天然气的热值是多少 标准天然气热值

一、天然气的介绍

天然气是埋藏在地下的可燃气体，主要成分为甲烷(CH4)。它有四种主要形式：

气田气：由气井开采的天然气，主要成分为甲烷(CH4)，约占90%以上。还含有少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，热值约为38兆焦耳/标准立方米(MJ/Nm³)。

凝析气田气：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，但没有原油同时采出的天然气。除了甲烷之外，还含有2%-5%的C5及C5以上碳氢化合物，热值约为46兆焦耳/标准立方米(MJ/Nm³)。

石油伴生气：在开采过程中与液体石油共采出的天然气。主要成分为甲烷，约占70%-80%，还含有一些其他烷烃和CO2、H2、N2等。热值约为42兆焦耳/标准立方米(MJ/Nm³)。

煤矿矿井气：从煤层中抽出的煤矿矿井气，主要是煤层气与空气的混合物。主要成分是甲烷(CH4)和氮气(N2)，还含有O2和CO等。当CH4含量在40%以上时可作为燃气供应，热值约为17兆焦耳/标准立方米(MJ/Nm³)。

除了这些气态形式，天然气还可加工成LNG和CNG。

LNG：当天然气在大气压下冷却至约-162℃时，它会变成液态，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)和加压0.1兆帕(MPa)以上，液化后的体积约为同量气态天然气的1/600，重量仅为同体积水的45%左右，热值为5200万英热单位/吨(MMBtu/t)，(1MMBtu=2.52×108cal)。

CNG：压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是由天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)到20-25兆帕(MPa)，再经过高压深度脱水并储存于容器中。它与管道天然气的成分相同，可作为车辆燃料利用。

天然气的储存方式：

(1)地下储气库：将长输管道天然气注入地下空间形成的人工储气库，靠近下游天然气用户城市。与其他储存方式相比，地下储气库具有储存量大、机动性强、调峰范围广、经济合理和安全性高等优点。

(2)CNG：压缩天然气(CNG：15帕斯卡(Pa)～20兆帕(MPa))，目前是车用天然气燃料的主要储存方式，缺点是储气瓶重量重、体积大、能量密度低(20兆帕(MPa)压力下的CNG能量密度仅为汽油的30%)。

(3)LNG：液化天然气(LNG：沸点-162℃)是另一种储存方式，通过低温液体处理将天然气转换成液体。液化后，体积仅为原气态体积的1/625，能量密度是CNG的三倍多，大大提高了能量密度。但LNG的生产成本相对较高，储存容器需要高绝热性，限制了其发展。

(4)ANG：吸附天然气(ANG)是一种新技术，利用多孔吸附剂吸附天然气来增加储存密度。ANG作为替代CNG的一项技术有广阔的发展前景，但仍有技术难点需要解决，目前尚处于研究阶段。

二、常用燃料的热值

由于产地不同，天然气热值也有所不同。对于中国的管道天然气，热值约为35590千焦耳/标准立方米(KJ/Nm³)，转换成大卡约为8500千卡/标准立方米(大卡/Nm³)。

标准立方米(Nm³)：在温度为0℃，压力为101325帕斯卡(Pa)时的体积。

1卡路里(cal)的定义为将1克水在1大气压下提升1℃时所需的热量。

1大卡=1000卡路里=4186焦耳=4.186千焦耳

各种常用燃料的热值：

天然气：35590KJ/m³=8500千卡/m³

液化石油气：41870KJ/Kg=10000千卡/m³

煤：20834KJ/Kg=5000千卡/Kg

汽油：43120KJ/Kg=10300千卡/Kg

柴油：46050KJ/Kg=11000千卡/Kg

煤焦煤气：17580KJ/m³=4200千卡/m³

水煤气：11000KJ/m³=2600千卡/m³

重油：9000—12000千卡/m³

电：3600KJ/度=860千卡/度

三、各种燃料之间的热值换算

例：液化石油气 → 天然气

例如，某橡胶厂每天使用600公斤液化石油气，工作11小时。若改用天然气，则每天需要多少立方的天然气和设备小时流量是多少？

计算如下：

液化石油气的热值是41.9MJ/kg，即10000kcal/kg。

天然气的热值是35.6MJ/m³，即8500kcal/m³。

根据热量守恒，600 kgx 41.9MJ/kg = Vx35.6MJ/m³，因此V=706m³。该厂使用天然气作燃料后，每天用气量约为706立方米（理论核算值）。

如果工作时长为11小时，则该厂设备小时流量Q=706/11=64.1m³/h。

例：柴油 → 天然气

厂改造天然气，原先使用柴油作为燃料，每天消耗300公斤柴油，每天工作24小时。若改用天然气，用气量是多少？

计算如下：

根据热量守恒：柴油热值为11000kcal/kg，天然气热值为8500kcal/m³。若改用天然气后，用量为300 kg X 11000/8500=388m³。该厂每天工作24小时，但加热设备实际加热时间为10小时，因此设备小时流量为388/10=38.8m³/h。

例：电 → 天然气

天然气改造，1台拉丝机使用电加热，每天24小时用电109度。若有5台拉丝机，用气量是多少？

计算如下：

1台拉丝机每天24小时用电109度，则1台拉丝机1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。1度电约=0.101m³天然气。则 1台拉丝机 1小时用气约为4.54X0.101=0.46立方米。5台拉丝机 1小时用气量为0.46X5=2.3m³。5台拉丝机电加热部分一天用气量为2.3X24=55.2m³（此计算仅针对拉丝机电加热部分）。

四、 天然气燃料汽车与成品油燃料汽车比较

1、LNG与柴油比较

1）经济性比较

以公交车为例，LNG燃料汽车的价格比柴油车约贵8万元人民币，但由于LNG和柴油保持一定价差，车辆价格差主要通过燃料费用得到补偿。

LNG与柴油性能对比表

按单位体积热值计算，1 标准立方米天然气相当于1.017升柴油，柴油车百公里消耗燃油27.5升，LNG燃料汽车百公里消耗天然气30标准立方米。

柴油和LNG作为燃料经济效益比较表：（以公交车日行驶300公里计算）

LNG燃料汽车与柴油车相比较，每天燃料成本减少218元人民币。按年运营时间350天计算，每年可节省燃料成本7.6万元人民币。购车增加的8.0万元人民币成本可以在运营1年半后收回。按公交车运营寿命为8年，8年内由燃料费用节省的经济效益为61万元人民币。采用LNG燃料汽车相对于柴油车大幅降低了车辆的运营成本，为公交公司创造了较大的经济利益。

2）续驶里程比较

LNG燃料汽车采用低温液态储存方式，能源密度较高，液化比为1：625，配置375L车用LNG储气罐，储气量约为234标准立方米天然气。扣除LNG的蒸发量，在满载情况下可行驶700公里。柴油车配置280升油箱，在满载情况下可行驶600公里。在续驶里程上，LNG燃料汽车比柴油车更长。

3）车辆尾气污染物排放

汽车尾气是造成空气污染的主要原因之一。据统计，汽车尾气占空气污染源总量的40％以上。将汽车燃料由燃油改为天然气后，尾气污染物排放会明显减少。

2、CNG燃料汽车与汽油车的比较

下面将针对CNG燃料汽车和柴油汽车几个方面进行比较。

1）经济性比较

以出租车为例，CNG燃料汽车与汽油的性能比较如下：

汽油与CNG性能对比表

按单位体积热值计算，1 标准立方米天然气相当于1.03升汽油，出租车百公里消耗燃油8升，LNG燃料汽车百公里消耗天然气7.76标准立方米天然气。

CNG和汽油作为燃料经济效益比较表：（以出租车日行驶350公里计算）

使用CNG作为燃料替代汽油，每天燃料成本减少87元人民币。按年运营时间350天计算，每年可节省燃料成本3.0万元人民币。出租车改装仅需约8500元人民币。该车增加的5000元人民币成本可以在运营3个月后收回。按出租车运营寿命为6年，6年内由燃料费用节省的经济效益为18万元人民币。采用CNG燃料汽车相对于柴油车大幅降低了车辆的运营成本，为出租车用户创造了较大的经济利益。

2）运行安全

天然气相对密度（空气为1）很低，为0.58～0.68。泄漏后，它会迅速升空，易于散失，不易着火；汽油蒸气较重，液态挥发过程长、且不易散失，易着火爆炸。天然气爆炸极限为4.8%～14.8%，汽油爆炸极限为1%～6%。天然气自燃点（在空气中）为650℃，比汽油自燃点（510～530℃）高。天然气比汽油泄漏着火的危险性更低。天然气汽车的钢瓶是高压容器，其材质及制造、检验试验有严格的规程控制，不易因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆炸；而汽油汽车的油箱系非压力容器，着火后容易爆炸。

3）天然气汽车综合比较结论

通过CNG与汽油的对比，CNG是一种更清洁、更安全、更 五、燃气输配系统
1. 燃气管道分类
1.1 按用途分类
- 长距离输气管道
- 城市燃气管道
- 工业企业燃气管道
1.2 按敷设方式分类
- 地下燃气管道
- 架空燃气管道
1.3 按输气压力分类
- 低压燃气管道: P < 0.01MPa
- 中压燃气管道: 0.01MPa ≤ P ≤ 0.4MPa
- B级: 0.01MPa ≤ P ≤ 0.2MPa
- A级: 0.2MPa < P ≤ 0.4MPa
- 次高压燃气管道: 0.4MPa < P ≤ 1.6MPa
- B级: 0.4MPa < P ≤ 0.8MPa
- A级: 0.8MPa < P ≤ 1.6MPa
- 高压燃气管道: 1.6MPa < P ≤ 4.0MPa
- B级: 1.6MPa < P ≤ 2.5MPa
- A级: 2.5MPa < P ≤ 4.0MPa
1.4 按压力级制分类
- 一级系统: 一种压力
- 二级系统: 两种压力
- 三级系统: 三种压力
- 多级系统: 四种压力或以上
2. 城市燃气输配系统构成
城市燃气输配系统通常包括：
- 门站
- 高、中、低压燃气管网
- 储配站
- 调压站和调压计量装置
- 监控及数据采集系统
2.1 门站
接收来自长输管线、CNG高压钢瓶组或LNG槽车的天然气，进行过滤、调压、计量后，送入城市输配管网或直接供给用户。根据气量和长输管线特点，门站通常还设有加臭装置和清管球接收装置。
2.2 储配站
2.2.1 储配站功能
储配站在城市燃气供应中起着平衡供需的重要作用。它通常由储气罐、压缩机室和辅助设施组成。其调节能力取决于燃气的储存方式。对于高压天然气，利用长距离管道输送后的剩余压力，可以解决城市用气的储存和分配问题。储配站的主要功能包括：
- 接收气源并进行储存
- 控制供气压力
- 气量分配
- 计量和气质检测
2.2.2 储气设备的主要作用
- 平衡燃气生产（气源供气）与燃气使用的不均衡性，保障正常供气
- 在输气干线、制气和气源供应设备出现短暂故障时，维持一定程度的供应
- 均匀分布储气设备可使管网进气点分布更加合理，提高管网输气能力
- 用于混合不同成分的燃气，使燃气性质（成分、物理参数、燃烧特性等）更加均匀