天然氣是指埋藏在地下的可燃?xì)怏w，主要成分為甲烷(CH4)。天然氣形式主要有四種： 氣田氣 由氣井采出的可燃?xì)怏w稱為純天然氣或氣田氣。它的主要成分是 甲烷（CH4），約占90%以上，此外還含有少量的乙烷（C2H6），丙烷（C3H8），硫化氫（H2S）,一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2）等，熱值約為 38MJ/Nm³。 凝析氣田氣 凝析氣田氣是指在開采過程中有較多C5及C5以上的石油輕烴餾分可凝析出來，但是沒有較重的原油同時采出的天然氣。其主要成分除含有大量的甲烷（CH4）外，還含有2%-5%的C5及C5以上碳?xì)浠衔?，熱值約46MJ/Nm³。 石油伴生氣 石油伴生氣是指在開采過程中與液體石油一起開采出來的天然氣，是采油時的副產(chǎn)品。它的主要成分也是甲烷，約占70%-80%左右，還含有一些其它烷烴類，以及CO2，H2，N2等。熱值約為42MJ/Nm³。 煤礦礦井氣 煤礦礦井氣是指從井下煤層中抽出的煤礦礦井氣，是采煤的副產(chǎn)品。實(shí)際上它是煤層氣與空氣的混合氣。其主要成分是甲烷（CH4）和氮?dú)猓∟2），此外還含有O2和CO等。值得注意的是，礦井氣只有當(dāng)CH4含量在40%以上才能作為燃?xì)夤?yīng)，CH4體積組分在40%—50%時，礦井氣熱值約為17MJ/Nm³。 另外，天然氣除了常規(guī)的氣態(tài)形式存在于管道當(dāng)中外，還可以經(jīng)過加工，變成LNG和CNG。 當(dāng)天然氣在大氣壓下，冷卻至約-162℃時，天然氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（Liquefied Natural Gas，縮寫為LNG）。LNG無色.無味.無毒且無腐蝕性，天然氣液化是一個低溫過程，在溫度不超過臨界溫度（-82攝氏度），對氣體進(jìn)行加壓0.1MPa以上，液化后其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，LNG的重量僅為同體積水的45%左右，熱值為52MMBtu/t，（百萬英熱單位/噸）（.52×108cal）。 CNG 壓縮天然氣(Compressed Natural Gas,簡稱CNG)是天然氣加壓(超過3,600磅/平方英寸)到20-25MPa，再經(jīng)過高壓深度脫水并以氣態(tài)儲存在容器中。它與管道天然氣的組分相同。CNG可作為車輛燃料利用。 天然氣的儲存方式: （1）地下儲氣庫是將長輸管道輸送來的商品天然氣重新注入地下空間而形成的一種人工氣田或氣藏，一般建設(shè)在靠近下游天然氣用戶城市的附近。與地面球罐等方式相比較，地下儲氣庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：儲存量大，機(jī)動性強(qiáng)，調(diào)峰范圍廣；經(jīng)濟(jì)合理，雖然造價高，但是經(jīng)久耐用，使用年限長達(dá)30～50年或更長；安全系數(shù)大，安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面設(shè)施。 （2）天然氣儲存方式主要有壓縮天然氣(CNG：15Pa～20MPa).液化天然氣(LNG：沸點(diǎn)-162℃)和吸附天然氣(ANG)；CNG是目前車用天然氣燃料的主要儲存方式，缺點(diǎn)是儲氣瓶重量重.占用體積大；與液體燃料相比，天然氣體積能量密度低，20MPa壓力下的CNG燃料僅相當(dāng)于汽油能量密度的30％。 （3）國際上天然氣另一儲存方式是液化天然氣，LNG是對地質(zhì)開采的天然氣通過“三脫”凈化處理.實(shí)施低溫液體處理而成，液化后的體積僅是原氣態(tài)體積的1／625，LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高，但LNG的生產(chǎn)成本相對較高，儲存容器的絕熱性要求高，這些是制約其發(fā)展的因素。 （4）吸附式儲存天然氣(ANG)技術(shù)是目前尚處研究階段的一種天然氣儲存方式，它用多孔吸附劑填充在儲存容器中，在中高壓(3．5MPa左右)條件下，利用吸附刑對天然氣高的吸附容量來增加天然氣的儲存密度。ANG作為未來替代CNG的一項(xiàng)新技術(shù)將有廣闊的發(fā)展前景，但由于技術(shù)上的不少難點(diǎn)還有持解決，故在目前還尚難進(jìn)入實(shí)用化階段。
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相同量綱換算 |
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1 mmbtu |
= 1.055 GJ |
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1 Gallon |
= 3.7854 升 |
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1 MJ |
= 239 Kcarl |
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1 Barrel |
= 42 Gallon(美) |
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1 Barrel |
= 158.9 升 |
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1 立方米 |
= 6.3 Barrel |
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1 立方米 |
= 35.315立方尺 |
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1 方LNG（常壓液態(tài)） |
折600-630標(biāo)方 |
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1 方LPG（液態(tài)） |
折250標(biāo)方 |
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1 方CNG（25MPa） |
折250標(biāo)方 |
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1 噸標(biāo)準(zhǔn)油 |
= 1.454噸標(biāo)煤 |
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1 海里 |
= 1.852公里 |
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1 英里 |
= 1.609公里 |
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1 盎司 |
= 28.35克 |
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1平方米 |
= 10.764平方英尺 |
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不同量綱折算 |
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1MMBtu天然氣 |
約24-29標(biāo)方 |
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1噸LNG |
1300-1500標(biāo)方 |
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1噸LNG |
51-53MMBtu |
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1噸汽油 |
1350-1400升 |
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1噸柴油 |
1150-1200升 |
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1噸原油 |
6.8-7.8桶 |
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1立方米LNG（液態(tài)） |
折0.42-0.46噸 |
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1立方米天然氣 |
折0.65-0.75公斤 |
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1立方米LPG（氣態(tài)） |
折2.5公斤 |
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1度電 |
折861大卡 |
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1千克標(biāo)準(zhǔn)煤 |
折7000大卡 |
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1千克輕油 |
折10300大卡 |
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1千克標(biāo)準(zhǔn)油 |
折10180大卡 |
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1千克重油 |
折10600大卡 |
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1千克LPG |
折11000大卡 |
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1公斤L(fēng)NG |
折13000大卡 |
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1噸LNG |
折1.3噸原油 |
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1噸LNG |
折1.2噸重油 |
例：液化石油氣 天然氣 ****橡膠廠，是一個燒制浮漂的工廠。原先使用的燃料為液化石油氣（俗稱液化氣），每天用液化石油氣600kg，每天工作11小時。那么，換成天然氣后，每天用氣是多少立方？設(shè)備小時流量是多少？ 現(xiàn)在讓我們來換算一下： 液化石油氣的熱值是41.9MJ/ kg ，也就是10000大卡/kg。 天然氣的熱值是35.6MJ/m³，也就是8500大卡/m³。 根據(jù)熱量守恒，可知600 kgx 41.9MJ/ kg .6MJ/m³因此³.所以，該廠使用天然氣作燃料后，每天用氣量是706立方（理論核算值）。 如果11小時工作， 則該廠設(shè)備小時流量/.1 m³/h。 例：柴油 天然氣 ****廠天然氣改造，原先用柴油做燃料，每天用300Kg柴油，每天工作24小時，如果換成天然氣以后，用氣量是多大？ 現(xiàn)在讓我們做一下計算： 根據(jù)熱量守恒：柴油的熱值是11000大卡/kg，天然氣的熱值是8500大卡/m³，若改成天然氣后用量是300KgX11000/³，該廠每天工作24小時，但是加熱設(shè)備實(shí)際每天加熱時間10小時，則該設(shè)備的小時流量是388/.8m³/h 例： 電 天然氣 ****天然氣改造，1臺拉絲機(jī)用電加熱一天24小時用電109度，問如果有5臺拉絲機(jī)用氣量是多大？ 現(xiàn)在讓我們換算一下： 1臺拉絲機(jī)一天24小時用電109度，那么1臺拉絲機(jī)一小時用電約4.54度。1度是1kw/h,1度電產(chǎn)生的熱量是,1m³天然氣的熱值是35590KJ，那么1度電約.101m³天然氣。則1臺拉絲機(jī)一小時用氣約4.54X0..46立方，則5臺拉絲機(jī)一小時用氣量是0..3m³，5臺拉絲機(jī)電加熱部分一天用氣量2..2m³（這個計算只是對拉絲機(jī)電加熱部分做的計算） 對單位體積熱值的比較,用LNG取代柴油，1 標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣相當(dāng)于1.017升柴油，柴油車百公里消耗燃油27.5升,LNG燃料汽車百公里消耗天然氣30標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣。 柴油和LNG作為燃料經(jīng)濟(jì)效益比較表：（以公交車日行駛300公里計算） 燃料 百公里耗量 行駛里程 單價 燃料成本 柴油 27.5升 300公里 7.23元/升 596元 LNG 30.0標(biāo)準(zhǔn)立方米 300公里 4.2元/標(biāo)準(zhǔn)立方米 378元 LNG燃料汽車與柴油車相比較每天燃料成本減少218元，按年運(yùn)營時間350天計算，年可以節(jié)省燃料成本7.6萬，購車增加的8.0萬元成本可以在運(yùn)營1年半后收回，按公交車運(yùn)營壽命為8年，8年內(nèi)由燃料費(fèi)用上得到的經(jīng)濟(jì)效益為61萬元，因此采用LNG燃料汽車相對于柴油車大幅度的降低了車輛的運(yùn)營成本，為公交公司創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)利益。 2）續(xù)駛里程比較 LNG燃料汽車采用低溫液態(tài)儲存方式，能源密度較高，其液化比為1：625，其配置375L車用LNG儲氣罐，儲存量大約234標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣，扣除LNG的蒸發(fā)量，在滿載的情況下可以行駛700公里。柴油車配置280升油箱，在滿載的情況下可以行駛600公里，因此在續(xù)駛里程上LNG燃料汽車比柴油車要長些。 3）車輛尾氣污染物排放 汽車尾氣排放是造成空氣污染的主要原因之一，據(jù)統(tǒng)計汽車尾氣排放占了空氣污染源總量的40％以上，將汽車燃料由燃油改為天然氣后，尾氣污染將會明顯減少。 2、CNG燃料汽車與汽油車的比較 下面將針對CNG燃料汽車和柴油汽車幾個方面進(jìn)行比較。 1）經(jīng)濟(jì)性比較 以出租車為例，CNG燃料汽車與汽油的性能比較如下： 汽油與CNG性能對比表 燃料 熱值 密度 單位體積熱值 93#汽油 46.0兆焦/千克 0.725千克/升 33.35兆焦/ 升 CNG 34.34兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米 0.742千克/標(biāo)準(zhǔn)立方米 34.34兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米 對單位體積熱值的比較,用CNG取代汽油，1 標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣相當(dāng)于1.03升汽油，出租車百公里消耗燃油8升,LNG燃料汽車百公里消耗天然氣7.76標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣。 CNG和汽油作為燃料經(jīng)濟(jì)效益比較表：（以出租車日行駛350公里計算） 燃料 百公里耗量 單價 日燃料成本 93#汽油 8升 7.37元/升 206元 CNG 8.16標(biāo)準(zhǔn)立方米 4.2元/標(biāo)準(zhǔn)立方米 119元 以CNG為燃料替代汽油每天燃料成本減少87元，按年運(yùn)營時間350天計算，年可以節(jié)省燃料成本3.0萬，出租車改裝僅僅需要除超過8500元，因此該車增加的5000元成本可以在運(yùn)營3個月后收回，按出租車運(yùn)營壽命為6年，6年內(nèi)由燃料費(fèi)用上得到的經(jīng)濟(jì)效益為18萬元，因此采用CNG燃料汽車相對于柴油車大幅度的降低了車輛的運(yùn)營成本，為出租車用戶創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)利益。 2）運(yùn)行安全 天然氣相對密度（空氣為1）小，為0.58～0.68，泄漏后很快升空，易散失，不易著火；汽油蒸氣較重，液態(tài)揮發(fā)有過程，且不易散失，易著火爆炸。天然氣爆炸極限為4.8%～14.8%，汽油爆炸極限為1%～6%，而且天然氣自燃點(diǎn)（在空氣中）為650℃，比汽油自燃點(diǎn)（510～530℃）高，故天然氣比汽油泄漏著火的危險小。而且天然氣汽車的鋼瓶是高壓容器，其材質(zhì)及制造、檢驗(yàn)試驗(yàn)有嚴(yán)格的規(guī)程控制，不易因汽車碰撞或翻覆造成失火或爆炸，而汽油汽車的油箱系非壓力容器，著火后容易爆炸。 3）天然氣汽車綜合比較結(jié)論 通過CNG與汽油的對比,CNG是一種更清潔、更安全、更經(jīng)濟(jì)的替代車用燃料。因此CNG作為車用燃料的市場前景非常廣闊，隨著CNG燃料市場的進(jìn)一步擴(kuò)展，必將為社會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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