求燃气必须具有独特的,可以使人察觉的气味。发生燃气泄漏时能让人及时发觉。,2024/5/3,21,对加臭剂的要求是:1.应具有持久,难闻且区别于其它气味的特殊臭味。2、在正常使用浓度范围内。不应对人身、管道或与其接触的材料有毒、有害;3.能完全燃烧,燃烧产物不应对人体呼吸有害,不应腐蚀或损坏与此经常接触的材料。4、加臭剂溶解于水的程度不应大于2.5%(质量分数);5.不与燃气发生任何化学反应。6、有适当的挥发性。7、价廉而不稀缺。,2024/5/3,22,二、技术经济分析的基本原则,效益最佳原则方案可比原则系统分析原则,2024/5/3,23,一、静态评价方法,在技术经济分析中,不考
10、虑资金的时间因素的评价方法,称为静态评价方法。这种方法应用于技术方案的初选阶段,对方案进行粗略评价。常用的静态评价方法有:投资回收期法、投资效果系数法、追加投资回收期法、年计算费用法等。,2024/5/3,24,二、动态评价方法,动态法是指对方案的经济效果进行分析计算时,考虑资金的时间价值的技术经济评价方法。资金的价值不仅表现在数量上,而且表现在时间上。常用的动态评价方法有净现值法、净现值率法、内部收益率法等。,2024/5/3,25,燃气用户类型及用气特点,(一)城镇居民用户(二)商业用户(三)工业用户(四)燃气采暖与空调(五)燃气汽车(六)燃气发电(七)其他用途,2024/5/3,26,(
11、一)城镇居民用户,主要用于炊事和生活用水的加热。用气特点是:单户用气量不大,用气随机性强。,2024/5/3,27,(二)商业用户,包括居民区配套的公共建筑设施、机关、科研机构等的生产及生活用气。用气特点是:用气量不很大,用气比较有规律。,2024/5/3,28,(三)工业用户,主要是将燃气用于生产工艺的热加工。用气特点是:用气比较有规律,用气量较大,而且用气比较均衡。在供气不能完全满足需要时,还可以根据供气情况要求工业用户在规定的时间内停气或用气。,2024/5/3,29,(四)燃气采暖与空调,(1)燃气采暖主要有两种形式:1)集中采暖 2)单户独立采暖,2024/5/3,30,三、用气指标
12、,用气量指标又称为耗气定额,是进行城镇燃气规划、设计,估算燃气用气量的主要依据。因为各类燃气的热值不同,所以,常用热量指标来表示用气量指标。,2024/5/3,31,三、用气指标,(一)居民生活用气指标(二)商业用户用气指标(三)工业企业用气指标(四)建筑物采暖及空调用气指标(五)燃气汽车用气指标,2024/5/3,32,(一)居民生活用气量指标,指城镇居民每人每年平均燃气用量。影响居民生活用气量指标的因素主要有:(1)户内燃气设备的类型(2)能源多样化(3)户内人口数(4)社区配套设施的完善程度(5)其他因素,2024/5/3,33,(二)商业用户用气量指标,影响商业用户用气量的因素主要有:
13、城镇燃气供应状况;燃气管网布置与商业用户的分布情况;居民使用公共服务设施的普及程度、设施标准;用气设施的性能、效率、运行管理水平和使用均衡程度;地区的气候条件。,2024/5/3,34,(三)工业企业用气量指标,工业企业用气量指标可由产品的耗气定额或其他燃料的实际消耗量进行折算,也可按同行业的用气量指标分析确定。,2024/5/3,35,(四)建筑物采暖及空调用气量指标,按国家现行的采暖、空调设计规范或当地建筑物耗热量指标确定。,2024/5/3,36,(五)燃气汽车用气量指标,燃气汽车用气量指标应根据当地燃气汽车的种类、车型和使用量的统计分析确定。,2024/5/3,37,一、年用气量计算包
14、括:,(一)居民生活的年用气量(二)商业用户年用气量(三)工业企业年用气量(四)建筑物采暖年用气量(五)其他用户年用气量(六)未预见量,2024/5/3,38,(一)居民生活的年用气量,居民生活的年用气量与许多因素有关:居民生活习惯作息及节假日制度气候条件户内燃气设备的类型住宅内有无集中采暖及热水供应城镇居民气化率等。,2024/5/3,39,(二)商业用户年用气量,一是按商业用户拥有的各类用气设备数量和用气设备的额定热负荷进行计算;二是按商业用户用气性质、用途、用气指标及服务人数等进行计算。,2024/5/3,40,(二)商业用户年用气量,商业用户年用气量与城镇人口数、公共建筑的设施标准、用
15、气量指标等因素有关。,2024/5/3,41,(六)未预见量,未预见量主要是指燃气管网漏损量和规划发展过程中的未预见供气量,一般按年总用气量的5估算。,2024/5/3,42,用气不均匀情况描述,城镇燃气供应的特点是供气基本均匀,而用户的用气是不均匀的。用户用气不均匀性与许多因素有关,如气候条件、居民生活水平及生活习惯、机关和工业企业的工作班次、建筑物和车间内装置用气设备的情况等。用气不均匀性对燃气供应系统的经济性有很大影响。用气量较小时,气源的生产能力和长输管线的输气能力不能充分发挥和利用,从而提高了燃气的成本。用气不均匀情况可用季节或月不均匀性、日不均匀性、小时不均匀性描述。,2024/5
16、/3,43,燃气供应系统解决供需矛盾的方法有哪些?,为解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾,保证不间断地向用户供应正常压力和流量的燃气,需要采取一定的措施使燃气供应系统供需平衡。一般要综合考虑气源、用户刀配系统的具体情况,提出合理的调峰手段。通常,城镇燃气供应系统会在技术经济比较基础上采用几种调峰手段的组合方式。调峰手段有:1.调整气源的生产能力或设置机动气源。2设立缓冲用户。3.利用储气设施。,2024/5/3,44,燃气输管网按输气压力分为:高压燃气管道次高压燃气管道中压燃气管道低压燃气管道,2024/5/3,45,城镇燃气管道地区等级的划分 城镇燃气管道通过的地区,应按沿线建筑物的密集程度
17、,划分为四个地区等级,并依据地区等级做出相应的管道设计。(1)管道中心线两侧各200m范围内,任意划分为1.6Km长并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段,按划定地段内的房屋建筑密集程度,划分为四个等级。在多单元住宅建筑物内,每个独立住宅单元按一个供人居住的独立建筑物计算。,2024/5/3,46,(2)地区等级的划分:一级地区:有12个或12个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。二级地区:有12个以上,80个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。三级地区:介于二级和四级之间的中间地区。有80个和80个以上供人居住建筑物的任一地区分级单元;或距人员聚集的室外场所90m内铺设管线的区域。四
18、级地区:地上4层或4层以上建筑物普遍且占多数的任一地区分级单元(不计地下室数)。,2024/5/3,47,(3)二、三、四级地区的长度可按如下规定调整:四级地区的边界线与最近地上4层或4层以上建筑物相距200m。二、三级地区的边界线与该级地区最近建筑物相距200m。(4)确定城镇燃气管道地区等级应为该地区的今后发展留有余地,宜按城市规划划 分地区等级。,2024/5/3,48,管道的埋深,地下燃气管道埋设的最小覆土厚度(路面至管顶)应符合下列要求:1、埋设在车行道下时,不得小于0.9m;2、埋设在非机动车车道(含人行道)下时,不得小于0.6m;3、埋设在机动车不可能到达的地方时,不得小于0.3
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