天然气燃烧特性课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天然气气质变化对燃烧的影响,同济大学,姜正侯,上海市燃气管理处,席德粹,天然气气质变化对燃烧的影响同济大学 姜正侯上海市燃气管理,1,一、燃气的分类,二、燃气轮机对燃烧的要求,三、天然气的物理、化学、燃烧特性,五、天然气的质量标准,六、燃气轮机对天然气的质量要求,七、结论,四、,天然气的组分和特性参数,一、燃气的分类 二、燃气轮机对燃烧的要求 三、天然气的物理、,2,一、燃气的分类,1、天然气,以CH,4,为主要成分,尚有C,2,H,6,、C,3,H,8,、N,2,、CO,2,等成分，属热值较高的燃气。,2、液化石油气,以C,3,H,8,、C,3,H,6,、C,4,H,10,、C,4,H,8,为主要成分，属热值最高的燃气。,3、人工燃气,以煤、油为原料生产的燃气,由H,2,、CO、CH,4,、C,n,H,m,、CO,2,、N,2,、O,2,等组成.属热值中等或较低的燃气。,以上三类燃气都适用于燃气轮机,但以天然气为最优。,三类燃气的燃烧特性和设计参数各不相同。,一、燃气的分类1、天然气 以CH4为主要成分,尚有C2H6、,3,二、燃气轮机对燃烧的要求,2、燃烧火焰稳定,不脱火、不回火、燃烧完全（不结炭、烟气中CO、CH,4,等残留物少）。,1、热负荷稳定,3、热效率高,过剩空气系数小，燃烧完全度高。,4、排放物符合环保要求,CO、SO,2,、NO,X,、固体颗粒等排放物不超标。,5、不损坏机器.,燃烧前与燃烧后的腐蚀、磨损、损伤、堵塞。,固体杂质、液滴、水露、烃露、硫化物、痕量金属。,二、燃气轮机对燃烧的要求 2、燃烧火焰稳定不脱火、不回火、燃,4,三、天然气的物理、化学和燃烧特性,2、密度、相对密度,3、热值（高热值、低热值）,4、华白数W（热负荷指数）,代表燃烧速度的快慢、火焰传播速度的快慢,6、水露点,7、烃露点,1、组分,5、燃烧势CP,三、天然气的物理、化学和燃烧特性 2、密度、相对密度3、热值,5,8、着火温度与着火浓度,9、爆炸极限,10、固体颗粒含量,11、硫含量,12、金属含量,13、其他（压缩系数、粘度、比热等）,以上这些特性都可以按天然气组分计算或实验测定,下限,上限,纯CH,4,5%,15%,纯C,2,H,6,2.9%,13%,8、着火温度与着火浓度 9、爆炸极限 10、固体颗粒含量 1,6,四、天然气的组分和特性参数,成分,塔里木气,陕甘宁气,东海气,西澳卡拉沙,LNG,印尼东周,LNG,CH,4,96.226,94.70,88.48,88.774,96.64,C,2,H,6,1.770,0.55,6.68,7.542,1.97,C,3,H,8,0.300,0.08,0.35,2.588,0.34,iC,4,H,10,0.062,0.01,nC,4,H,10,0.075,0.01,iC,5,H,12,0.020,nC,5,H,12,0.016,C,6,H,14,0.051,四、天然气的组分和特性参数 成分 塔里木气 陕甘宁气 东海气,7,成分,塔里木气,陕甘宁气,东海气,西澳卡拉沙,LNG,印尼东周,LNG,C,7,+,0.038,CO,2,0.473,2.71,3.52,N,2,0.967,1.92,0.97,0.074,0.90,He,0.02,H,2,S,0.002,H,2,O,其他,1.022,0.15,总计,100,100,100,100,100,注：1、不同资料来源数据略有不同,2、天然气均以CH,4,C,2,H,6,为主要成分,3、上述天然气均属城市燃气分类中的12T,成分 塔里木气 陕甘宁气 东海气 西澳卡拉沙印尼东周C7+,8,天然气的若干特性参数（0、101.328kPa）,特性,单位,纯甲烷,塔里木气,陕甘宁气,东海气,西澳卡拉沙,LNG,印尼东周,LNG,密度,kg/m,3,0.7174,0.7499,0.7670,0.8190,0.7920,0.7377,相对密度,0.5548,0.5799,0.5932,0.6334,0.6125,0.5705,高热值,MJ/m,3,(kcal/m,3,),39.842,(9516,),40.282,(9621),38.224,(9130),40.306,(9627),43.296,(10341),40.233,(9609),低热值,MJ/m,3,(kcal/m,3,),35.906,(8576),36.336,(8679),34.456,(8230),36.398,(8694),39.145,(9350),36.286,(8667),华白数,（高）,MJ/m,3,(kcal/m,3,）,53.494,(12777),52.895,(12633),49.628,(11854),50.648,(12097),55.323,(13214),53.268,(12723),华白数,（低）,MJ/m,3,(kcal/m,3,),48.209,(11515),47.716,(11397),44.736,(10685),45.738,(10924),50.019,(11947),48.042,(11475),燃烧势,40.3,39.8,37.4,38.7,41.8,40.2,天然气的若干特性参数（0、101.328kPa）特性单位,9,特性,单位,纯甲烷,塔里木气,陕甘宁气,东海气,西澳卡拉沙,LNG,印尼东周,LNG,最低着火温度,540,运动粘度,m,2,/s,14.5,气体常数,J/kg.k,518,临界压力,MPa,4.641,临界温度,K,190.7,临界压缩因子,0.290,空气中爆炸极限（上限）,%,15,空气中爆炸极限（下限）,%,5,定压比热,kJ/m,3,.K,1.545,绝热指数,1.309,导热系数,W/m.K,0.03024,特性单位纯甲烷塔里木气 陕甘宁气 东海气 西澳卡拉沙印尼东周,10,五、天然气的质量标准,GB5002898城镇燃气设计规范规定：,1、城镇燃气应按基准气分类,其热值和组分的波动应符合城镇燃气互换性的要求。,2、城镇燃气偏离基准气的波动范围宜按现行的国家标准城镇燃气分类GB/T 13611的规定采用，并应适当留有余地。,4、在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的烃露点应比最低环境温度低5，天然气中不应含有固态、液态或胶状物质。,3、天然气的热值、总硫和硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准天然气GB17820的一类气或二类气的规定。,以上质量标准对燃气轮机基本上也适用。,五、天然气的质量标准 GB5002898城镇燃气设计规范,11,燃 气,华白数,（,高）MJ/m3(kcal/m3),燃,烧 势,类 别,标准,范围,标准,范围,天然气,10T,43.8,（10451）,41.247.3,（9832）（11291）,33,31-34,天然气12T,53.5,（12768）,48.157.8,（11495）（13796）,40,36-88,天然气13T,56.5,（13500,）,54.358.8,（12960）（14040）,41,40-94,GB/T13611-92城市燃气的分类（摘录）,燃 气华白数（高）MJ/m3(kcal/m3)燃烧 势,12,GB50028-93推荐的10T和12T天然气,华白数波动范围（MJ/m,3,）,类别,标准（基准气）,GB/T13611-92范围,城镇燃气商品气范围,10T,43.8,41.247.3,-5.94%8.00%,42.4945.99,-3%5%,12T,53.5,48.157.8,-10.1%8.0%,50.8356.18,-5%5%,GB50028-93推荐的10T和12T天然气类别 标准（基,13,GB17820天然气（摘录）,天然气的技术指标,GB/T 17283,水露点(),GB/T 13610,=3.0,二氧化碳(体积%),GB/T 11060.1,=460,=20,=6,硫化氢(mg/m,3,),GB/T 11061,=460,=200,31.4,高热值(MJ/m,3,),实验方法,三类,二类,一类,项目,城镇燃气设计规范规定应使用一类或二类气,但CO,2,含量可放宽。,在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5,GB17820天然气（摘录）天然气的技术指标 GB/T,14,国标对城镇天然气12T的具体质量要求,高热值 33.7 MJ/m,3,（0时）,华白数允许波动范围 5%,总硫（以硫计）=200mg/m,3,硫化氢 31.4 MJ/m,3,（20时）,国标对城镇天然气12T的具体质量要求 高热值 33.,15,六、燃气轮机对天然气的质量要求,性能指标,高限,低限,说明,低热值,4MJ/m,3,校正华白数,+5%,-5%,超过范围时可协商,过热度,50F,(27.8),高于水露点或烃露点的度数,天然气组分,CH,4,100,85,占反应物体积%,C,2,H,6,15,0,同上,C,3,H,8,15,0,同上,C,4,+,5,0,同上,H,2,0,0,同上,CO,15,0,同上,O,2,10,0,同上,CO,2,15,0,占天然气总量体积%,N,2,30,0,同上,六、燃气轮机对天然气的质量要求性能指标 高限 低限 说明 低,16,性能指标,高限,低限,说明,惰性气体总量,30,0,占天然气总量体积%,硫,中国国标规定符合要求,芳烃,（苯，甲苯等）,需要提出数据,0,当天然气预热温度较高时会生成胶状物,固体颗粒总量ppmw,23-35,0,尚需乘以天然气低热值/纯甲烷低热值,10,颗粒,ppmw,0.2-0.4,0,同上,痕量金属（钠、钾）ppmw,0.8,0,同上。一般天然气中只含有由盐水带入的钠，钾,液滴,0,0,液滴会损坏机器部件,点火性能,应符合一般天然气的点火性能，否则需协商,供气压力,与燃气轮机型号有关，供货方应提出建议。压力波动可通过调压器稳压。,性能指标 高限 低限 说明 惰性气体总量 30 0 占天然气,17,结 论,1、燃气轮机对天然气的质量要求与城镇燃气基本相同。,2、中国国标规定的天然气质量要求项目能符合燃气轮,3、中国国标没有明确规定的天然气质量要求项目可由,4、燃气轮机对天然气质量的要求有一定的灵活性和允,5、天然气供气压力及其充许变化范围应按三方要求优,机对该项目的要求。,许变化范围，并有一定的协商余地。,化选择，协商确定。,称三方）协商确定。,供货方提出建,议，由供气方、用气方、供货方（下,结 论 1、燃气轮机对天然气的质量要求与城镇燃气基本,18,