天然气知识及单位换算

　　由气井采出的可燃气体称为纯天然气或气田气。它的主要成分是 甲烷（CH4），约占90%以上，此外还含有少量的乙烷（C2H6），丙烷（C3H8），硫化氢（H2S）,一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2）等，热值约为38MJ/Nm。凝析气田气是指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，但是没有较重的原油同时采出的天然气。其主要成分除含有大量的甲烷（CH4）外，还含有2%-5%的C5及C5以上碳氢化合物，热值约46MJ/Nm。石油伴生气是指在开采过程中与液体石油一起开采出来的天然气，是采油时的副产品。它的主要成分也是甲烷，约占70%-80%左右，还含有一些烷烃类，以及CO2，H2，N2等。热值约为42MJ/Nm。煤矿矿井气是指从井下煤层中抽出的煤矿矿井气，是采煤的副产品。实际上它是煤层气与空气的混合气。其主要成分是甲烷（CH4）和氮气（N2），此外还含有O2和CO等。值得注意的是，矿井气只有当CH4含量在40%以上才能作为燃气供应，CH4体积组分在40%—50%时，矿井气热值约为17MJ/Nm。当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，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），对气体进行加压0.1MPa以上，液化后其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右，热值为52MMBtu/t，（百万英热单位/吨）（1MMBtu=2.52×108cal）。压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)到20-25MPa，再经过高压深度脱水并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用。

　　1、地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近。与地面球罐等方式相比较，地下储气库具有以下优点：储存量大，机动性强，调峰范围广；经济合理，虽然造价高，但是经久耐用，使用年限长达30～50年或更长；安全系数大，安全性远远高于地面设施。2、天然气储存方式主要有压缩天然气(CNG：15Pa～20MPa).液化天然气(LNG：沸点-162℃)和吸附天然气(ANG)；CNG是目前车用天然气燃料的主要储存方式，缺点是储气瓶重量重.占用体积大；与液体燃料相比，天然气体积能量密度低，20MPa压力下的CNG燃料仅相当于汽油能量密度的30％。3、国际上天然气另一储存方式是液化天然气，LNG是对地质开采的天然气通过“三脱”净化处理.实施低温液体处理而成，液化后的体积仅是原气态体积的1／625，LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高，但LNG的生产成本相对较高，储存容器的绝热性要求高，这些是制约其发展的因素。4、吸附式储存天然气(ANG)技术是目前尚处研究阶段的一种天然气储存方式，它用多孔吸附剂填充在储存容器中，在中高压(3．5MPa左右)条件下，利用吸附刑对天然气高的吸附容量来增加天然气的储存密度。ANG作为未来替代CNG的一项新技术将有广阔的发展前景，但由于技术上的不少难点还有持解决，故在目前还尚难进入实用化阶段。

　　1、LNG与柴油比较1）经济性比较以公交车为例，LNG燃料汽车在价格上比柴油车贵8万左右，但由于LNG和柴油保持一定的价差，车辆价格上价格差主要通过燃料费用来得到补偿。LNG与柴油性能对比表燃料 热值 密度 单位体积热值柴油 43.54兆焦/千克 0.86千克/升 37.44兆焦/升LNG 34.34兆焦/标准立方米 0.742千克/标准立方米 34.34兆焦/标准立方米对单位体积热值的比较,用LNG取代柴油，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标准立方米天然气。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）燃料 百公里耗量 行驶里程 单价 燃料成本柴油 27.5升 300公里 7.23元/升 596元LNG 30.0标准立方米 300公里 4.2元/标准立方米 378元LNG燃料汽车与柴油车相比较每天燃料成本减少218元，按年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本7.6万，购车增加的8.0万元成本可以在运营1年半后收回，按公交车运营寿命为8年，8年内由燃料费用上得到的经济效益为61万元，因此采用LNG燃料汽车相对于柴油车大幅度的降低了车辆的运营成本，为公交公司创造较大的经济利益。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，其液化比为1：625，其配置375L车用LNG储气罐，储存量大约234标准立方米天然气，扣除LNG的蒸发量，在满载的情况下可以行驶700公里。柴油车配置280升油箱，在满载的情况下可以行驶600公里，因此在续驶里程上LNG燃料汽车比柴油车要长些。3）车辆尾气污染物排放汽车尾气排放是造成空气污染的主要原因之一，据统计汽车尾气排放占了空气污染源总量的40％以上，将汽车燃料由燃油改为天然气后，尾气污染将会明显减少。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性能对比表燃料 热值 密度 单位体积热值93#汽油 46.0兆焦/千克 0.725千克/升 33.35兆焦/ 升CNG 34.34兆焦/标准立方米 0.742千克/标准立方米 34.34兆焦/标准立方米对单位体积热值的比较,用CNG取代汽油，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）燃料 百公里耗量 单价 日燃料成本93#汽油 8升 7.37元/升 206元CNG 8.16标准立方米 4.2元/标准立方米 119元以CNG为燃料替代汽油每天燃料成本减少87元，按年运营时间350天计算，年可以节省燃料成本3.0万，出租车改装仅仅需要除超过8500元，因此该车增加的5000元成本可以在运营3个月后收回，按出租车运营寿命为6年，6年内由燃料费用上得到的经济效益为18万元，因此采用CNG燃料汽车相对于柴油车大幅度的降低了车辆的运营成本，为出租车用户创造较大的经济利益。2）运行安全天然气相对密度（空气为1）小，为0.58～0.68，泄漏后很快升空，易散失，不易着火；汽油蒸气较重，液态挥发有过程，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%，而且天然气自燃点（在空气中）为650℃，比汽油自燃点（510～530℃）高，故天然气比汽油泄漏着火的危险小。而且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、更经济的替代车用燃料。因此CNG作为车用燃料的市场前景非常广阔，随着CNG燃料市场的进一步扩展，必将为社会创造巨大的经济效益和社会效益。