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天然气、燃气发电与控制技术 本章主要内容 6.1 天然气水合物的形成与物化性质 6.2 天然气的综合利用和发展前景 6.3 小型燃气轮机发电机组 6.4 微型燃气机发电机组 6.5 燃气发电机组的电能变换与控制 6.6 燃气机组的并网运行与控制策略 6.7 燃气机组的经济技术性评价 6.1 天然气水合物的形成与物化性质 6.1.1 天然气水合物 天然气：指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体 。 天然气水合物：是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的 盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼 形结晶化合物，其遇火即可燃烧。 组成成分：CH 、C H 、C H 、C H 等同系物以及CO 、N 、H S等可 4 2 6 3 8 4 10 2 2 2 形成单种或多种天然气水合物 纯净的天然气水合物 天然气水合物样品 6.1.2 天然气水合物的形成 1 — — — 、麦索雅哈河 普拉德霍湾 马更歇三角洲 青藏高原全球陆地气水合物 形成带 陆地上，适合天然气水合物形成的温度和压力条件的地理环境是高纬 度永久冻结层（包括永冻区浅海地带）。 — — — 2、北冰洋 大西洋 太平洋 印度洋全球海洋天然气水合物形成带 海洋底下是天然气水合物形成的最佳场所，海洋总面积的90%具有形成 气水合物的温压条件。 海洋天然气水合物的形成机理 夹杂着白色颗粒状“可燃冰”的海底沉积物 6.1.3 天然气水合物的物化性质 1、天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色等轴状、层状、小针 状结晶体或分散状。 存在方式： （1）占据大的岩石粒间孔隙； （2）以球粒状散布于细粒岩石中； （3）以固体形式填充在裂缝中； （4）大固态水合物伴随少量沉积物。 2、气水合物与冰、含气水合物层与冰层之 间有明显的相似性： （1）相同的组合状态的变化——流体 转化为固体； （2）均属放热过程，并产生很大的热 效应； （3）结冰或形成水合物时水体积均增 大； （4）水中溶有盐时，二者相平衡温度 降低 只有淡水才能转化为冰或水合 3、天然气水合物的结构: • 结构 I 型 :立方晶体结构，仅能容纳甲烷 （C1）、乙烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、 H2S等非烃分子，这种水合物中甲烷普遍存在 的形式是构成CH4·5.75H2O的几何格架 • 结构 II 型 :菱形晶体结构 ,除包容C1、C2 分子结构 等小分子外，较大的“笼子” （水合物晶体中 水分子间的空穴）还可容纳丙烷（C3）及异 丁烷（i－C4）等烃类 • 结构H型 :六方晶体结构，较大的“笼子”甚至 可以容纳直径超过异丁烷（i－C4）的分子 墨西哥巴什山三种气水合物伴生气体 样品 C1 C2 C3 i－ n－ i－