车用天然气燃烧特性分析

LNG组成与特性

液化天然气（LNG）的组成 1.1.1 液化天然气（LNG）的概念 液化天然气简单地说就是液化了的天然气，它是天然气经脱水、脱除酸性气体等净化处理后，经节流膨胀及外加冷源的方法逐级冷却，在约-1620C液化而得到。 液化天然气的英文为：liquefied natural gas，缩写为LNG。 1.1.2 液化天然气（LNG）的组成 液化天然气是一种液态状况下的无色流体，主要由甲烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分。 某些典型液化天然气（LNG）气源组分见表2-4、2-5。 表2-4 我国生产和进口的典型液化天然气组成 表2-5 世界主要基本负荷型LNG工厂产品组成（mol%）

资料来源：World LNG Outlook, 1999 Edition, Cedigaz. 1.1.3 甲烷的基本性质 作为液化天然气主要组分的甲烷，其分子式为CH4，分子结构是正四面体空间构型，是最简单的烷烃，常温常压下为无色无味的极难溶于水的可燃气体。 甲烷基本无毒，但浓度过高时，能使空气中的含氧量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷含量达25％～30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心 跳加速，若不及时脱离，可致窒息死亡。 气态甲烷在不同温度压力下的密度、液态甲烷的密度、液态甲烷的气化潜热、液态甲烷的蒸气压分别见表2-6、2-7、2-8、2-9 [2]。 表2-6 气态甲烷在不同温度压力下的密度 表2-7 液态甲烷的密度 表2-8 液态甲烷的气化潜热

表2-9 液态甲烷的蒸气压 1.1.4 液化天然气（LNG）中常见组分的基本性质 液化天然气（LNG）中常见组分的某些基本性质，见表2-10。 表2-10 液化天然气常见组分的基本性质[273.15K、101325Pa]

液化天然气的燃烧特性(新编版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 液化天然气的燃烧特性(新编 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

液化天然气的燃烧特性(新编版) 液化天然气既具有天然气易燃易爆的特点，又具有低温液体所特有的低温特性引起的安全问题。因此，认识LNG的安全特性必须同时了解天然气的燃烧特性和LNG的低温特性。 液化天然气按照组成不同，常压下的沸点为-166～-157℃，密度为430～460kg/m3 (液)，秘值41.5～45.3MJ/m3 (气)，华白(Wobbe)指数49～56.5MJ/m3 ，液化天然气的体积大约是气态的1/625。在泄漏枣溢出时，空气中的水蒸气被溢出的LNG冷却，产：董明豆的白色蒸汽云。LNG气化时，其气体密度为1.5kg/m3 。气体温度上升到-107℃时，气体密度与空气密度相当，因此，LNG气化后，气体温度高于-107℃时，其密度比空气小，容易在空气中扩散。其燃烧特性主要是燃烧范围、着火温度、燃烧速度等。

一、燃烧范围 可燃气体与空气的混合物中，如燃气浓度低于某一限度，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，无法维持燃烧爆炸；当燃气浓度超过某一限度时，由于缺氧也无法维持燃烧爆炸。燃烧范围就是指可燃气体与空气形成的混合物，能够产生燃烧或爆炸的温度范围。前者是燃烧下限(LEL)，后者是燃烧上限(UEL)。上、下限之间的温度范围称为燃烧范围。只有当燃气在空气中的比例在燃烧范围之内，混合气体才可能产生燃烧。 对于天然气，在空气中达到燃烧的比例范围比较窄，其燃烧范围大约在5%～15%之间，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧。由于不同产地的天然气组分会有所差别，燃烧范围的值也会略有差别。LNG的燃烧下限明显高于其他燃料，柴油在空气中的含量只需要达到0.6%(体积)，汽油达到1.4%(体积)，点火就会燃烧。 在-162℃的低温条件下，其燃烧范围为体积分数6%～13%。另外，天然气的燃烧速度相对比较慢(大约是0.3m/s)。所以在敞开的环境条件，LNG和蒸气一般不会因燃烧引起爆炸。天然气燃烧产生的黑烟

液化石油气与液化天然气的特性

2 液化石油氣與液化 天然氣之特性 2-1 液化石油氣之組成 2-2 液化石油氣的一般性質 2-3 液化石油氣之燃燒性質 2-4 液化天然氣 2-5 液化天然氣之特性 C h a p t e r

油氣雙燃料車－LPG 引擎 2-2 所謂液化石油氣，其英文名稱為“Liquid Petroleum Gas ”仍石油氣液化後所得之產品，通常取英文名詞中之三個字首“LPG ”為簡稱。中文俗稱“液化瓦斯”，主要成分乃石油中所含的丙烷、丁烷之類比較容易液化的液化氣體製成的；對象由丙烷與丁烷等之碳氫化合物，俗稱為烴，而若其組成中碳原子數少於5者稱之為低級碳氫化合物或稱低烴類。 甲烷(CH 4)、乙烷(C 2H 6)、丙烷(C 3H 8)、丁烷(C 4H 10)等，其分子式概屬於2n 2n H C +型(n 為碳原子數目)，稱為烷系碳氫化合物或石腊烴。 乙烯(C 2H 4)、丙烯(C 3H 6)、丁烯(C 4H 8)等，其分子式概屬於C n H 2n 型，稱為烯系碳氫化合物或稱烯烴。 液化石油氣(LPG)中所含之碳氫化合物以石腊烴為主，但仍含有少量之低級烯烴(碳原子量少於5的烯烴)，因此液化石油氣可說是低級碳氫化合物的混合氣體。 一般高壓氣體依其狀態可概分為三種，即壓縮氣體、溶解氣體及液化氣體等。 1. 壓縮氣體是指將氣體壓縮，而壓縮後在常溫下仍為氣體，如氫氣、氧氣、氮氣等，其在容器內之壓力通常約為150kg/cm 2。 2. 溶解氣體是指在容器內先填入多孔性質的固體，再注入溶劑，最後才把氣體以高壓灌入溶解而成；如乙炔氣，因若單獨將乙炔氣加以壓縮，則有分解爆炸之危險，故通常以丙酮為溶劑，使成溶解氣體狀態存在容器內。 3. 液化氣體是指如丙烷、丁烷、丙烯、丁烯氯氣、二氧化碳等氣體，在常溫常壓下為氣體狀態，但經壓縮後則易變成液態，故能以液態保存在容器內，容器內之壓力則隨所裝氣體之種類及溫度條件而異。 目前台灣的液化石油氣(LPG)，都為中國石油公司所供應，有的從苗栗、新竹一帶盛產的天然氣中分離而得，內含丙烷、丁烷各佔約50%；另外就是靠由高雄煉油廠在原油提煉過程中之油氣製成，其丙烷與丁烷之比例約為30%與70%，並滲有少量之其他烯烴或烷烴。 4. LPG 之分類 依據美國ASTM 的分類方法，可分為4大類： (1) 商用丙烷(Commercial propane) 供寒帶地區對燃料成分要求較嚴之地區，以及對燃料要求較嚴格之引擎使用。 (2) 商用混合丙丁烷(Commercial PB mixture) 為一般狀況所使用。

液化天然气的一般特性 Microsoft Word 文档

前言 本标准等同采用CEN BS EN 1160：1997“Installations and equipment for liquefied natural gas—General characteristics of liquefiednatural gas"(液化天然气装置和设备液化天然气的一般特性)。 为便于使用者查阅原文，本标准的排版基本与原文相同，末做变动。为保证标准的实施，对易发生混淆的部分给予英文(原文)注解。 关于计量单位，本标准以法定计量单位为主，即法定计量单位值在前，非法定计量单位的相应值标在其后的括号内。 本标准的附录A、附录B为资料性附录。 本标准由中国海洋石油总公司提出。 本标准由全国天然气标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中海石油研究中心开发设计院、中国石油西南油气田分公司天然气研究院、中国石油天然气集团公司华东勘察设计研究院、中国石化股份有限公司中原油田分公司。 本标准主要起草人：付昱华、张邦楹、徐晓明、吴瑛、罗勤。 本标准等同采用CEN BS EN 1160：1997“Installations and equipment for liquefied natura l gas—General characteristics of liquefiednatural gas"(液化天然气装置和设备液化天然气的一般特性)。 为便于使用者查阅原文，本标准的排版基本与原文相同，末做变动。为保证标准的实施，对易发生混淆的部分给予英文(原文)注解。 关于计量单位，本标准以法定计量单位为主，即法定计量单位值在前，非法定计量单位的相应值标在其后的括号内。 本标准的附录A、附录B为资料性附录。 本标准由中国海洋石油总公司提出。 本标准由全国天然气标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中海石油研究中心开发设计院、中国石油西南油气田分公司天然气研究院、中国石油天然气集团公司华东勘察设计研究院、中国石化股份有限公司中原油田分公司。 本标准主要起草人：付昱华、张邦楹、徐晓明、吴瑛、罗勤。 CEN前言 本标准由从事液化天然气装置和设备的CEN／TC 282技术委员会编制，该委员会的秘书处由法国标准化组织协会管理。 本标准最迟于1996年12月，应以同样的原文发表，或是以签注认可的方式确定其具有国家标准的地位，与其相冲突的国家标准同时应予以撤消。 根据CEN／CENELEC的内部规章，下列国家的国家标准组织须执行本标准：奥地利，比利时，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，冰岛，爱尔兰，意大利，卢森堡，荷兰，挪威，葡萄牙，西班牙，瑞士，瑞典，英国。 1 范围 本标准给出液化天然气(LNG)特性和LNG工业所用低温材料方面以及健康和安全方面的指导。 本标准也可作为执行CEN／TC 282技术委员会(液化天然气装置和设备)的其他标准时的参考文件。 本标准还可供设计和操作LNG设施的工作人员参考。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其岁后所有

液化气的物理特性

液化气的物理特性 表示液化气物理特性的项目有沸点、熔点、临界参数、密度、比容、相对密度、蒸气压、露点、蒸发潜热、粘度、溶解度。 1、沸点 液体沸腾时的温度称为沸点。沸点和蒸发虽同属于气化现象，但蒸发只是在液体表面上进行，且在任何温度下都有蒸发现象，只不过是蒸发有快慢而已，而沸腾则是在液体内部和表面都同时发生，但必须达到一定条件才会发生，这个条件就是液体内的饱和蒸气压和外界压力相等时，才会发生液体沸腾现象。 液化气的沸点与外界压力有关，外界压力增大，沸点升高，压力减小，沸点降低。我们通常所说的沸点是规定在101.33KPa（1atm）下的液体沸腾的温度。例如：丙烯在101.33KPa下沸点为-42.05℃，压力增大到0.8MPa时，沸点会上升到20℃。为了液化气储运安全使其沸点控制到常温以下，所以液化气工作压力多定为0.7MPa。 液化石油气各组分在101.33KPa下的沸点参数见表1。 2、气体、液体密度 密度是指单位体积的物质所具有的质量，用ρ表示，单位为Kg/m3。 气体密度是随温度和压力的不同而有很大变化。因此，表示气体密度时，必须规定温度和压力条件。通常以压力为101.33KPa、温度为0℃时的数值，作为标准状态下密度值。 液化气主要成分气体密度见表2

液体的密度受温度影响较大，温度升高时，体积膨胀，密度减小。但密度受压力影响却很小，可以不予考虑。表3列出了丙烷的密度与温度的关系，由表3可知液体丙烷受温度使其密度和体积变化情况。如在15℃时，丙烷体积为100%，当温度升高30℃时，体积膨胀到105%。即比原来增加了5%。 丙烷的密度与温度的关系表3 1、气体、液体相对密度 物质的密度与某一标准物质的密度之比称为该物质的相对密度，相对密度没有单位。 气体的相对密度是指在标准状态下，气体的密度与空气密度的比值，用S表示，即： S=ρ/ρ 空 式中S——某气体的相对密度； ρ——标准状态下某气体的密度，Kg/m3。 ——标准状态下空气的密度，其值为1.293Kg/m3。 ρ 空 另一种简单方法，是用液化石油气分子量与空气量即：S=M/M 空 式中M——液化石油气的分子量； ——空气分子量，其值为29。 M 空 液体的相对密度是液体的密度与同体积4℃纯水的密度之比，用d表示，没有单位。即： d=ρ/ρ 水 式中d——某液体相对密度； ρ——某液体的密度，g/cm 2 ——在101.33Kma和4℃下，纯水的密度，其值为1 g/cm2ρ 水 液态液化气的相对密度是以0℃的数值作为标准，但操作和实际中都是在常温下进行的。液态液化气相对密度在0.5～0.6之间，即比水轻得多。气态液化

天然气燃烧特性

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%。

关于天然气发动机混合热值的研究

关于天然气发动机混合热值的研究 摘要：天然气作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO 、HC等有害物质更少。（其他一些没有受排放法规控制的有害成分，如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少）但是其自身存在的混合气热值低的问题严重制约了cng发动机在日常生活中的应。本文点火提前角和进气压力两方面题提出了相关的解决方案方案。 关键词：cng，发动机，混合气热值，点火角，增压 Abstract: As the natural gas is a fuel gas, the more evenly mixed with air , the more fully burning, less CO, HC and other harmful substances. Other harmful ingredients,that laws and regulations control emissions of , such as regional environmental impact of toxic substances, smoke, acidic substances will discharge less than gasoline and diesel. The existence of its own mixture of low calorific value of cng constraints seriouly the engine in daily life. In this paper, the ignition advance angle and inlet pressure on the relevant questions put forward solutions to the program. Keywords：cng，engine firing angle boost 一、绪言：

液化天然气的一般特性

液化天然气的一般特性 GB/T 19204-2003 前言 本标准等同采用CEN BS EN 1160：1997“Installations and equipment for liquefied natural gas—General characteristics of liquefiednatural gas"(液化天然气装置和设备液化天然气的一般特性)。 为便于使用者查阅原文，本标准的排版基本与原文相同，末做变动。为保证标准的实施，对易发生混淆的部分给予英文(原文)注解。 关于计量单位，本标准以法定计量单位为主，即法定计量单位值在前，非法定计量单位的相应值标在其后的括号内。 本标准的附录A、附录B为资料性附录。 本标准由中国海洋石油总公司提出。 本标准由全国天然气标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中海石油研究中心开发设计院、中国石油西南油气田分公司天然气研究院、中国石油天然气集团公司华东勘察设计研究院、中国石化股份有限公司中原油田分公司。 本标准主要起草人：付昱华、张邦楹、徐晓明、吴瑛、罗勤。 CEN前言 本标准由从事液化天然气装置和设备的CEN／TC 282技术委员会编制，该委员会的秘书处由法国标准化组织协会管理。 本标准最迟于1996年12月，应以同样的原文发表，或是以签注认可的方式确定其具有国家标准的地位，与其相冲突的国家标准同时应予以撤消。

根据CEN／CENELEC的内部规章，下列国家的国家标准组织须执行本标准：奥地利，比利时，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，冰岛，爱尔兰，意大利，卢森堡，荷兰，挪威，葡萄牙，西班牙，瑞士，瑞典，英国。 1 范围 本标准给出液化天然气(LNG)特性和LNG工业所用低温材料方面以及健康和安全方面的指导。 本标准也可作为执行CEN／TC 282技术委员会(液化天然气装置和设备)的其他标准时的参考文件。 本标准还可供设计和操作LNG设施的工作人员参考。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其岁后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 EN 1473 液化天然气装置和设备，陆上装置设计 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 液化天然气liquefied natrual gas 一种在液态状况下的无色流体，主要由甲烷组成，组分可能含有少量乙烷，丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分

天然气发动机结构及工作原理

潍柴天然气发动机之发动机结构及工作原理 1 / 51

天然气的成分 主要成分是甲烷，易于完全燃烧，比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。作为车载能源，主要有以下两种贮存形态： 1、CNG-Compressed natural gas 压缩天然气: 气瓶内充满气时一般为20Mpa, 2、LNG-Liquefied natural gas 液化天然气： 在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。 2 / 51

燃料种类 常态下密度kgm 沸点℃天然气(CH4) LPG 580 柴油(C16H34为代表) 汽油(C8H18为代表) -3 0.75~0.8(气态) 830 170～350 14.3：1 42.50 720～750 30～190 14.8：1 43.90 -161.5 17.2：1 49.81 130 -100 理论空燃比(kg/kg) 低热值 MJ(kg) -1 45.9 辛烷值(RON) 十六烷值 100~110 23～30 40～60 1.58～8.2 250 80～99 27 0 燃烧极限(体积) % 自然温度(常压下)T ℃ 闪点℃5～15 650 1.5~9.5 450 1.3～7.6 390～420 60 -43 -187 其中：辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数. 低热值:指1立方米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. 3 / 51

天然气的安全性： 1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过程中,都是在严格密封的状态进行，不易泄漏； 2）天然气比空气轻（密度为空气密度的55％），如有泄漏，在高压下很快散失，不易着火； 3）天然气的着火点为650～750℃，比汽油高约260℃， 4）爆炸极限5～15%，比汽油的1～6%高2.5～4.7倍，与汽油相比不易发生燃烧和爆炸。 4 / 51

LNG运输船储罐的形式及特点

LNG运输船储罐的形式及特点 天然气的主要成份是甲烷，在常压下沸点为-160℃，液体比重（-160℃）0.43-0.48，气体比重（20℃）是空气的一半，气态与液态体积比600，在空气中可燃极限为5-15%，是一种低温、可压缩、易燃的气体，具有比重轻、无毒、不腐蚀等特性。 鉴于天然气的特性，对LNG运输的设计主要考虑的因素是：能适应低温介质的材料，对易挥发/易燃的处理，低比重的储存能力。按国际燃气规范，对适用-165℃的设计温度的货舱须选用9%的镍钢、奥氏体钢（不锈钢）、铝合金、奥氏体铁-镍合金（36%的镍钢），当LNG储罐（即货舱）泄漏时须保证物料15天内不外溢，需设置第二防漏隔层，因为LNG 运输距离不论有多远，不会超过15天，在此期间即可回船厂维修，故LNG储罐（即货舱）为双层壳体，以防LNG泄漏，保护船体；对易挥发/易燃的处理，利用LNG挥发气作船舶动力的燃料，在LNG的装载/卸货时，船与接收站之间用气相管和液相管连接成封闭系统，防止空气进入LNG储罐，确保系统的安全，并且LNG货舱的外壳须绝热，以控制LNG挥发速率及控制由温度变化而引起的热胀冷缩，保护船体构造不受储罐极低温的损害，同时以减少运输过程中LNG的蒸发，对绝热性能要求达到控制日蒸发率0.15%。 LNG的储罐是独立于船体的特殊构造，储罐的形式对LNG运输的设计影响很大。当今世界LNG运输船的储罐形式有自撑式和薄膜式两种。 自撑式有A型和B型，其中A型为棱形或称为IHI SPB，设置完整的二级防漏隔层，以防护全部货物泄漏，专利属于日本石川岛播磨重工公司；B型为球形，设置部分二级防漏隔层，以防护少量货物泄漏，专利属于KV ANERNER MOSS。球罐型的特点是：独立舱体不容易被伤害，可分开制造，造船周期短，质量检查容易；液面晃动效应少，不受装载限制，充装范围宽；保温材料（可用聚氨基甲酸酯塑料，聚苯乙烯，酚醛塑料树脂）用量少；由于储罐带压（2kg/cm2），操作灵活，增加安全性，紧急情况下，在装卸的任何阶段都可离港，或在货物泵失灵情况下，卸货的可能性也较好，并且卸完货时清舱简便，但船受风阻面积大。 薄膜式又可分为Technigaz和Gaz-Transport两种，前者货舱内壁为波纹型。其特点是：可加工许多预制件，缩短造船时间，由于保温层较薄，相应货物装载量要略微大些，但保温材料较贵，并且保温采用粘结方式，施工后不能改动，对质量控制要求严格。后者选用0.7mm 厚，500mm宽的平板INV AR钢（36%镍钢）货舱内壁为平板型。其特点是：不可预先加工许多部件，但易制造，制造时间较长；由于保温层较厚，相应货物装载量稍微小些；保温材料采用可渗透气体的珍珠岩，以添加更多的惰性气体，减少保温材料费用，并且被封闭在保温盒子内用螺栓固定，施工后可改动，质量控制相对不是很严。 以上两者均设置完整的二级防漏隔层，以防护全部货物泄漏，专利属于法国燃气公司的子公司--燃气海上运输及技术公司（GTT）。两者共同的特点是：船的主要尺寸较小、低温钢材用量少，低功率、燃料消耗低；船体可见度大，视觉宽，船体受风阻面积少；设置完整的第二防漏隔层，对高级计算要求少，不需要复杂的应力计算；船厂投资少，但劳动强度，不能对保温层检查；液面易晃动，为避免晃动的危险，装载受限制，并且由此薄膜货舱尺寸也有所改进。 建造LNG船要比建造油船需要更大量的劳动力和更高的技术工艺，具有极其严格的质量控制，是船舶制造业中要求最为严格的一种，尤其是建造密封系统需要特殊的设备和装置以及熟练技术劳力，须有密封系统的制造许可证。因此全世界LNG船的建造能力受到限制。据了解，当今建造LNG船的厂家中。制造自撑式球罐形的有日本（三菱重工，川崎重工，三井造船）和芬兰（KV ANERNER MOSS）；制造自撑式IHI SPB（棱形）是日本石川岛播磨重工；制造Gaz Transport（平板形）薄膜式有法国大西洋船厂，意大利FINCANTIERI，韩国现代和大宇，三菱重工和三井已签合同准备建造该船型。制造Technigaz(波纹形)薄膜式有日本钢管厂（NKK）和韩国三星。

燃气燃烧与应用-知识点

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 = -

液化气的物理特性

液化石油气的物理特性 液化石油气气体的密度其单位是以kg/m3表示，它随着温度和压力的不同而发生变化。因此，在表示液化石油气气体的密度时，必须规定温度和压力的条件。一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压下的密度见表2-5。 表1-1 一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压力下的密码（kg/m3） 从表1-1中可以看出，气态液化石油气的密谋随着温度及相应饱和蒸气压的升高而增加。在压力不变的情况下，气态物质的密度随温度的升高而减少，在101.3kPa下一些气态碳氢化合物的密度见表1-2。 表1-2 一些气态碳氢化合物在101.3kPa下的密度/( kg/m3) 液化石油气液体的密度以单位体积的质量表示，即kg/m3。它的密度受温度影响较大，温度上升密度变小，同时体积膨胀。由于液体压缩性很小，因此压力对密度的影响也很小，可以忽略不计。由表1-2可以看出，液化石油气液态的密度随温度升高而减少。 表1-3 液化石油气液态的密度(kg/m3)

相对密度由于在液化石油气的生产/储存和使用中，同时存在气态和液态两种状态，所以应该了解它的液态相对密度和气态的相对密度。 液化石油气的气态相对密度，是指在同一温度和同一压力的条件下，同体积的液化石油气气体与空气的质量比。求液化石油气气体各组分相对密度的简便方法，是用各组分相对密度的简便方法，是用各组分的相对分子质量与空气平均相对分子质量之比求得，因为在标准状态下1mol气体的体积是相同的。液化石油气气态的相对密度见表1-4。 表1-4 液化石油气气态的相对密度(0℃,101.3kpa) 从表1-4中可以看出液化石油气气态比空气重1.5~2.5倍。由于液化石油气比空气重，因此，一旦液化石油气从容器或管道中泄漏出来，不像相对密度小的可燃气体那样容易挥发与扩散，而是像水一样往低处流动和滞存，很容易达到爆炸浓度。因此，用户在安全使用中必须充分注意，厨房不应过于狭窄，通风换气要良好。液化石油气储存场所不应留有井\坑\穴等.对设计的水沟\水井\管沟必须密封，以防聚积，引起火灾。 液化石油气的液态相对密度，指在规定温度下液体的密度与规定温度下水的密度的比值。它一般以20℃或15℃时的密度与4℃与15℃时纯水密度的比值来表示。 液化石油气的液态相对密度，随着温度的上升而变小，见表1-5。 表1-5液化石油气液态各组分相对密度 从表1-5中可看出，在常温下（20℃左右），液化石油气液态各组分的相对密度约为0.5～0.59之间，接近为水的一半。当液化石油气中含有水分时，水汾就沉积在容器的底部，并随着液化石油气一部输送到用户，这样，既增加了用户的经济负担，又会引起容器底部腐蚀，缩短容器的使用期限。因此，液化石油气中的水分要经常从储罐底部的排污阀放出。 体积膨胀系数绝大多数物质都具有热胀冷缩的性质，液化石油气也不例外，受热受膨胀，温度越高，膨胀越厉害。

天然气内燃机燃烧问题的基础分析

天然气内燃机燃烧问题的基础分析 摘要：天然气被认为是内燃机较为理想的替代燃料，但是天然气内燃机存在燃烧放热，燃烧循环变动，燃料特性等方面的问题。对此，本文主要介绍了天然气发动机的燃烧和排放的特点、降低天然气发动机NOx排放的措施，以及对天然气发动机功率下降问题的应对措施。 关键词：天然气；发动机；内燃机 1.天然气汽车的发展及发动机燃烧过程的研究 汽车工业的迅猛发展，对石油的需求量越来越大，而汽油和柴油都是不可再生资源。现在天然气发动机越来越受到汽车公司和各高校的青睐，我国20世纪50年代就已开展对天然气汽车的研究，五六十年代在我国四川省开始局部推广使用常压天然气汽车，特别是压缩天然气汽车已在全国各地推广应用。正是因为天然气汽车具有很好的经济、环保和社会效益，所以近几年在我国发展非常迅速，从1999年初的不足1万辆发展到2006年底，全国已拥有天然气汽车近15万辆，而到了2014年是中国天然气汽车爆发式发展的一年，数量虽未可统计，以北京市为例，部分公交车已使用燃用液化石油气（LPG）等代用燃料，并且这种应用将会更加普及。 如今随着汽车运行的经济性的要求和排放限值的提高，对发动机的燃烧系统的设计提出了越来越高的要求，近几十年来，各个国家的汽车公司，高等院校都投入了大量的人力物力进行火化点火发动机燃烧的基础研究工作，涉及到燃烧室内的气体流动，燃烧过程的传质传热，化学反应动力学，火焰传播和火焰结构，有害排放的生成机理与控制，燃烧过程的数值模拟，稀薄混合气和分层燃烧的实现等等。由于实际发动机的燃烧、传热、蒸发与扩散等过程十分复杂，加之伴随有循环变动，要控制每个循环的燃烧条件不变化非常困难，试验结果的可比性不强，因此内燃机的燃烧研究大都在模拟装置中进行，尤其在定容燃烧弹中进行的居多。 2.天然气的理化特性 天然气是一种复杂的碳氢化合物，其主要成分是甲烷（CH4），体积分数占80～95%（因其产地而异），另外还含有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、正丁烷（C4H8）、异丁烷（C4H8）、戊烷（C5H10）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等，它们各自所占的体积分数因产地而异。车用天然气必须经脱水、脱烃、脱硫等净化处理，才能成为一种优质、高效、清洁的代用燃料。天然气与汽油、柴油理化特性的比较如表l所示： 3.天然气内燃机燃烧问题基础分析 3.1增压中冷技术

常用燃气特性

一 LPG物性 LPG是一种低碳数的烃类混合物，其主要成分为丙烷、正丁烷、异丁烷、丙烯等碳三和碳四烃，在常温常压下为气体。LPG无色透明，具有烃类的特殊气味。 LPG的密度一般在500 Kg/m3～580 Kg/m3之间。 LPG 0℃时的动力粘度一般在139×10－6～169×10－6Pa.s的范围内。 丙烷50℃时的饱和蒸汽压为1.744MPa(绝压)。 呼和浩特石化公司LPG组成见表5-1，密度为580kg/m3，其各组分物化常数见表5-2。 二天然气组份 北京市目前的主要天然气气源是陕甘宁长庆气田。

由以上组份计算得出： 表2-3 陕甘宁天然气性质表 北京市目前的天然气输配系统设计压力分为5级： 表2-4 城镇燃气设计压力（表压）分级 城镇燃气管道应按燃气设计压力（P）分为7 级，并应符合表6.1.6 的要求。 表6.1.6 城镇燃气设计压力（表压）分级

三液化天然气特性 液化天然气（LNG）一种在液态状况下的无色流体，主要由甲烷组成，组分可能含有少量乙烷，丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分。LNG是以甲烷为主的液态混合物，储存温度约为－146℃。泄漏后由于地面和空气的加热，会生成白色蒸气云。当气体温度继续被空气加热直到高于－107 ℃时，由于此时天然气比空气轻，会在空气中快速扩散。液体密度约是标准状态下气体的570倍，天然气与空气混合后，体积分数在一定的范围内就会产生爆炸，其爆炸下限为4.6％，上限为14.57％。天然气的燃烧速度相对于其它可燃气体较慢(大约是0.3m/s)。天然气的燃点为650℃，比汽柴油、 LPG的燃点高，点火性能也高于汽柴油、LPG。 天然气的爆炸极限为4.6～14.57%，且密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏即挥发扩散；而LPG的爆炸极限为2.4～9.5%，燃点为466℃，且气化后密度大于空气，泄漏后不易挥发；汽油爆炸极限为1.0～7.6%，燃点为427℃；柴油爆炸极限为0.5～4.1%，燃点为260℃。由此可见，在某种意义上天然气比LPG、汽油、柴油更安全。 由于LNG在压力0.35MPa的条件下，储存温度约为－146℃，泄漏后的初始阶段会吸收地面和周围空气中的热量迅速气化。但到一定的时间后，地面被冻结，周围的空气温度在无对流的情况下也会迅速下降，此时气化速度减慢，甚至会发生部分液体来不及气化而被防护堤拦蓄。LNG泄漏后的冷蒸气云或者来不及气化的液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。 LNG将天然气在110K的低温下液化,液化过程中首先进行净化处理,除去H2O、CO2、H2S以及有机硫化物等杂质。因而，LNG的着火点

液化石油气的特性

液化石油气的特性 液化石油气具有以下五个方面的特性： 1．常温易气化 液化石油气在常温常压下的沸点低于-50℃，因此它在常温常压下易气化。1L液化石油气可气化成250—350L，而且比空气重1．5~2．0倍。由于气态液化石油气比空气重，所以泄漏时常常滞留聚集在地板下面的空隙及地沟、下水道等低洼处，一时不易被吹散，即使在平地上，也能顺风沿地面飘流到远处而不易逸散到空中。因此，在储存、灌装、运输、使用液化石油气的过程中，一旦发生泄漏，远处的明火也能将逸散的石油气点燃而引起燃烧或爆炸。 2．受热易膨胀 液化石油气受热时体积膨胀，蒸气压力增大。其体积膨胀系数在15℃时，丙烷为0．0036，丁烷为0．00212，丙烯为O．00294，丁烯为O．00203，相当于水的10~16倍。随着温度的升高，液态体积会不断地膨胀，气态压力也不断增加，大约温度每升高1℃，体积膨胀0．3％~0．4％，气压增加0．02~0．03MPa。国家规定按照纯丙烷在48℃时的饱和蒸气压确定钢瓶的设计压力为1．6MPa，在60℃时刚好充满整个钢瓶来设计瓶内容积；并规定钢瓶的灌装量为0．42kg／L，在常温下液态体积大约占钢瓶内容积的85％，留有15％的气态空间供液态受热膨胀。所以，在正常情况下，环境温度不超过48℃，钢瓶是不会爆炸的。如果钢瓶接触热源(如用开水烫、用火烤或靠近供热设备等)，那就很危险。因为温度升高到60℃时钢瓶内就完全充满了液化石油气，气体膨胀力直接作用于钢瓶，而后温度再每升高1℃，压力就会急剧增加2～3MPa。钢瓶的爆破压力一般为8MPa，此时温度只要升高3~4℃，钢瓶内的气压就可能超过其爆破压力而爆炸。如果超量灌装钢瓶，那就更加危险。据实验，规定灌装量为15kg的钢瓶，超装1．5kg，在35。C时液态就充满了瓶内容积，在40℃时就有可能引起钢瓶爆炸；若超量灌装2．5千克，在20℃时液态就充满了瓶内容积，在25℃时就可能使钢瓶爆炸。如某地一用户为贪小便宜，通过私人关系在液化气站往钢瓶内多灌了2kg液化石油气，拿回家停放不久就爆炸了，造成物毁人亡。 3．流动易带电 液化石油气的电阻率约为1011～1014 Ω·cm，流动时易产生静电。实验证明，液化石油气喷出时产生的静电电压可达9000V以上。这主要是因为液化石油气是一种多组分的混合气体，气体中常含有液体或固体杂质，在高速喷出时与管口、喷嘴或破损处产生强烈摩擦所致。液化石油气中含液体和固体杂质愈多，在管道中流动愈快，产生的静电荷也就愈多。据测试，静电电压在350-450V时所产生的放电火花就可点燃或点爆。 4．遇火易燃爆 液化石油气的爆炸极限约为1．7％--0．7％，自燃点约为446℃~480℃，最小引燃(爆)能量约为0．26mJ。就是说，液化石油气在空气中的浓度处在1．7％,-0．7％的范围内，只要受到O．26mJ点火能量的作用或受到446,480℃点火源的作用即能引起燃烧或爆炸。1kg

LNG的物理化学特性

LNG的物理化学特性 LLNG 的基本性质的基本性质 1.LNG的物理性质 主要成分：甲烷，临界温度：190.58K在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162 O C，实现液化。 主要物理性质如表1-1所示：无色透明41.5~45.3 430~460 约-162°C 0.60~0.70 颜色高热值（MJ/m 3 ）液体密度（g/l）（沸点下）沸点/°C （常压）气体相对密度表1-1 4 4 . LNG . LNG 的基本性质的基本性质2. 典型的LNG组成（摩尔分数）/% N 2 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 I-C 4 H 10 N-C 4 H 10 C 5 H 12 摩尔质量/（kg/mol）泡点温度/ o C 密度/（kg/m 3 ） LNG 的基本性质的基本性质3. LNG的性质特点 温度低在大气压力下，LNG沸点都在-162°C左右。液态与气态密度比大1体积液化天然气的密度大约是1体积气态天然气的600倍，即1体积LNG大致转化为600体积的气体。 可燃性一般环境条件下，天然气和空气混合的云团中，天然气含量在5%~15%（体积）范围内可以引起着火，其最低可燃下限（LEL）为4% LNG 的基本性质

4. LNG的安全特性1）燃烧特性燃烧范围：5%~15%，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧； 自燃温度：可燃气体与空气混合物，在没有火源的情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。甲烷性质比较稳定，在大气压力条件下，纯甲烷的平均自燃温度为650°C。以甲烷为主要成分的天然气自燃温度较高，LNG的自燃温度随着组份的变化而变化。 燃烧速度：是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。天然气的燃烧速度较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。 LNG 的基本性质的基本性质 低温特性隔热保冷：LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数低，密度低，吸湿率和吸水率小，抗冻性强，并在低温下不开裂，耐火性好，无气味，不易霉烂，对人体无害，机械强度高，经久耐用，价格低廉，方便施工等。 蒸发特性：LNG作为沸腾液体储存在绝热储罐中，外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发成气体，这就是蒸发气（BOG）。标准状况下蒸发气密度是空气60%。当LNG压力降到沸点压力以下时，将有一定量的液体蒸发成为气体，同时液体温度也随之降低到其在该压力下的沸点，这就是LNG闪蒸。由于压力/温度变化引起的LNG蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问题。 8 8 一一 . LNG . LNG 的基本性质的基本性质