天然气燃烧特性课件.ppt

1、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1、天然气 以CH4为主要成分,尚有C2H6、C3H8、N2、CO2等成分，属热值较高的燃气。2、液化石油气 以C3H8、C3H6、C4H10、C4H8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H2、CO、CH4、CnHm、CO2、N2、O2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。

2、三类燃气的燃烧特性和设计参数各不相同。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、CH4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、SO2、NOX、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。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CP8、着火温度与着火浓度 9、爆炸极限

3、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CH45%15%纯C2H62.9%13%四、天然气的组分和特性参数 成分成分 塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG CH4 96.226 94.70 88.48 88.774 96.64 C2H6 1.770 0.55 6.68 7.542 1.97 C3H8 0.300 0.08 0.35 2.588 0.34 iC4H10 0.0620.01nC4H10 0.0750.01i

4、C5H12 0.020nC5H12 0.016C6H14 0.051成分成分 塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG C7+0.038 CO2 0.473 2.71 3.52N2 0.967 1.92 0.97 0.074 0.90 He 0.02 H2S 0.002 H2O 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CH4,C2H6为主要成分 3、上述天然气均属城市燃气分类中的12T 天然气的若干特性参数（0、101.328kPa）特性特性

5、单位单位 纯甲烷纯甲烷塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG 密度kg/m3 0.71740.74990.76700.81900.79200.7377相对密度 0.55480.5799 0.59320.63340.61250.5705高热值 MJ/m3(kcal/m3)39.842(9516)40.282(9621)38.224(9130)40.306(9627)43.296(10341)40.233(9609)低热值 MJ/m3(kcal/m3)35.906(8576)36.336(8679)34.456(8230)3

6、6.398(8694)39.145(9350)36.286(8667)华白数（高）MJ/m3(kcal/m3）53.494(12777)52.895(12633)49.628(11854)50.648(12097)55.323(13214)53.268(12723)华白数（低）MJ/m3(kcal/m3)48.209(11515)47.716(11397)44.736(10685)45.738(10924)50.019(11947)48.042(11475)燃烧势 40.339.837.438.741.840.2特性特性单位单位纯甲烷纯甲烷塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳

7、卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG 最低着火温度540运动粘度m2/s14.5气体常数J/kg.k518临界压力MPa4.641临界温度K190.7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/m3.K1.545绝热指数1.309导热系数W/m.K0.03024五、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

8、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。以上质量标准对燃气轮机基本上也适用。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

9、（12960）（14040）41 40-94 GB/T13611-92城市燃气的分类（摘录）GB50028-93推荐的10T和12T天然气华白数波动范围（MJ/m3）类别 标准（基准气）GB/T13611-92范围 城镇燃气商品气范围 10T43.8 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%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/m3)GB/T

10、 11061=460=200 31.4 高热值(MJ/m3)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CO2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 国标对城镇天然气12T的具体质量要求 高热值 33.7 MJ/m3（0时）华白数允许波动范围 5%总硫（以硫计）=200mg/m3 硫化氢 31.4 MJ/m3（20时）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/m3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 CH4 100 85 占反

11、应物体积%C2H6 15 0 同上C3H8 15 0 同上C4+5 0 同上H2 0 0 同上CO 15 0 同上O2 10 0 同上CO2 15 0 占天然气总量体积%N2 30 0 同上性能指标 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。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