18、天然气作燃料讲解
LNG基础知识讲解
酸性气体脱除
(3）物理吸收法 ➢ 利用H2S和CO2等酸性组分与甲烷等烃类在溶剂中的溶解度不同而完成脱硫任务。 ➢ 工业应用的物理溶剂有：甲醇，多乙二醇二甲醚，碳酸丙烯醋等。 ➢ 物理吸收法一般在高压，低温下进行，溶剂不易变质，腐蚀性小，能脱除有机硫； 适合酸性气体分压高的天然气。 ➢ 常用的方法有SELEXOL法（聚乙二醇二甲醚）和RECTISO法（冷甲醇）。
3
LNG产业链
LNG产业链是一条贯穿天然气产业全过程的资金庞大，技术密集的完整链 系。由陆地或海上油田开采的天然气在液化工厂经过预处理后进行液化，生产的LNG按 照贸易合同，通过船运及车运到LNG接收站储存，再气化，经由管网送到用户。
LNG产业链的示意图：
（1）天然气的开发 ➢ 天然气生产环节包括对天然气的开采和一定程度的处理，按其性质和要求将天然气管输 到液化厂并达到LNG厂原料气规格。
LNG的安全特性
（4）生理影响 ➢ LNG蒸气是无毒的，但如果吸进纯LNG蒸气，会迅速失去知觉，几分钟后死亡；人员暴露 在体积分数为9%的甲烷含量的环境中没有什么不良反应，如果吸入过量天然气会引起缺氧 窒息，当天然气的体积分数达到50%以上，会对人体产生永久性伤害。
LNG用途
LNG作为一种清洁燃料，必将成为新世纪的主要能源 之一。概括其用途，主要包括： (1)用作城市管网供气的高峰负荷和事故调峰 (2)用作大中城市管道供气的主要气源 (3)用作LNG小区气化的气源 (4)用作汽车加气的燃料 (5)用作飞机燃料 (6)LNG的冷能利用 (7)分布式能源系统
组成1
0.5 97.5 1.8 0.2
16.41 -162.6 431.6
组成2
1.79 93.9 3.26 0.69 0.12 0.15 0.09 17.07 -165.3 448.8
18、天然气作燃料
几个部件和配备上有所不同。
① 炉膛 炉膛是指由耐火材料及绝热材料砌筑成的一个空间。在炉膛 内进行热工过程和工艺过程，其作用是装料，进行热交换，将 释放热量后的烟气排除。炉膛按热交换方式和温度的不同分为 高温，低温和中温三个类型。
图10 环形燃烧器
图11 棒形燃烧器
图12 星形燃烧器及轮形燃烧器
图13 管排形燃烧器
一、天然气的燃烧及燃烧技术
新型燃烧技术及特种燃烧器 下面介绍几种新型燃烧技术及特种燃烧器：平焰燃烧器，高 速燃烧器，浸没燃烧、低NOx燃烧技术，燃气辐射管，催化燃
烧技术，脉冲燃烧技术等。
① 平焰燃烧器 它是20世纪60年代中后期发展起来的一种新型燃烧装臵， 其特点是：加热均匀；炉子升温快；物料加热速度快；炉内压 力均匀；烟气中NOx含量低；降低燃料消耗；制造、安装技术 要求高。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
（2）天然气燃烧的基本原理 燃烧反应机理 从反应机理分析，天然气燃烧反应是含有自由基和自由原
子参与的链式反应。
天然气与空气的氧化反应在一定条件下由缓慢氧化转换为 剧烈氧化是由于混合气体存在少量H，OH，CH3等经过活化的 自由基和自由原子，在它们与CH4的反应过程中，这些经过活 化的中间物会随反应不断消失，又更多的形成，从而使天然气 燃烧反应持续进行下去。此即为燃烧反应的链式反应机理。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
着火
天然气与空气混合物燃烧过程分两个阶段：着火和剧烈燃烧， 其中着火阶段是燃烧的准备工作。着火有支链着火和热力着火之 分。
支链着火 是指一定条件下，由于活化中心浓度迅速增加引起反 应加速，是反应由稳定的氧化反应转变为不稳定氧化反应的过程。
天然气燃烧的化学反应方程式
天然气燃烧的化学反应方程式天然气作为一种常见的燃料，被广泛用于烹饪、供暖以及工业生产等领域。
在燃烧过程中，天然气的主要组成成分为甲烷，其化学反应方程式为：
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
这是甲烷燃烧的简化方程式，其中CH4代表甲烷，O2代表氧气，CO2代表二氧化碳，H2O代表水。
这条方程式描述了甲烷和氧气反应后生成二氧化碳和水的过程。
甲烷是天然气中最主要的成分，其分子结构由一个碳原子和四个氢原子组成。
当甲烷与氧气发生燃烧时，燃料中的碳和氢与氧气反应，生成二氧化碳和水。
天然气燃烧的化学反应是一个氧化反应，也称为燃烧反应。
这种反应是放热反应，可通过火焰、热量释放和发光等现象观察到。
除了甲烷，天然气中可能还含有少量的乙烷、丙烷和丁烷等烷烃化合物。
对于这些烷烃，它们的燃烧反应方程式可以通过类似的方法推导得到。
由于不同组分的燃烧反应会产生不同的产物，所以在实际应用中，需要根据天然气的具体成分来确定燃烧的方程式。
同时，考虑到工业生产中的环保要求，也需要通过调节燃烧条件来控制生成的产物。
综上所述，天然气燃烧的化学反应方程式主要由甲烷燃烧方程式构成，描述了甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水的过程。
对于其他烷烃
化合物，也可以根据其组成和化学性质来确定相应的燃烧方程式。
了解这些反应方程式有助于我们更好地理解天然气的燃烧过程，并为实际应用中的安全和环保提供参考依据。
天然气燃烧的过程及其原理
天然气燃烧的过程及其原理天然气是一种常见的化石燃料，它在各种应用领域中广泛使用，包括家庭取暖、炊事，以及工业和发电等领域。
了解天然气燃烧的过程和原理对于科学安全地使用天然气至关重要。
本文将介绍天然气燃烧的过程以及背后的原理。
一、天然气燃烧的过程天然气主要成分是甲烷(CH4)，它的燃烧与氧气(O2)发生化学反应产生二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)和释放能量。
在正常情况下，天然气燃烧的过程可以分为三个主要阶段：起燃阶段、燃烧阶段和熄灭阶段。
1. 起燃阶段：当天然气与空气混合时，需要提供一定的能量才能使燃料与氧气发生反应。
这一能量通常来自于火花、火柴或其他起火源。
一旦燃料点燃，它会产生一颗小的火焰，称为初始火焰。
2. 燃烧阶段：在燃烧阶段，初始火焰会在氧气的参与下迅速蔓延。
天然气的甲烷分子与氧气分子相撞并发生反应，产生二氧化碳和水蒸气。
该反应是一个放热反应，释放出大量的能量，使火焰持续燃烧。
燃烧过程中，火焰会散发出明亮的光和热能。
3. 熄灭阶段：当没有足够的可燃气体或氧气供应时，火焰会逐渐熄灭。
这可能是由于天然气耗尽、氧气不足或被外部因素（如灭火器）阻断供应。
一旦燃料或氧气不再供应，火焰将停止燃烧。
二、天然气燃烧的原理天然气燃烧的原理是通过甲烷分子与氧气分子间的氧化反应来释放能量。
该反应可以概括为：甲烷加氧气生成二氧化碳、水蒸气和能量。
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量在这个过程中，甲烷(CH4)作为燃料，氧气(O2)作为氧化剂。
当燃料与氧化剂混合时，它们中的分子会发生碰撞反应，产生新的化合物和释放能量。
天然气燃烧的热能能够提供热量，用于取暖和烹饪等各种应用。
三、安全使用天然气的注意事项使用天然气时，需要注意以下几点以确保安全：1. 定期维护和检查：定期对家庭、商业或工业用途的天然气设备进行维护和检查，以确保设备运行正常，预防泄漏和其他问题。
2. 检查气体泄漏：注意天然气泄漏的迹象，如臭鸡蛋味道、嘶嘶声或其他异常嗅觉或听觉。
天然气重要基础知识点
天然气重要基础知识点1. 天然气的定义天然气是一种由多种气体组成的混合物，主要包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)等烃类气体，以及少量的氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和其他烃类气体。
它主要形成于地下沉积岩层中，常与石油一同存在。
2. 天然气的形成天然气的形成主要经历了有机物质生物降解、成岩作用和热解等过程。
在生物降解过程中，有机物质经过压力和温度的作用，逐渐转化为化石燃料。
这些化石燃料随着地质作用被埋藏在地下深处，形成沉积岩层，同时地下水中的压力和温度使有机物质进一步转化为天然气。
3. 天然气的开采与储存天然气一般通过钻井技术进行开采。
在确定天然气储层后，通过垂直或水平钻井进入储层，然后通过泵或压力使天然气到达地面。
为了方便储存和输送，天然气一般需要经过脱水、净化和压缩等处理。
4. 天然气的用途天然气广泛应用于家庭、工业和能源领域。
在家庭中，天然气常用于供暖、烹饪和热水等用途。
在工业领域，天然气可作为原材料或燃料使用，例如制造化肥、玻璃、塑料等。
另外，天然气也可用于发电、城市燃气供应和交通运输等方面。
5. 天然气的环保性与可持续性相较于煤炭和石油等化石燃料，天然气在燃烧过程中产生的二氧化碳排放较少，且燃烧效率高。
因此，天然气被认为是一种相对环保的能源选择，可以有效减少温室气体的排放。
此外，天然气储量相对较为充足，可视为一种可持续的能源形式。
总的来说，了解天然气的基础知识对于能源行业相关从业者、环境保护工作者以及普通公众都具有重要意义。
掌握天然气的形成、开采和应用等方面的知识，有助于更好地理解和利用这一重要资源。
天然气燃烧的原理和过程
天然气燃烧的原理和过程天然气是一种常见的燃料，广泛应用于家庭、工业和能源领域。
了解天然气燃烧的原理和过程对于安全使用天然气以及提高能源利用效率具有重要意义。
本文将详细介绍天然气燃烧的原理和过程。
一、天然气的组成与性质天然气主要由甲烷（CH4）组成，同时还含有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8），以及一些气体杂质，如水蒸气、硫化氢等。
天然气具有低密度、无色、无臭、易挥发等性质，是一种理想的燃料。
二、天然气燃烧的原理天然气在空气中与氧气发生反应，释放出大量的能量。
天然气燃烧的原理基于氧化还原反应。
在燃烧反应中，甲烷（CH4）作为还原剂与氧气作为氧化剂发生反应，产生二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）和释放能量。
天然气燃烧的化学方程式如下所示：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量三、天然气燃烧过程天然气燃烧主要包括预混合、点火和燃烧三个过程。
1. 预混合在燃烧装置中，天然气和空气按照一定的比例预先混合。
预混合的目的是使天然气和空气均匀混合，以提供充足的氧气供给燃烧反应。
2. 点火在预混合的天然气和空气混合物中，通过点火源（如电火花或火焰）触发点火反应。
点火瞬间，天然气与空气发生快速的反应，产生火焰。
在点火的过程中，需要提供足够的能量来使混合物达到点火温度。
3. 燃烧点火后，火焰开始蔓延并维持燃烧反应。
在燃烧过程中，天然气的主要成分甲烷（CH4）分解成碳和氢原子，并与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气，释放出大量的热能。
这种热能可以用于供暖、烹饪、发电等。
四、天然气燃烧的应用天然气燃烧广泛应用于各个领域。
在家庭中，天然气被用于供暖、热水器、厨房炉灶等。
在工业领域，天然气被用于发电、工业生产等。
在能源领域，天然气也被用于替代传统燃料，以减少环境污染和能源消耗。
五、天然气燃烧的优点和挑战天然气燃烧具有以下优点：1. 燃烧效率高：天然气燃烧产生的热效率较高，能够提供充足的热能。
2. 清洁环保：天然气燃烧过程中产生的二氧化碳排放量较低，对环境的影响相对较小。
利用天然气做燃料化学方程式
利用天然气做燃料化学方程式天然气是一种含有天然气组成的清洁化学燃料，被广泛用于家庭取暖、煮食、制冷等。
它由一系列气体组成，如甲烷、二氧化碳、氧气等，由物理或化学方式组装，而不同的方法会产生不同的燃料组合，以下是典型的天然气燃料化学方程式：1、甲烷（CH4） + 2 氧气（O2） --> 碳氢化物（CO2）+ 2 水（H2O)2、甲烷（CH4） + 氧气（O2） --> 碳氢化合物（CO1） + 水（H2O）3、乙烷（C2H6） + 3 氧气（O2） --> 2 碳氢化物（CO2） + 3 水（H2O）4、丙烷（C3H8） + 5 氧气（O2） --> 3 碳氢化物（CO2） + 4 水（H2O）5、壬烷（C9H20） + 11 氧气（O2） --> 9 碳氢化物（CO2） + 10 水（H2O）6、氢气（H2） + 氧气（O2）--> 水（H2O）天然气燃料化学方程式的主要作用是将化学物质的组成和比例细调并产生可再利用的能量。
当燃料混合物燃烧时，它与氧气在高温，高压和有限的供氧条件下发生化学反应，产生大量能量和水蒸气。
由于燃料和气体的特性是不稳定的，在燃烧过程中，细微的反应体系也会发生变化，这也就是燃料的组成需要精确的调整的原因。
燃烧时，物质由原始的有机状态吸收“低熵”状态，产生具有更高能量的反应物，如热能或光能。
甲烷是天然气的主要成分，一般来说，典型的甲烷化学反应如下：1、甲烷（CH4）+ 2氧气（O2） --> 碳氢化物（CO2）+ 2水（H2O）2、甲烷（CH4）+ 氧气（O2）--> 碳氢化合物（CO1）+ 水（H2O）3、甲烷（CH4）+ 4氧气（O2）--> 2碳氢化物（CO2）+ 4水（H2O）甲烷结合氧气，经过燃烧后，会形成碳氢化物，除产生大量的热能，也会释出大量的二氧化碳和水蒸气，因此甲烷通常被认为温室气体的重要来源之一，有着强烈的安全需求。
高中天然气化学教案
高中天然气化学教案
目标：让学生了解天然气的组成、性质和用途，并掌握天然气的检测与利用方法。
一、天然气的组成和性质
1. 天然气的主要成分是甲烷，其化学式为CH4。
2. 天然气具有无色、无味、无毒的性质，并且比空气轻，易燃。
3. 天然气是一种清洁环保的能源，燃烧后产生的废气少，对环境污染小。
二、天然气的用途
1. 天然气可用于城市燃气、工业燃料等领域。
2. 天然气还可以作为有机合成的原料，生产一些有机化学产品。
三、天然气的检测方法
1. 使用火花棒点燃天然气，如果燃烧后产生蓝色火焰，则说明天然气中含有甲烷。
2. 使用湿润红石试纸检测天然气中二氧化碳的含量，如果试纸变蓝色，则说明天然气中含有二氧化碳。
四、天然气的利用方法
1. 将天然气输送到城市供燃气使用。
2. 利用天然气发电，为社会供电。
通过本次课程的学习，学生将了解到天然气的组成、性质和用途，掌握天然气的检测与利用方法，为日后更深入地学习天然气化学打下基础。
希望学生在课后能够进一步探索天然气化学的知识，提高自己的化学素养。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图10 环形燃烧器
图11 棒形燃烧器
图12 星形燃烧器及轮形燃烧器
图13 管排形燃烧器
一、天然气的燃烧及燃烧技术
新型燃烧技术及特种燃烧器 下面介绍几种新型燃烧技术及特种燃烧器：平焰燃烧器，高 速燃烧器，浸没燃烧、低NOx燃烧技术，燃气辐射管，催化燃
烧技术，脉冲燃烧技术等。
① 平焰燃烧器 它是20世纪60年代中后期发展起来的一种新型燃烧装臵， 其特点是：加热均匀；炉子升温快；物料加热速度快；炉内压 力均匀；烟气中NOx含量低；降低燃料消耗；制造、安装技术 要求高。
烧器和旋流式燃烧器。如图7~8所示。
图1 单管燃烧器
图2 冲焰式扩散燃烧器 图3 薄焰式扩散燃烧器
图4 孔罩式扩散燃烧器
图5 多缝式扩散燃烧器 1-内管空气调节板； 2-外套空气调节环； 3-燃气封口
图6 炉床式扩散燃烧器 1-燃烧器；2-炉蓖；3-耐火砖；4-石棉； 5-火孔；6-燃气管
图7 套管式燃烧器
③ 电火花点火 火焰传播 天然气燃烧时，其火焰传播方式为层流火焰传播，即火焰通 除了电火花点火外，还有电热丝、小火点火源等。
过分子键传递，从可燃混合物的一层传播到相邻层。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
（3）燃烧方法与火焰的稳定性 燃烧方法 天然气的燃烧方法有扩散式燃烧和预混式燃烧两种。
扩散式燃烧 是天然气未预先与空气混合，燃烧所需空气 依靠扩散作用从周围大气中获得燃烧方法，有自然引风式扩散 燃烧和鼓风式扩散燃烧之分。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
着火
天然气与空气混合物燃烧过程分两个阶段：着火和剧烈燃烧， 其中着火阶段是燃烧的准备工作。着火有支链着火和热力着火之 分。
支链着火 是指一定条件下，由于活化中心浓度迅速增加引起反 应加速，是反应由稳定的氧化反应转变为不稳定氧化反应的过程。
热力着火 是指一定条件下，由于系统中氧化反应产生的热量大
图8 中心供燃气轴向叶片旋流式燃烧器Leabharlann 一、天然气的燃烧及燃烧技术
③ 引射式预混燃烧器 常用引射式预混燃烧器又称大气式燃烧器，是使用十分广泛 的一种燃烧器，它由头部和引射器两部分组成，示意图见图 9
所示。
引射式预混燃烧器主要有环形燃烧器，棒形燃烧器，星形燃 烧器，管排形燃烧器和完全预混式燃烧器，如图10~13所示。
于散失的，导致热量积聚，使温度急剧上升引起的着火。天然气-空 气混合物的热力着火不仅与天然气的物理化学性质有关，而且也与
燃烧系统的热力学条件有关。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
点火
点火方式主要有以下几种： ① 均匀点火 一般天然气燃烧工程不适用此类方法点火。 是目前应用最为广泛的一种点火方法。
② 瞬时点点火
预混式燃烧 是指将天然气燃烧所需空气与天然气先行混 合，由火孔喷出燃烧，有部分预混式燃烧和完全预混式燃烧之 分。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
火焰的稳定性 从火孔流出的天然气-空气混合物点火进入正常燃烧后，火
孔上方的火焰应驻定在某个位臵上，形成稳定的火焰。
若燃烧过程工况条件变化或受外界因素干扰，会导致火焰 不稳定，并出现离焰、脱火、回火和黄焰等不稳定的火焰结构，
③ 天然气使用非常方便，只要接通气源，凭借阀门启闭即 可点火燃烧或切断停火。
④ 天然气资源比较丰富，为天然气工业的发展奠定了坚实 的基础。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
2000年初，我国适时提出“西气东输”计划，在工业、发 电、商业等各部门和家庭中将逐渐推广使用天然气燃料，这必
将为我国国民经济的发展带来巨大的经济、社会和环境效益。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
② 高速燃烧器 该燃烧器是我国20世纪70年代着手研制并推广的新型设备，其主 要特点是：燃气在高热强度下燃烧；高温烟气以很高速度从燃烧室 喷出，实现快速对流换热。 ③ 浸没燃烧 浸没燃烧又称液中燃烧，是一种新型燃烧技术。它是将燃料与空
气充分混合后送入燃烧室进行完全燃烧，将高温烟气喷入液体中，
从而加热液体。 ④ 低NOx燃烧技术 目前已有多种新型低NOx燃烧器，通过抑制NOx生成减少烟气排放。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
⑤ 燃气辐射管 其工作原理是：辐射管辐射放热，加热炉内工件。目前工业上应 用最广泛的辐射管是带废热回收的套管型和U型辐射管及带废热在 再循环的套管型辐射管。 ⑥ 催化燃烧技术 催化燃烧势多相催化反应中的完全氧化反应，可燃气体借助催化 剂作用，在低温下完全氧化。 ⑦ 脉冲燃烧技术 脉冲燃烧是20世纪80年代才进入实用开发阶段的一种新型技术。 该技术有很高热效率，广泛用于工业和住宅采暖，粮食，木材等工 业的干燥作业和各类烘房。
天然气作燃料
唐建峰
天然气作燃料
一、天然气的燃烧与燃烧技术 二、天然气作工农业燃料 三、天然气作住宅及商业用燃料
天然气作燃料
一、天然气的燃烧与燃烧技术
（1）概述
（2）天然气燃烧的基本原理
（3）天然气燃烧方法与火焰的稳定性
（4）常用燃烧器及几种新型的燃烧技术
一、天然气的燃烧及燃烧技术
（1）概述 天然气是理想的优质燃料，广泛用于国民经济的各个部门。 目前天然气产量的90%以上用作燃料。天然气燃料的优点主要 可归纳为： ① 清洁燃料，与煤或石油相比具有明显环保优势。 ② 燃烧效率远高于煤或石油制品。
甚至火焰熄灭。
一、天然气的燃烧及燃烧技术
（4）常用燃烧器及几种新型燃烧技术
常用燃烧器 目前，常用的燃烧器有以下几种：
① 自然引风式扩散燃烧器
自然引风式扩散燃烧器主要有管状燃烧器，冲焰式燃烧器，薄焰 式燃烧器，孔罩式燃烧器，多缝式燃烧器和炉床式燃烧器等。如图
1~6所示。
② 鼓风式扩散燃烧器 鼓风式扩散燃烧器是工业炉常用的燃烧器之一，主要有套管式燃
一、天然气的燃烧及燃烧技术
（2）天然气燃烧的基本原理 燃烧反应机理 从反应机理分析，天然气燃烧反应是含有自由基和自由原
子参与的链式反应。
天然气与空气的氧化反应在一定条件下由缓慢氧化转换为 剧烈氧化是由于混合气体存在少量H，OH，CH3等经过活化的 自由基和自由原子，在它们与CH4的反应过程中，这些经过活 化的中间物会随反应不断消失，又更多的形成，从而使天然气 燃烧反应持续进行下去。此即为燃烧反应的链式反应机理。