离轴积分腔输出光谱仪在天然气
微量H2S测量中的应用
俞大海1，顾海涛1，李鹰1，
(1. 聚光科技（杭州）股份有限公司, 浙江杭州 310052)
摘 要：结合离轴积分腔输出光谱技术和激光调制吸收光谱技术，对0-20ppm量程的微量H2S进行了测量。该仪器采用离轴激光束入射技术，解决了腔模匹配问题，结构上避免了压电陶瓷等器件。结合高灵敏度的激光调制吸收光谱技术，提高了仪器的探测灵敏度。实验表明对0-20ppm量程的H2S测量重复性可达0.303ppm (3σ)，线性误差小于±1% F.S.，可以满足石油化工和天然气输送管网中对微量H2S的检测要求。
关键词：离轴积分腔输出光谱，激光调制，微量H2S
Off-axis Integrated Cavity Output Spectrometer for the Detection of
Minor H2S in Natural Gas
YU Dahai, GU Haitao, LI Ying, CHEN Yingbin
（Focused Photonics (Hangzhou), Inc., Hangzhou 310052, China）
Abstract: H2S with the concentration of 0-20 ppm is measured by integrating the off-axis integrated cavity output spectroscopy and laser modulation absorption spectroscopy technique. Off-axis laser injection technique is used to solve the problem of cavity mode matching. And the devices, like piezo, is saved. The detection sensitivity is improved by combining the two techniques. The experiment indicates that the measurement repetition is up to 0.303 ppm (3σ) with the measurement range of 0-20 ppm, and that the linearity error is less than ±1% F.S.. It meets the detection requirement of minor H2S in petrolchemical and shipping of natural gas. Keywords: off-axis integrated cavity output spectroscopy, laser modulation spectroscopy, minor H2S
1、引言
精确测量微量H2S对石油化工的过程控制、天然气储存和输送安全、环保监测以及医疗健康都具有重要的意义，比如天然气输送管网中，净化厂、输配气站、CNG（压缩天然气）站为了控制H2S浓度以防止管路腐蚀，需要测量0-20ppm量程的微量H2S。传统的H2S测量技术主要有醋酸铅纸带法，气相色谱和电化学法，这类测量仪器存在量程漂移大，响应速度慢等缺点。另外如醋酸铅纸带法和气相色谱还需要消耗大量耗材，运行成本高。使用激光吸收光谱技术可以解决以上问题，但是采用常规的激光吸收光谱无法测量如此低浓度的H2S气体[1]。
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精确、灵敏地探测微量气体也一直是激光气体光谱技术发展的方向，为此发展出多种激光光谱测量方法和技术，包括直接吸收光谱
[2]
，波长调制（WM）和频率调制（FM）光谱[3]
，
光声光谱[4]
，腔衰荡光谱（CRDS）[5]
，腔增强光谱（CEAS）[6]
和积分腔输出光谱（ICOS）[7]
等。他们在气体测量中都显示出了不同的精确性和灵敏度。2001年，J.B.Paul [8]
提出了结构更简单的离轴积分腔输出光谱（Off-Axis Integrated Cavity Output Sepctroscopy，简称OA-ICOS），对基于高精细腔的测量技术起了重要贡献。本文在离轴积分腔技术的基础上，结合激光调制吸收光谱技术，开发了结构更简单的积分腔输出光谱气体分析仪器。该仪器使用半导体激光器和光电探测器，无须压电陶瓷、斩波器和APD 等复杂和昂贵器件，使仪器更稳定、成本更低。同时调制光谱采用高频信号处理，抑制了噪音，具有更高的探测灵敏度。
本文利用OA-ICOS 气体分析仪，在近红外波段对0-20ppm 量程的微量H2S 进行精确、灵敏地检测。
2、OA-ICOS 原理 2.1、腔模匹配原理
根据Fabry-Perot 光学谐振腔理论，稳定谐振腔满足的条件是：
11)(1(02
1
R d [1]
其中，d 是腔长，1R 和2R 分别为高反射率透镜的曲率半径，本文采用的腔长为0.5m ，透镜曲率半径为1m 。在谐振腔中，光束可以在腔内形成稳定的多次回返。同时，谐振腔具有选模功能，使频率满足共振条件的光束能通过谐振
腔，其他频率的光束被抑制。对于共轴入射的情况，谐振腔共振频率间的间隔FSR （Free spectra range ）直接由腔长所决定，间隔宽，激光束只有频率与谐振腔共振模式匹配才能使通过谐振腔。在共轴腔衰荡和共轴积分腔输出光谱中，常需要使用压电陶瓷改变腔长，使谐振腔的共振模式与激光束频率匹配，增加了系统的成本和复杂性。
1960年代，Herriott 等人就对光学腔的离轴耦合进行了研究[9, 10]，在此基础上提出了离轴积分腔输出光谱技术[8]。在离轴入射情况中，激光束在腔内发生多次不重合的来回反射，共振距离增加，谐振腔共振频率间隔减小，只要不重合回返次数足够多，FSR 足够小，谐振腔的透过率在频域上会产生平均化的效果，即谐振腔的透过率与入射光波长无关，由此解决了激光频率与谐振腔模式匹配的问题。例如，0.5m 腔长的FSR 为300MHz ，若回返100次，共振距离则为腔长的200倍，此时FSR 减小到1.5MHz ，而激光光谱仪中常用光源的谱宽约为10～100MHz ，近红外波段气体吸收谱线半高宽约在1GHz 量级。本文中，已将回返次数提高到了300多次，谐振模式匹配问题成功解决。
2.2、吸收增强原理
在OA-ICOS 中，其透射光强遵守Beer-Lambert 定律：
L v C L v e I e I I )(0)(0σα??== [2]
其中，0I 为入射光强，)(v α为单位长度的吸收，C 为气体浓度，σ为吸收截面，L 为有效光程，v 为气体吸收中心频率。
激光束多次穿过被测气体，有效地增长了激光在气体中通过的有效光程，在OA-ICOS 中
有效光程与腔镜反射率，谐振腔长度等参数有关，如下公式：
]1)1(ln[
)(1)(22)(2d
v d
v e R e R v L ααα?????= [3] 其中，R 是腔镜的反射率，d 为谐振腔长度。
当%95.99=R ，5m 0d .=时，有效光程
1250m L =。有效光程相比谐振腔长增长了
2000倍，与有效光程等于腔长的传统仪器相比，OA-ICOS 的吸收得到了增强，所以有更低的探测下限。
2.3、调制吸收原理
基于OA-ICOS 技术的气体分析仪器结合了高灵敏度的调制激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy ，TDLAS ）
技术，激光波长由三角波控制对被测气体的特定吸收谱线进行扫描。在三角波上叠加正弦波进行波长调制。探测器接收到的透过率信号通过高通滤波后采用相敏检测技术提取二次谐波信号，该信号正比与气体浓度[11]，如下： }
du )2u (cos )]u (acos v
v [g PCL
)T (S {
I )a ,v (H I S 0
0202f ×+?=∝∫?
π
ππ
[4]
其中)(T S 表示气体吸收谱线的谱线强度，线形函数)]([u acos v v g 0+?表征该吸收谱线的形状，P 为气体压力。
3、实验装置
下图为本文所使用仪器的结构框图：
OA-ICOS 装置原理框图半导体激光器发出的带发散角的光束经小通光孔径的凸透镜调整为准直光。准直光从谐振腔的一端入射。在谐振腔的另一端用凸透镜收集出射光束，光电探测器的光敏面置于透镜焦点处。探测器得到的光电信号通过低通得到DC 信号，通过高通并锁相放大得到二次谐波信号（即2f S ），经分析后得到浓度值。激光器调制信号由函数发生器产生，设置合适的三角波
直流分量和热电冷却器（Thermoelectric cooler ，TEC ）工作温度，使激光束的中心频率位于所测吸收峰的中心频率处。
4、实验结果与讨论 4.1、线性特性
该分析仪器的满量程为20ppm ，按照计量检定规程，调零标定后，分别通入满量程35%
（7ppm ）、50%（10ppm ）、70%（14ppm ）的标气，得到如下图2所示的对应的二次谐波信
号以及图中右上角所示的信号强度随浓度的曲线，线性误差小于±1% F.S.。
2f s i g n a l i n t e n s i t y
Point number
图2、H 2S 气体的线性特性结果
4.2、测量重复性
通入不同浓度的H 2S 标准气体，测量得到如下图3所示的浓度读数，通入了5个不同浓度的测量气体，对浓度读数统计标准偏差。浓度读数重复性0.303ppm 3=σ，
50010001500200025003000
5
10
15
20
25
C o n c e n t r a t i o n [p p m ]
Measure time [second]
3σ=0.303ppm
图3、H 2S 气体的测量重复性结果
4.3、现场测量数据
-2
02468
101214161820 H 2S (p p m )
Time
图4、现场捕捉到H 2S 浓度异常
在天然气净化厂的微量H 2S 检测中，通常
H 2S 浓度控制在2-3ppm 浓度，当脱硫工艺发生异常，会导致H 2S 浓度异常窜高，分析仪可以准确地捕捉到H 2S 浓度异常的发生（见图4），指导脱硫工艺的调整。 5、结论
本文采用基于OA-ICOS 技术的激光气体分析仪对微量H 2S 进行了测量。该技术激光束采用离轴方式入射到高精细谐振腔中，解决了谐振腔共振模式匹配问题，简化了装置结构；同时结合调制吸收光谱技术，提高了仪器的探测灵敏度；利用光束在高精细谐振腔中的多次
回返，显著提高了有效光程，使探测下限显著提高。经过实际测量得到H 2S 的测量重复性为0.303ppm ，0-20ppm 量程的线性误差小于±1%。该性能的分析仪完全可以应用于石油化工
和天然气行业中对微量H2S 的测量。 参考文献
1. V.Weldon, J.O’Gorman, P.Phelan, J.Hegarty,
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8. J.B.Paul, https://www.doczj.com/doc/7513432983.html,pson, J.G.Anderson. Ultra sensitive absorption spectroscopy with a high-finesse optical cavity and off-axis alignment. Appl. Opt., 40(27):4904-4910, 2001. 9. D.R.Herriott, H.Kogelnik, R.Kompfner. Off-axis paths in spherical mirror interferometers. Appl. Opt. 3:523-526, 1964. 10. D.R.Herriott, H.J.Schulte. Folded optical delay
lines. Appl. Opt. 4:883-889, 1965.
11. J.Wang, M.Maiorov, D.Baer, et al.. In situ
combustion measurements of CO with diode-laser absorption near 2.3um. Appl. Optics. 39(30):5579-5589, 2000.
作者简介：俞大海(1978-)，男，硕士，工程师，主要从事激光气体分析研究， E-mail:
dahai_yu@https://www.doczj.com/doc/7513432983.html,
低热值燃气燃烧技术的应用与分析 摘要：本文主要针对低热值燃气燃烧技术的应用与分析展开了探讨，详细阐述 了低热值燃气的燃烧特性，并对低热值燃气的稳燃技术和低热值燃气的低氮燃烧 技术作了系统的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。 关键词：低热值燃气；燃烧技术；应用 所谓的低热值燃气，是指煤或焦炭等固体燃料气化所得热值较低的气体燃料。在当前节能降耗的大社会背景下，低热值燃气的应用将会具有着极佳的经济效益 和社会意义，因此，我们需要对低热值燃气的燃烧技术进行有效的分析，从而为 推广其的应用带来极大的帮助。 1 低热值燃气燃烧特性 低热值气体燃料并没有明确的概念，通常根据气体燃料自身发热量可将气体 燃料分为高热值燃料（Q＞15.07MJ/m3）、中热值燃料（6.28MJ/m3＜Q＜ 15.07MJ/m3）及低热值燃料（Q＜6.28MJ/m3），工业中常见的低热值气体燃料 主要有化工过程低热值尾气、高炉煤气、石油化工行业冶炼尾气、煤矿低浓度瓦 斯气等。其中，高炉煤气、煤层气等热值介于3.0～6.28MJ/m3的低热值燃料的研究应用已逐步展开，但在工业生产中还存在一些工业废气，含有少量的可燃成分，热值非常低，甚至远低于3.0MJ/m3，这种超低热值燃气种类很多，比如某些煤层气、生物质气化气、垃圾掩埋坑气、炭黑尾气、一些工艺废气等。超低热值燃气 比低热值燃气点火、稳燃更困难，能量密度低，长距离输送不经济，在当地没有 合适的热用户时只能直接放散，既浪费能源又污染环境。 低热值燃气燃烧特性主要包括以下几个方面： （1）燃气中可燃成分少，热值低，着火温度高，火焰传播速度慢，难以点火及稳定燃烧； （2）燃气压力低且波动范围大，压力过低、速度过慢时容易回火； （3）低热值燃气多为化工生产线的尾气，需对多条生产线进行汇总综合利用，燃气的流量变化大； （4）化工工艺过程的操作对尾气的成分及热值影响较大，尾气的燃烧工艺如配风系数需及时匹配调整，否则容易熄火。 2 低热值燃气的稳燃技术 根据燃烧理论，为保证低热值燃气的稳定燃烧，主要的稳燃措施包括优化着 火条件、提高火焰温度以及优化燃烧场分布等。 （1）优化着火条件 低热值气体燃料的着火极限高，着火比较困难，燃烧温度也较低。为此，需 要提高燃气热值，降低燃料着火下限。如掺烧高热值燃料，提高混合燃气的热值，降低着火温度；燃料和空气预热提高初始温度。 （2）提高火焰温度 燃烧温度的提髙可强化炉内辐射换热并改善炉内的燃烧状况。而实际火焰温 度与装置类型、燃烧效率、燃料种类、空气/燃气预热温度等有关。如：强化燃料和空气的混合，降低不完全燃烧损失；合理设计炉膛结构，进行绝热燃烧，减少 系统散热量；降低空气过剩系数或采用纯氧/富氧燃烧。 （3）优化燃烧场分布 燃烧场的分布包括燃气、空间以及烟气在燃烧空间的分布，燃烧场特别是温 度场的优化分布来源于高温烟气对新鲜燃气、空气的加热，进而促进空气与烟气
我国的天然气资源现状 我国天然气的勘探、开发和利用都相对比较落后，已探明可采储量仅占世界的1.2%，目前年产量200亿立方米，预计到2000年达到250亿立方米/年。我国天然气地质资源量估计超过38万亿立方米，可采储量前景看好，按国际通用口径，预计可采储量7-10万亿立方米，可采95年，在世界上属资源比较丰富的国家。陆上资源主要集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海，海上资源集中在南海和东海。此外，在渤海、华北等地区还有部分资源可利用。1.四川盆地的天然气是我国开采较早、储量较丰富的资源，基本可在满足四川省和重庆直辖市需求的同时，通过管道外送部分剩余气量。主要市场是武汉，预计可供气20-30亿立方米/年。2.陕甘宁气田是我国陆上最大的天然气整装资源，可采储量超过3000亿立方米，目前主要通过北京、西安和银川三条管线外送。输气能力分别为：北京方向660mm900km，30亿立方米/年，供北京、天津、河北；西安426mm480km，8-9亿立方米/年，银川426mm300km，3-4亿立方米/年。该资源已具备建设第二条东送管道的条件，今后市场主要可能是北京、天津和河北以及华东地区。3.塔里木盆地和青海的天然气资源十分丰富，具有较好的开采前景，预计可采储量与陕甘宁气田相当，今后主要靠管道经兰州、西安东送，主要市场为长江三角洲地区。4.南海天然气资源蕴藏品质最佳，气田储量集中，单井产量大。现已通过海底管道年输香港29亿立方米，主要用于发电。还有部分天然气送海南岛三亚的一座100MW燃机电厂和化肥厂使用。南海的资源开发前景看好，但海上天然气开发难度较大，同时在一定程度也受到地缘政治因素的制约，因此，暂不宜进行大规模开发利用。5.东海地区的勘探工作一度受一些政策的影响而比较迟缓，但从现在工作成果看，资源储量看好。在钱塘江口以外的平湖气田发现的部分天然气资源正在供应上海，主要满足城市居民的生活用气。但东海资源的情况与南海情况相近，也暂不宜进行大规模开发利用。 我国的天然气资源市场及其发展前景 2001年天然气占中国总能源需求比例为２．９６％（石油占２７．４％，煤炭占６２．０％，核能占０．４７％，水力占６．９％）。 我国天然气资源量为３８．０４万亿立方米，估计可采储量（７－１０）万亿立方米。陆上６２个盆地和地区的天然气储量２９．９万亿立方米，７８．６％集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海省。１０个海上盆地大多集中在南海和东海，总计８．１４万亿立方米，占总量２１．４％。 据分析，全国常规天然气资源量中，最终可采储量为１４万亿立方米，其中东部占３０．３％，西部占２８．２％，海上占２１．４％。我国天然气储量大于１万亿立方米的地区有１０个：塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、珠江口、准噶尔和柴达木。现已形成以四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、莺琼、东海六大盆地为主的气层气资源区，以及渤海湾、松辽、准噶尔三大盆地气层气与溶解气共存资源区格局。据统计，全国共发现６９个含天然气盆地，其中天然气资源量比较丰富的塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、琼东南、珠江口、准噶尔、柴达木盆地的总资源量为３２．２６万亿立方米，占全国天然气总资源量的８４．８％。 ２００１年我国天然气探明储量为１．３７万亿立方米，占世界０．９％。资源探明率３．６％。２０００年我国还在内蒙古伊克昭盟发现首个世界级大气田：苏里格大气田，天然气探明地质储量达到６０２５．２７亿立方米，相当于一个储量６亿吨的特大油田，不仅是我国现在规模最大的天然气田，也是我国第一个世界级储量的大气田。 我国近海天然气工业拥有较大发展潜力。对近海１０个沉积盆地的油气资源综合评价认为，天然气总资源量８．４万亿立方米。目前在海上找到的天然气储量４２１１亿立方米，占近海天然气资源量９％。中国海洋石油总公司（ＣＮＯＯＣ）天然气生产能力将由２０００年１００亿立方米增加到２０１０年１５０亿－２００亿立方米。莺歌海、琼东南、珠江口盆地、东海西湖和渤海渤中是今后寻找天然气的有利地区。莺歌海－琼东南盆地有巨大的天然气资源，其中崖１３－１气田年产天然气３６．１３亿立方米，预计天然气资源量约为１．５万亿立方米。东海盆地探明天然气地质储量达２０００亿立方米以上。 ２０００年我国天然气生产量２７７．３亿立方米（２００１年３０３亿立方米），其中，中国石油
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 燃烧新技术的应用与发展 燃烧新技术的应用与发展随着经济的发展，我国能源消耗量愈来愈大，同时对环境造成的污染也愈来愈严重。 近来我国对节能减排的要求越来越高，尤其是当前全球金融危机的不利形势下，能耗水平的竞争也已成为了国家实力竞争的主战场。 而降低能耗不仅要在生产过程中严格把控，更要采用先进的节能技术和配套相应的节能设备才能实现。 针对以上现状，近年来，各类燃烧新技术在很多方面得到应用，得到了很大的发展，比如工业炉的高温空气燃烧技术、多孔介质燃烧新技术、富氧燃烧新技术在马蹄焰玻璃窑炉上的应用等等，以下将分别简单介绍。 一、工业炉的高温空气燃烧技术高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion-HTAC）是 20 世纪90 年代开发成功的一项燃料燃烧领域中的新技术。 它是在传统的蓄热燃烧基础上发展起来的。 蓄热燃烧在钢铁工业中找已应用，如炼铁的热风炉，已过时的炼钢用的平炉等。 70 年带末，日本学者在英国学者提出的超焓火焰的理念基础上进行了开发。 所谓超焓是指在原有混合气所具有的焓值基础上，再添加一部 1 / 6
分焓之后的状态，不需要借助于外部热源，只要采用常规的工业炉窑燃烧所用的热再循环，就可以维持超稀薄混合气体的稳定燃烧。 日本学者重点对多孔性固体壁的传热和蓄热性能、热的再循环促进燃烧过程的机理及其应用进行了研究，取得了节能降耗的良好效果。 HTAC 包括两项基本技术手段： 一是燃烧产物显热最大限度回收（或称极限回收）；二是燃料在低氧气氛下燃烧。 燃料在高温下和低氧空气中燃烧，燃烧和体系内的热工条件与传统的（空气为常温或低于600℃以下，含氧不小于 21%）燃烧过程有明显区别。 高温空气燃烧技术能把 30%被烟气带走的余热再回收 60%～80%，节能效果显著，但是该技术在改善加热物体的温度均匀性、减少污染物排放方面在国内应用效果不佳。 二、多孔介质燃烧新技术近年来，在燃烧研究领域中，多孔介质燃烧技术越来越多的受到人们的青睐。 其特点是气体混合物在一种既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里完成燃烧，介质做成什么形状，火焰就是什么形状，炉子内部没有火焰，加热物体不是靠火焰，而是靠加热高温介质和温度均匀的烟气的辐射热。 多孔介质燃烧新技术，是继第一代常规气体燃烧技术，第二代蓄热燃烧技术之后，国际最新的第三代气体燃烧技术。
液化天然气（LNG）在工业应用方面的优势 1、LNG灵活的运输 液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（-162℃）温度后变成液体，能量密度大，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。 LNG通过槽车运输，一次运输量为20吨左右，折合天然气为2.8万方。可通过陆路、铁路、海运到达天然气官网辐射不到的区域。 2、LNG多气源保障 LNG可在工业应用方面替代部分管道天然气，作为管道天然气的补充，多气源保障企业的安全用气。 在管道天然气遇到道路施工、管路检修、用气紧张、压力过低时，予以补充或替代。 3、LNG高热值 LNG生产是将天然气经脱硫、脱水、脱重烃、脱酸性气体等一系列净化处理，采用深冷技术，将天然气冷却到-162℃，在常压下成为液态。在生产过程中，非烃类组分及一些非甲烷烃类通常都要被除去。这样，LNG燃料基本都是纯质烷烃，主要是甲烷和乙烷，其组分比管道天然气的组分更纯净，其中甲烷含量进一步提高，达到96%以上。 LNG低热值为42.42MJ/m3，高热值为46.76MJ/m3，管道天然气低热值为33.37MJ/m3，高热值为36.50MJ/m3。（1MJ/m3≈239Kcal/m3） LNG热值比管道天然气热值高约28%，按照管道天然气3元/m3计算，等热值LNG气价折合为3.84元/m3。 4、LNG的环保优势 LNG在低温液化过程中已脱除了其中的H2O、S、CO2和其它有害物质，其主要成分为甲烷，纯度达到96%以上。气化后燃烧尾气中SO2的含量几乎等于零，其CO2排放量也远远低于其它燃料，天
然气:石油:煤炭=1:1.4:2。燃烧后的废气中SOX、NOX的含量也大大低于其它燃料，LNG燃烧尾气中的NOX含量为燃油尾气的55%。
天然气的应用 作者:任鸿江 学号:200910440939 班级:09级应化九班 学校：西华师范大学
目录: 一. 天然气的发现及早期应用 二．天然气的优越性 三．天然气的储存与运输 3.1 LNG的储存 3.2 LNGL储存中的安全问题 3.3 LNG的运输 四．中国天然气应用现状及发展前景 4.1 我国能源结构的特点 4.2天然气发展现状 4.3天然气应用前景 五．结论
天然气的应用 作者：任鸿江 摘要：本文概述了液化天然气的优越性,分析了目前天然气主要的储运技术,介绍了我国天然气利用的现状和发展前景, 就天然气的应用发展前景进行了探讨。对综合利用天然气提出了建议。 关键词：天然气储存运输发展 一.天然气的发现及早期应用； 在公元前6000年到公元前2000年间，伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。许多早期的作家都曾描述过中东有原油从地表渗出的现象，特别是在今日阿塞拜疆的巴库地区。渗出的天然气刚开始可能用作照明，崇拜火的古代波斯人因而有了"永不熄灭的火炬"。中国利用天然气是在约公元前900年。中国在公元前211年钻了第一个天然气气井，据有关资料记载深度为150米（500英尺）。在今日重庆的西部，人们通过用竹竿不断的撞击来找到天然气。天然气用作燃料来干燥岩盐。后来钻井深度达到1000米，至1900年已有超过1100口钻井。 直到1659年在英国发现了天然气，欧洲人才对它有所了解，然而它并没有得到广泛应用。从1790年开始，煤气成为欧洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美，石油产品的第一次商业应用是1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气的应用。他们通过一根小口径导管将天然气输送至用户，用于照明和烹调。 由于还没有合适的方法长距离输送大量天然气，天然气在整个十九世纪只应用于局部地区。工业发展中的应用能源主要还是煤和石油。1890年，燃气输送技术发生了重大的突破，发明了防漏管线连接技术。然而，材料和施工技术依然较复杂，以至于在离气源地160公里（100英里）的地方，天然气仍无法得以利用。因而，当生产城市煤气时，伴生气通常烧掉（即在井口燃烧掉），非伴生气则留在地下。 由于管线技术的进一步发展，十九世纪二十年代长距离天然气输送成为可能。1927年至1931年，美国建设了十几条大型燃气输送系统。每一个系统都配备了直径约为51厘米（20英寸）的管道，并且距离超过320公里。在二战之后，
1.单选题【本题型共10道题】 1.我国的集中供暖区域分布在北纬（）地区。 A．35~50度 B．35~52度 C．33~52度 D．33~50度 2.燃气分布式供能系统是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在（）以上。 A．75% B．70% C．65% D．69% 3.一般认为：理想的发电容量备用率是（）。 A．12% B．15% C．20% D．25% 4.目前，需要对燃气分布式能源项目建设进行（），以进一步提高工程项目的设计水平、建设水平、运行水平。 A．全面总结、归纳、提高 B．系统总结、归纳、提高
C．全面总结、归纳、完善 D．系统总结、归纳、完善 5.我国的楼宇型、区域型燃气分布式能源项目在数量上分别占（）。 A．50%，50% B．40%，60% C．60%，40% D．70%，30% 6.燃气分布式供能项目标识分为（）两部分。 A．供能站和对外供能系统 B．供能站和对外供电系统 C．燃气站和对外供能系统 D．燃气站和对外供热系统 7.在我国，燃气分布式能源起步并不算晚，早在上世纪（），就有专家、学者及企业开始了研究，并积极推动分布式能源在我国的发展。 A．80年代末 B．90年代末 C．的1995年 D．70年代末 8.在我国，燃气分布式能源项目有望迎来（）的发展。 A．“理性而适度” B．“大量而快速”
C．“理性而优质” D．以上都不对 9.分布式能源梯级利用。燃料天然气进入燃气轮机燃烧，输出电能。燃机的排烟约在（）之间。 A．400℃至600℃ B．450℃至600℃ C．400℃至660℃ D．300℃至660℃ 10.分布式能源系统，应按照（）的原则。 A．“分布实施、综合协调” B．“分布利用、综合协调” C．“分布利用、分步协调” D．“分布利用、综合管理” 2.多选题【本题型共10道题】 1.燃气分布式供能站有四大设计接口，包括：（）。 A．管网 B．电网 C．供水 D．交通 E．燃气 2.目前，燃煤锅炉房使用的燃料如下：（）。
液化天然气LNG在工业应用方面的优势 1、LNG灵活的运输液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（-162℃）温度后变成液体，能量密度大，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。LNG通过槽车运输，一次运输量为20吨左右，折合天然气为 2、8万方。可通过陆路、铁路、海运到达天然气官网辐射不到的区域。 2、LNG多气源保障LNG可在工业应用方面替代部分管道天然气，作为管道天然气的补充，多气源保障企业的安全用气。在管道天然气遇到道路施工、管路检修、用气紧张、压力过低时，予以补充或替代。 3、LNG高热值LNG生产是将天然气经脱硫、脱水、脱重烃、脱酸性气体等一系列净化处理，采用深冷技术，将天然气冷却到-162℃，在常压下成为液态。在生产过程中，非烃类组分及一些非甲烷烃类通常都要被除去。这样，LNG燃料基本都是纯质烷烃，主要是甲烷和乙烷，其组分比管道天然气的组分更纯净，其中甲烷含量进一步提高，达到96%以上。LNG低热值为 42、42MJ/m3，高热值为 46、76MJ/m3，管道天然气低热值为 33、37MJ/m3，高热值为
36、50MJ/m3。（1MJ/m≈239Kc al/m）LNG热值比管道天然气热值高约28%，按照管道天然气3元/m计算，等热值LNG气价折合为3、84元/m。 4、LNG的环保优势LNG在低温液化过程中已脱除了其中的 H2O、S、CO2和其它有害物质，其主要成分为甲烷，纯度达到96%以上。气化后燃烧尾气中SO2的含量几乎等于零，其CO2排放量也远远低于其它燃料，天然气:石油:煤炭=1:1、4:2。燃烧后的废气中SOX、NOX的含量也大大低于其它燃料，LNG燃烧尾气中的NOX含量为燃油尾气的55%。
河南城建学院2009—2010学年第二学期期末考试 《燃气燃烧与应用》试题（A 卷）答案 一、填空题（每空1分，共17分） 1、降低火焰温度、减少过剩空气量 2、直流式 、容积式 3、 引射式、自然引风式 4、支链着火、热力着火 5、蓝、黄 6、面积热强度 、容积热强度 7、链引发、链终止 8、热理论、 综合理论 9、导温系数 二、名词解释（每题3分，共15分）： 1、1Nm 3 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。 2、在射流轴线上存在某点的轴速度在x 方向上的分速度x v 为出口速度2v 的5%，以喷嘴平面至该点的相对法向距离d x 1 ，定义为射程。 3、燃气燃烧所需的氧气依靠扩散作用从周围大气获得，在燃烧前燃气中不含氧气。 4、由于系统中热量的积聚，使温度急剧上升而引起的着火称为热力着火。 5、指燃气热值与其相对密度平方根的比值 三、简答题(每小题5分，共20分) 1、 （1）加强气流紊动； （2）应用旋转气流改善气流混合过程； （3）预热燃气和空气； （4）烟气再循环； 2、气体从喷嘴流出后，气流本身一面旋转，一面又向静止介质中扩散前进，这就是旋转射流，简称旋流。 产生旋流的方法有: (1) 使全部气流或一部分气流沿切向进入主通道 (2) 在轴向管道中设置导向叶片,使气流旋转 (3) 采用旋转的机械装置,使通过其中的气流旋转. 3、 （1）理论燃烧温度随燃气低热值的增大而增大。 （2）应在保证完全燃烧的前提下习尽量降低过剩空气系数 （3）预热空气或燃气可以提高理论燃烧温度 4、(1)以高能量的气体引射低能量的气体,并使两者混合均匀.
天然气燃烧特性 天然气最主要的成分是甲烷，基本不含硫，无色、无臭、无毒、无腐蚀性，具有安全、热值高、洁净和应用广泛等优点，目前已成为众多发达国家的城市必选燃气气源。 城市燃气应按燃气类别及其燃烧特性指数（华白数W 和燃烧势CP ）分类，并应控制其波动范围。 华白数W 按式（1）计算： d Q W g = （1） 式中：W —华白数，MJ/m 3（kcal/m 3);Q g —燃气高热值，MJ/m 3/（kcal/m 3）；d —燃气相对密度（空气相对密度为1)。 燃烧势CP 按式2计算： ()d CH CO H C H K CP n m 423.06.00.1+++?= （2） 220054.01O K ?+= （3） 式中：CP ——燃烧势； H 2——燃气中氢含量，%（体积）； C m H n ——燃气中除甲烷以外的碳氢化合物含量，%（体积）； CO ——燃气中一氧化碳含量，%（体积）； CH 4——燃气中甲烷含量，%（体积）； d ——燃气相对密度（空气相对密度为1）； K ——燃气中氧含量修正系数； O 2——燃气中氧含量，%（体积）。 城市燃气的分类应符合表的规定。 城市燃气的分类（干，0℃，101.3kPa ）表
燃气热值的单位定义及换算 燃气热值的单位有两个单位系列： 一是“焦耳”系列：J（焦耳）/ Nm3、KJ（千焦）/Nm3、MJ（兆焦）/Nm3； 换算关系是：1MJ（兆焦）=1000KJ（千焦）、1KJ（千焦）=1000J（焦耳）； 二是“卡”系列：cal（卡）/ Nm3、Kcal（千卡）/Nm3；换算关系是：1Kcal （千卡）=1000cal（卡）； 两个单位系列的换算关系是：1cal（卡）=4.1868 J（焦耳）；1KJ（千焦）=238.85 cal（卡）；1MJ（兆焦）=238.85 Kcal（千卡）。 纯天然气的组分 纯天然气的组分是CH4：98%；C2H6：0.3%；C3H8：0.3%；CmHn： 0.4%；N2：1%。
国内外天然气开发、利用及发展趋势 一、国际天然气开发利用情形 1、世界天然气工业进展的总趋势 自90年代早期以来，天然气工业的增长第二次进入停滞。这一情形要紧是由于独联体国家产量的急剧下降所致。1996年在这一地区观看到的产量下降的停止在1997年并没有重复。这一情形下隐伏着许多因素。因此总的经济状态和俄罗斯消费的下降，欧洲进口的下降，亚姆堡协议的中止和从土库曼斯坦进口到其它共和国的中止，讲明了这一进展。较温顺的气候条件也推动了欧洲产量的下降。 在其它地理区域较高的产量仅仅补偿着这些减少。这些前中央打算经济的国家重新看到它们占世界产量份额的衰减，仅占世界产量的31.1%。这种情形差不多导致一个经济区域的崩溃，甚至更有利于工业化的国家，它们占市场产量的44.2％。然而，这一变化可能归于临时性的因素。只具有世界储量1l％的工业化国家最终将看到它们所占世界产量份额的减少。 在1998年1月1日，世界天然气的证实储量估量为151964×109m3或大约为136.8×109m3油当量吨，比1997年的数字高0.8％。在1998年1月1日海上天然气证实储量达到43050×109m3，或占总储量的28.3％。 现在世界范畴内有36个国家具有重新投入的活动，而在1980年只有20个国家。这一活动的进展正在加速，而这些重新投入的强度显示出连续的增长。今天，它们代表着总的天然气产量的11.5％，而1980年是6％。 在世界级别上，天然气产量的利用速率专门高(在1997年为84.3％)。世界10个首要的天然气生产者(俄罗斯、美国、加拿大、英国、荷兰、阿尔及利亚、印度尼西亚、乌兹别克斯坦、挪威和沙特阿拉伯)在1997年生产了172 3×109m3天然气。它们占世界市场产量的75％。这10家要紧的石油集团（皇家荷兰\壳牌集团、埃克森、莫比尔公司、阿莫克公司等）的地位是极其重要的，这些天然气公司是居优势的。 2、世界天然气市场销售 1997年市场销售的海上天然气产量增加5.6％，达到573×109m3。它占总产量的24.9％，而在1996年是23.6％。传统的生产者(美国和北海的产油国)
天然气制合成气的新技术 摘要：伴随煤炭石油等能源的日益枯竭，天然气等新型能源进入到人们的视野当中，如何更有效的利用天然气成为关键。本文简单介绍了国内外天然气的化工利用情况，并介绍了天然气为原料制成的合成物，最后分析了天然气制合成气的新技术。 关键词：天然气催化工艺 天然气作为一种新兴重要能源，一般情况下不能直接利用，在合成燃料前会先合成气，而在整个天然气转化为使用能源的过程当中，合成气的步骤耗费相当大的成本，能够占到全程的百分之六十左右，因此天然气制合成气工艺的改善是一个巨大挑战。近年来国外发展了自然重整，非催化部分氧化和联合重整等制合成气新工艺。 一、国内外天然气的化工利用 上世纪初西方国家首次铺设了天然气管道为化工使用，自此天然气成功加入了世界能源的行列，各个国家开始了天然气的开发使用，并在相当长时间段内有着飞速发展，从1940年发展速度的开始提升至1960年达到鼎盛，天然气利用技术趋于成熟，转化成各类能源物，一定程度上促进了各国的发展。至70年代，由于石油化工廉价化，天然气研发的脚步减慢，但仍有着较为稳定的发展速度。目前，石油供给短缺，价格不断上升，世界石油局势紧张，而天然气作为一种新兴能源，处于开发的初级阶段，且储量巨大，国际能源机构认为，天然气产量增加，并且今后将会作为主要能源之一。 作为21世纪新兴能源，天然气合成燃料的工艺备受关注，不断得到改善，被应用到工业化工中去。企业中的天然气转化工艺，可分为以下两种方法： 1.直接转化法 在制作乙烯过程中，当利用甲烷作氧化剂时，可以选择氧化制甲醇和甲醛。 2.间接转化法 天然气制燃料常用的就是间接转化法，利用转化器将天然气进行转化，合成的合成气，应用于工业化工上，将之彻底转变成燃料、化肥等。 二、以天然气为原料的化工合成物 1.合成氨 氨肥是化肥工业中的主导产品，世界各国对化工氨需求量大，氨的产量直接
第一章燃气的燃烧计算 燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。 燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间 热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。对于液化石油气也可用kJ/kg。 高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原 始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出 的热量。 低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始 温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热 量。 一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3 天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3 液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3 按1KCAL=4.1868KJ 计算： 焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3 天然气的低热值是8600—11000KCal/m3 液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3 热值的计算 热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的 热值根据混合法则按下式进行计算： 理论空气需要量 每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全 燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。它是燃气 完全燃烧所需的最小空气量。 过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量 v0之比称为过剩空气系数。 α值的确定 α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运 行工况。 工业设备α——1.05-1.20 民用燃具α——1.30-1.80 α值对热效率的影响 α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加， 热效率降低； α过小，燃料的化学热不能够充分发挥， 热效率降低。 应该保证完全燃烧的条件下α接近于1. 烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物 运行时过剩空气系数的确定 计算目的： 在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气 系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率 的降低。 在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时，需要根 据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系 数，从而折算成过剩空气系数为1的有害物含量。 根据烟气中O2含量计算过剩空气系数 O2′---烟气样中的氧的容积成分 （2）根据烟气中CO2含量计算过剩空气系数 2 ' 2 m CO a CO = CO2m——当＝1时，干燃烧产物中CO2含量，%； CO2′——实际干燃烧产物中CO2含量，%。 1.4个燃烧温度定义及计算公式 热量计温度：一定比例的燃气和空气进入炉内燃烧， 它们带入的热量包括两部分：其一是由燃气、空气带 入的物理热量(燃气和空气的热焓)；其二是燃气的化 学热量(热值)。如果燃烧过程在绝热条件下进行，这 两部分热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到 的温度称为热量计温度。 燃烧热量温度：如果不计参加燃烧反应的燃气和空气 的物理热，即t a＝t g＝o，并假设a＝1．则所得的烟气 温度称为燃烧热量温度。 理论燃烧温度：将由CO2HO2在高温下分解的热损失和发 生不完全燃烧损失的热量考虑在内，则所求得的烟气 温度称为理论燃烧温度t th 实际燃烧温度： 2.影响燃烧温度的因素 热值：一般说来，理论燃烧温度随燃气低热值 H l的增 大而增大. 过剩空气系数：燃烧区的过剩空气系数太小时，由于 燃烧不完全，不完全燃烧热损失增大，使理论燃 烧温度降低。若过剩空气系数太大，则增加了燃烧产 物的数量，使燃烧温度也降低 燃气和空气的初始温度：预热空气或燃气可加大空气 和燃气的焓值，从而使理论燃烧温度提高。 3.烟气的焓与空气的焓 烟气的焓：每标准立方米干燃气燃烧所生成的烟气在 等压下从0℃加热到t℃所需的热量，单位为千焦每标 准立方米。 空气的焓：每标准立方米干燃气燃烧所需的理论空气 在等压下从0℃加热到t(℃)所需的热量，单位为千焦 每标准立方米。 第一章思考题 第一章课后例题必须会做。 燃气的热值、理论空气量、烟气量与燃气组分的关 系，三类常用气体热值、理论空气量、烟气量的取值 范围。 在工业与民用燃烧器设计时如何使用高低热值进行计 算 在燃烧器设计与燃烧设备运行管理中如何选择过剩空 气系数 运行中烟气中CO含量和过剩空气系数对设计与运行管 理的指导作用 燃烧温度的影响因素及其提高措施。 第二章燃气燃烧反应动力学 ' 2 20.9 20.9 a O = -
序言 为缓解资源短缺带来的能源供需不平衡，以及近些年来我国环境的持续恶化，急需一种新的、清洁能源来解决这两个严峻的问题，因此天然气应运而生了。天然气具有经济，环保，安全等多种性能，通过多年对天然气应用技术的研究和实践终于使天然气在很多行业得到了理想的推广和利用。文章重点论述了天然气在发电，汽车等各种领域中应用现状及其相关的新技术，希望能使大家了解目前天然气的各种应用技术。 第1章天然气的分类、组成及性质 1.1天然气的分类 按产状分类天然气可分为：游离气、溶解气、吸附气及固体气; 按经济价值分类天然气可分为：常规天然气和非常规天然气； 按来源分类天然气可分为：有机来源和无机来源； 按烃类组成分为:干、湿气（富气、贫气），烃类按组成分类天然气可分为：气、非烃类气； 按酸气含量分为：净气、酸气 我国习惯分法：伴生气、气藏气和凝析气 伴生气：系产自油藏（含油储集层）的气，也称油田气。指在地下储集层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储集层上部游离存在的天然气。伴生气一般多为富气。 气藏气：系产自气藏（含气储集层）的气，也称气田气。指在地下储集层中均一气相存在，采出地面仍为气相的天然气。气藏气多为贫气。 凝析气：系产自具有反凝析特征气藏的气。指在地下储集层中呈均一气相存在，在开采过程中当气体温度、压力降至露点状态以下时会发生反凝析现象而析出凝析油的天然气。 1.2天然气的组成 天然气是由烃类和非烃类组成的复杂混合物。大多数天然气的主要成分是气体烃类，此外还含有少量非烃类气体。天然气中的烃类基本上是烷烃（C10～C60），非烃类气体，一般为少量的N2，O2，H2，CO2，H2O， H2S及惰性气体。 1.3天然气基本物理性质 由于天然气是由互不发生化学反应的多种单一组分气体混合而成，其组分和组成无定值。只能假设成具有平均参数的某一物质，故它的基本物性参数可由单一组分气体的性质按混合法则求得。 天然气的物理性质指其平均分子量、密度、蒸汽压、粘度、粘度、烃露点等等。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7513432983.html, 天然气利用新技术发展趋势研究 作者：李映霏 来源：《科学与财富》2017年第29期 摘要：随着全球能源发展趋势的转变，能源低碳、清洁化利用成为了我国发展的重要方向。本文阐述了能源是实现我国经济可持续发展的重要保障，也是人类赖以生存的基础。本文从天然气化工、天然气发电、交通燃料等方面拓展开，讲述了未来我国天然气利用的新趋势。 关键字：天然气利用；能源；天然气发电；工业燃料；交通燃料 0引言 “十三五” 能源结构调整的关键是要减煤、增气、发展非化石能源，加大天然气利用力度，大幅提高一次能源消费中天然气的比重，但受经济形势下行、油气供需基本格局及价格机制等因素影响，国内天然气市场需求增速明显放缓，扩大天然气利用面临挑战与困难，因此，有必要研究天然气利用的新技术发展趋势，为扩大天然气利用，促进天然气市场的快速发展提供支持。 1.我国能源概况 能源是实现我国经济可持续发展的重要保障，也是人类赖以生存的基础。随着人类社会可持续发展问题日益突出和已探明天然气资源的不断增长，天然气作为清洁能源在世界能耗构成中的比重持续增加。今年，中国在世界一次能源消费比重天然气上升至6%，中国天然气市场快速发展，消费规模居全球第三位，消费规模由2000年的235亿方迅速增长到2016年的2058亿方，年均增长114亿方，年均增速14.5%。天然气消费区域已扩展至全国31个省市自治 区，2016年全国337个地级及以上城市中有315个城市已不同程度地使用上天然气，城市覆盖率超过90%。其中，年消费量超过100亿立方米的省市区有5个，分别为四川、新疆、江苏、广东和北京。 2.未来中国天然气的四大利用领域 2017年6月23日，《加快推进天然气利用的意见》正式出台，将天然气利用领域分为：城镇燃气、天然气发电、工业燃料、交通燃料四类。目前来看，城市燃气和发电用气仍是拉动天然气需求增长的主要动力。 2.1城市燃气 我国城市燃气普及率整体较高，行业规模不断扩大。2016年我国城市燃气行业规模以上 企业实现主营业务收入6017亿元。我国城市燃气普及率从2007 年的87.4%上升到2014 年的94.56%。我国现有656个设市城市大部分已采用天然气作为城市清洁能源，全国燃气企业约
《燃气燃烧》课程设计 题目：燃气燃烧课程设计 学院：建筑工程学院 专业：建筑环境与能源应用工程 姓名：张冷 学号： 20130130370 指导教师：王伟 2016年 12 月 26 日 目录
1设计概述 (1) 2设计依据 (1) 2.1原始数据 (1) 2.2燃气基本参数的计算 (1) 2.2.1热值的计算 (1) 2.2.2燃气密度计算 (2) 2.2.3燃气相对密度计算 (2) 2.2.4理论空气需要量的计算 (2) 2.3头部计算 (3) 2.3.1计算火孔总面积 (3) 2.3.2计算火孔数目 (3) 2.3.3计算火孔间距 (4) 2.3.4计算火孔深度 (4) 2.3.5计算头部截面 (4) 2.3.6计算头部截面直径 (4) 2.3.7计算火孔阻力系数 (5) 2.3.8计算头部能量损失系数 (5) 2.4引射器计算 (5) 2.4.1计算引射器系数 (5) 2.4.2计算引射器形式 (5) 2.4.3计算燃气流量 (6) 2.4.4计算喷嘴直径 (6) 2.4.5计算喷嘴截面积 (6) 2.4.6计算最佳燃烧器参数 (6) 2.4.7计算A值 (7) 2.4.8计算X值 (7) 2.4.9计算引射器喉部面积 (7) 2.4.10计算引射器喉部直径 (8) 2.4.11引射器其他尺寸计算方式如附图1： (8)
2.5火焰高度计算 (8) 2.5.1火焰内锥高度 (8) 2.5.2火焰外锥高度 (8) 2.6火孔排列 (9) 2.6.1确定火孔个数 (9) 2.6.2火孔分布直径的计算 (9) 3设计方案计算 (9) 3.1已知计算参数 (9) 3.2详细计算步骤 (10) 3.2.1头部计算 (10) 3.2.2引射器计算 (11) 3.2.3火焰高度计算及加热对象的设置高度 (12) 总结 (12) 参考文献 (13)
天然气脱水新工艺新技术的探析论文 天然气脱水新工艺新技术的探析全文如下： 随着人们对资源需求量的不断增加，传统的煤矿资源已经不能够再满足工业、生活的 需要。天然气资源的发现在极大的程度上解决了能源紧张的现状，为我国经济的发展提供 了巨大的动力。近几年来对天然气的研究逐渐深入，关于天然气的开采、净化技术得到了 很大程度的提升。天然气脱水是天然气净化过程中相当重要的一个环节，对天然气净化有 着举足轻重的作用。传统的天然气脱水主要采用固体吸附、低温分离以及溶剂吸收等方法，这些方法不仅效果较低、而且净化效果也不是太明显。近几年来对天然气脱水进行了深入 的研究，现阶段天然气脱水方法有超音速脱水技术、膜分离脱水技术。本文就将对这几种 天然气脱水技术进行分析研究，现报告如下。 1 低温分离法 1.1 工艺原理。低温分离法是传统天然气脱水的一种简单有效地方法，这种方法主要 是以低温的形式将天然气分离出来。天然气饱和含水量会随着温度的降低以及压力的升高 而相应的减少，因此可以通过此种方法对天然气进行分类。将使用水汽进行饱和的天然气 在低温下或者高压下冷却的的环境下来进行脱水。这种脱水方法比较的简单，因此所需要 的设备也较为简洁，所需要的成本较低。 1.2 存在的问题。由于工作原理主要是通过低温或者高压来使得饱和天然气分离出来，也就是说要想达到分离的目的低温或者高压是两个必须的条件。当天然气压力过低时，将 会极大地影响分离的效果。因此这个时候需要在外部引入增压设备或者是引入冷源，这样 就造成了成本的提高。对于含有较高硫的天然气，在分离时会造成污水输送、尾气排放处 理的困难。也就是说采用该种方法对天然气脱水，会造成很大程度上的污染。 2 固体吸附法 2.1 工艺原理。这是一种利用固体吸附剂的吸附张力对天然气中水分子进行吸附进而 达到分离天然气的目的。在工业上对天然气进行分离时采用的是分子筛作为吸附剂，这种 技术较为成熟，且在工业生产中应用也较为广泛。采用这种方法脱水效果较好，可以满足 管输天然气的露点要求。即使在制冷温度处于较低的状态时，也可以对乙烷进行回收。 2.2 存在的问题。分子筛脱水系统往往包含了许多的干燥器，这些干燥器处于分为脱水、再生和吹冷状态。此外还包含了再生器加热系统，这些系统综合运作确保分子脱水系 统的正常运行。而分子筛系统所存在的主要的问题就是他需要投入较高的成本，他的设备 以及操作成本都是比较高的。 3 膜分离脱水系统 3.1 工艺原理。膜分离技术采用的是生物半透膜的方法有选择的进出不同的成分，这 样就使得各种成分在压力差或者是电位差、浓度差等的差异下通过半透膜来进行物质的传
2012最新试题 1、燃烧热量温度：在热平衡方程是中，令ta=tg=0,且ɑ=1，则在绝热条件下烟 气所能达到的温度，成为燃烧热量温度。 2、低热值：1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气认为蒸汽状态时所放出的热量称为该燃气的低热值。 3、熄火距离：在电极间距从大往小减小过程中，当该间距小到无论多大的火花放电能量都不能使可燃混合物点燃时，这时的间距就叫熄火距离。 4、射程：在射流轴线上定出一点，使该点的轴速度在x方向的分速度vx为射流出口速度v2的5%，该点至喷嘴出口平面的相对垂直距离x1/d，定义为射程。 5、火焰传播浓度极限：火焰传播浓度上、下限范围，称“火焰传播极限”，又称着火爆炸极限。 6、大气式燃烧燃气在从管口喷出之前，首先混合一部分燃烧用氧化剂（即0<α’<1），燃烧所需的剩余氧气依靠扩散作用从周围大气获得，这种燃烧方式称为“部分预混式燃烧”。 7、脱火：当燃烧强度不断加大，气流速度v↑，使得v=S的点更加靠近管口，点火环变窄，最后使之消失，火焰脱离燃烧器出口，在一定距离以外燃烧，若气流速度再增大，火焰被吹熄，称为脱火 8、燃气互换性：设某一燃具以a燃气为基准进行设计和调整，由于某种原因要以s燃气置换a燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，则表示s燃气可以置换a燃气，或称s燃气对a燃气而言具有“互换性” 燃烧:气体燃料中的可燃成分在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的和光的物理化学反应过程称为燃烧 热量计温度：如果燃烧过程在绝热环境下进行，由燃气、空气带入的物理热量和燃气的化学热量全部用于加热烟气本身，则烟气所能达到的温度称为** 理论燃烧温度：如果热平衡方程式中将由于化学不完全燃烧而损失的热量考虑在内，则所求得的烟气温度称为** 支链反应，直链反应：如果每一链环中有两个或者多个活化中心可以引出新链环的反应，这种称为支链反应，如果每一链环只产生一个新的活化中心，那么这种链反应称为** 着火：由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间称为着火支链着火：在一定条件下，由于活化中心浓度迅速增加而引起反应加速从而使反应由稳定的氧化反应转变为不稳定氧化反应的过程，称为** 热力着火：由于系统中热量的积聚，使温度急剧上升而引起的，称为** 点火：当一微小热源放入可燃混合物时，则贴近热源周围的一层混合物被迅速加热，并开始燃烧产生火焰，然后向其他部分传播，使可燃混合物逐步着火，这种现象称为** 最小点火能：要形成初始火焰中心，放电能量必须具有一最小极值，即** 熄火距离：当点燃可燃混合物所需的能量与电极间距d小到无论多大的火花能量都不能使可燃混合物点燃时，d就是** 流体动力参数 绝对穿透深度相对穿透深度射程法向火焰传播速度小尺度紊流 火焰大尺度紊流火焰
天然气应用新技术目录 1天然气概述 (2) 1.1.1按矿藏特点分类 (2) 1.1.2按天然气的烃类组成分类 (2) 1.1.2.1 C5界定法—干、湿气的划分。 (2) 1.1.2.2 C3界定法—贫、富气的划分 (3) 1.1.3按酸气含量分类 (3) 1.2天然气组成 (3) 1.3天然气性质 (4) 1.3.2化学性质 (5) 2天然气净化处理新技术 (5) 2.1天然气脱水 (5) 2.1.1无硫天然气的甘醇脱水工艺 (6) 2.1.2含硫天然气的甘醇脱水工艺 (7) 其他脱水方法 (9) 2.3天然气脱硫 (10) 2.3.1湿法脱硫 (10) 2.3.2干法脱硫 (11) 3天然气利用及其应用 (13) 3.1天然气等离子体转化技术 (13) 3.2甲烷氧化偶联制乙烯 (13) 3.3天然气发电技术 (14) 参考文献 (15)
1天然气概述 1.1.1按矿藏特点分类 1)气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在， 通过气井开采出来，其中甲烷含量高。 2)凝析井气：即凝析气田天然气，气藏中以气体状态存在， 是具有高含量可回收烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油，其次可能还有部分被凝析的水，这类气田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含有一定量的丙烷、丁烷及C5+以上的烃类 3)油田气：即油田伴生气，它是伴随原油共生，是在油藏 中与原油呈相平衡接触的气体，包括游离气（气层气）和溶解在原油中的溶解气，从组成上亦认为属于湿气 1.1.2按天然气的烃类组成分类 1.1. 2.1 C5界定法—干、湿气的划分。 1)干气：指在1Sm3（CHN）井口流出物中，C5以上烃液含量 低于13.5cm3的天然气。 2)湿气：指1Sm3（CHN）井口流出物中，C5以上烃液含量高