燃气基础知识：天燃气的热值

一、燃气热值的概念

一定体积或质量的燃气，完全燃烧所能放出的热量称为燃气的发热量，也成为燃气的热值。完全燃烧是指燃烧产物为二氧化碳和水等不能再进行燃烧的稳定物质。

二、燃气热值的计算

根据国际标准，燃气热值的计算分为三部分，及摩尔发热量、质量发热量、体积发热量。

1、摩尔发热量

理想气体摩尔发热量与真实气体摩尔发热量虽然存在很小的修正值，但是在数值上可以看做是相等的，单位：kJ/mol；

2、质量发热量

真实气体与相应地理想气体的发热量被看做是相等的，单位：MJ/kg；

3、体积发热量

通常国内出具的热值报告都是按照体积量来进行核算的（包括现在的燃气上下游贸易计量基本都是采用体积核算），单位：MJ/Nm³。

燃烧

三、燃气热值的常用单位

常用单位有千卡每标准立方米（kcal/Nm³）、千焦耳每标准立方米（kJ/Nm³）或兆卡每标准立方米（Mcal/Nm³）、兆焦耳每标准立方米（MJ/Nm³）。以千卡每标准立方米（kcal/Nm³）和兆焦耳每标准立方米（MJ/Nm³）最为常用，其中千卡（kcal）即我们平时说的大卡。

四、燃气热值的分类

燃气热值分为高位热值和低位热值：

1）高位热值是指规定量的气体完全燃烧，所生成的水蒸气完全冷凝成水而释放出的热量。

2）低位热值是指规定量的气体完全燃烧，燃烧产物的物温度与天然气初始温度相同，所生成的水蒸气保持气相，而释放出的热量。

燃气的高、低位热值通常相差10%左右。燃气燃烧时要产生水蒸气，这些水蒸气要冷却到燃烧前的燃气温度时，不但要放出温差间的热量，而且要放出水蒸气的冷凝热，所以，高位热值减去水蒸气的冷凝热就差不多是低位热值。在实际燃烧时，水蒸气并没有冷凝，冷凝热得不到利用，所以我们日常生活中能利用到的燃气热值其实就是低位热值。

日本和大多数北美国家习惯于使用燃气的高位热值这一参数，我国和大多数欧洲国家习惯于标注低位热值这一参数。

燃气热值理论上可以用于所有的可燃气体，但实际上更多的用于人工煤气、天然气和液化石油气领域，是城市燃气分析、燃气贸易计量中的重要数据指标。随着西气东输工程的快速拓展，燃气热值指标也正在成为重要的民生指标。

五、燃气热值单位间的换算

燃气热值常用单位为kcal/Nm³和MJ/Nm³，其中卡路里（cal）和焦耳（J）都为热量单位。

1卡路里（cal）=4.1868焦耳（J）

1大卡（kcal）=4186.8焦耳（J）≈4200焦耳（J）=0.0042兆焦耳（MJ）

六、常用燃料的热值

天然气热值根据产地不同，其热值也有所不同。对于陕京线，天然气热值约为34.94MJ/Nm³（低位热值），换成大卡约为8345kcal/Nm³，对于榆济线，天然气热值约为34.07MJ/Nm³，换成大卡约为8137.48kcal/Nm³。

其中Nm³为标准立方米，即标准状态下的体积，标准状态是指温度在0℃（273.15K），压强为101.325kPa。1卡路里（cal）的定义为将1克（g）水在1个标准大气压下提升1℃时所需要的热量。

天然气热值Q=35.59MJ/Nm³=8500kcal/Nm³

天然气蓝色火焰

液化石油气热值Q=41.87MJ/Nm³=10000kcal/Nm³

液化石油气

标准煤热值Q=29.31MJ/kg=7000kcal/kg

煤

电热值Q=3.6MJ/度=859.8kcal/Nm³

电表箱

汽油热值Q=43.12MJ/kg=10300kcal/kg

汽油

柴油热值Q=46.05MJ/kg=11000kcal/kg

柴油

煤焦煤气（主要成分为氢气和甲烷）热值Q=17.58MJ/Nm³=4200kcal/Nm³

水煤气（主要成分为一氧化碳和氢气）热值Q=11MJ/Nm³=2600kcal/Nm³

七、不同燃料之间的热值换算

例1：液化石油气/天然气

XX橡胶厂，原先使用的燃料为液化石油气（俗称液化气），每天用液化石油气600kg，每天工作11个小时。改换天然气作为燃料后，每天的用气量是多少？设备的小时平均流量是多少？

开始计算：

液化石油气的热值是41.9MJ/kg，10000kcal/kg；

天然气的热值是35.6MJ/Nm³，8500kcal/Nm³；

根据能量守恒原则，有600kg×41.9MJ/kg=V（需用天然气体积）×35.6MJ/Nm³，算出V=706Nm³。所以，该厂使用天然气作为燃料后，每天的用气量是706标准立方（理论计算值）。

按照每天工作11个小时，该厂设备小时平均流量Q=706Nm³/11h=64.1Nm³/h。

例2：电/天然气

XX工厂天然气改造，1台拉丝机用电加热一天24小时用电109度，如果有5台拉丝机用气量是多少？

开始计算：

电的热值是3.6MJ/度，860kcal/度

1台拉丝机一天24小时用电109度，那么109度×3.6MJ/度=V（需用天然气体积）×35.6MJ/Nm³，算出V=11Nm³，那么5台拉丝机一天24小时用气量为11Nm³×5=55Nm³。