一、引言
目前城市氣源有以下幾種:天然氣、人工煤氣、液化氣、輕烴混和氣等。
西氣東輸工程等大型燃氣輸配工程為我國許多地區(qū)利用天燃氣提供了機會。有些城市,在氣源轉換過程中便會遇到許多新的技術問題。
本文針對置換過程中的關鍵所在——是否形成爆炸性氣體,以及控制流速來作出相應分析。
二、置換過程的實例分析
本文以東阿燃氣公司輕烴混和氣和天然氣為例進行分析。下面給出氣體的組成及相關特性:
(一)天然氣特性:
根據(jù)中原油田天然氣產(chǎn)銷廠《天然氣檢測報告》:
CH4 94.5%
CH2 1.0%
O2 <100*10-8moe/moe
密度 0.74kg/m3
華白數(shù) 52.44KJ/m3
爆炸極限 5.0%-15.1%
則含氧爆炸極限為95.0%*21%-84.9*21%
即17.82%——19.95%
按其華白數(shù)52.44MJ/m3,燃燒速度指數(shù)39.3,符合SY7514—88中的質量指標,符合《城市燃氣分類》(GBl3612—92)中12T類燃氣(華白數(shù)48.10—57.80MJ/m3,燃燒勢CP范圍36—88)屬低硫優(yōu)質氣,民用類優(yōu)質燃料。
(二)輕烴混合氣特性:
我公司所用的輕烴混合氣:
輕烴氣(輕烴C5、C6氣等)含量:13%-14.5%
其余部分為空氣85.5%-87%
爆炸極限:1.3%-8%
故:輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧爆炸極限為
92%*21%——98.72%*21%:
即19.32%——20.73%
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為:
85.5*21%——87%*21%
即:17.96%——18.27%
三、從實際出發(fā)解決問題
(一)燃燒爆炸問題
解決天燃氣、輕烴氣的燃燒爆炸問題主要在于控制空氣含量上。有兩點可以肯定:
1.兩氣體攙混,管內余氣并不會對爐具的正常使用產(chǎn)生影響。
2.兩氣體除含有少量空氣外,均是烴類氣可以互窖、互混的。
由于天然氣含氧爆炸極限17.83%-19.95%
輕烴混和氣含氧爆炸極限19.32%-20.73%
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為17.96%-18.27%
兩氣體含氧爆炸極限基本上是不相包容的,可是輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為17.96%-18.27%,確實在天然氣含氧爆炸極限內,但是向天然氣置換輕烴燃氣時,是天然氣充入輕烴混合氣,氧氣的濃度會逐漸減少,控制一下,是可以避免形成爆炸性氣體的。
倘若兩種氣體攙混(輕烴氣中充入天然氣)進行供氣,應控制一下氣體流速,避免產(chǎn)生靜電火花,發(fā)生意外事故。所以,天然氣置換輕烴燃氣時,采取一下措施,是可以直接充入天然氣的。
(二)選準引入口
這將直接影響到天然氣的輸送距離及質量。
據(jù)管輸氣體流速、流量公式和調壓設施送氣半徑,確定天然氣的引入口。
因天然氣的單位熱值接近輕烴混和氣的2倍,故天然氣主管網(wǎng)分支接進區(qū)域調壓站后,其出口與輕烴氣站房出口對接即可通氣;并能符合天然氣區(qū)域調壓站規(guī)定,接入后不影響送氣質量及送氣半徑。
當無法滿足需要時,需計算送氣范圍內的管子管徑、管長,并更換相應管道后方可滿足送氣需要。
(三)去掉相應附屬設施
我公司選用的輕烴制氣設備,戶內減壓閥減壓至1500Pa,與天然氣爐具的適用壓力2000Pa不符合。經(jīng)我公司調節(jié)實驗,爐子火弱,火力不足。
又由于:1、區(qū)域調壓箱出口壓力不能達到0.01MPa以上。
2、調壓閥的出口壓力在用戶端不易調節(jié)至2000Pa。
所以為滿足爐具適用壓力需求,更換掉調壓閥等輔助設施。
(四)爐具改型
當選用爐具時,必須考慮:1.爐具的熱流量
2.爐具的壓力
3.爐具燃燒的穩(wěn)定性
4.一次空氣系數(shù)
下面對有關噴嘴直徑、調風板進風口面積進行計算:
1.有關噴嘴直徑的計算
爐具的熱流量,燃燒器的熱流量與華白數(shù)成正比:I=K*W(K為比例系數(shù))
為維持原燃具的額定熱流量,需調整噴嘴直徑并保持下列關系:
D1、W1、P1為置換氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
D2、W2、P2為基準氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
華白數(shù)W:
Q:燃氣的低熱值
P:爐具額定壓力
S:燃氣相對比重
經(jīng)計算得輕烴混合氣S=2.518
輕烴混合氣低熱值為5500Kcal/m3
得Ws=134239.5(輕烴混和氣)
根據(jù)以上關系得出爐子的噴嘴直徑、調風板進風口面積,獲得爐子改型的初步數(shù)據(jù)。
2.調風板進風口面積粗算
一次空氣系數(shù)不僅影響燃具熱效率,而且也影響燃具是否完全燃燒,經(jīng)分析,可以減小噴嘴,提高噴嘴前壓力,適當加大調風板進風口面積,以達到完全燃燒。
X:一次空氣系數(shù)
W:廣義華白數(shù)
P:爐具額定壓力
F:火孔總面積
經(jīng)過以上工作的綜合,我們對爐具專門進行了改型試驗:
(1)更換了1個點火器、4個燃燒噴嘴。
(2)更換了調風板進風口。
(五)、安全檢查
對爐具各改型口涂密封膠,并最后做檢漏試驗,以防止由縫隙漏氣引燃著火,燒壞爐具及傷人。
三、結束語:
本文著重從實際情況出發(fā),解決置換過程中經(jīng)常碰到的問題??偲饋碚f,解決這個問題需要從以下幾個方面來處理:
(一)置換氣體時的爆炸危險性分析。
(二)調壓設施問題:區(qū)域調壓站、戶內調壓器的調節(jié)與更換。
(三)管網(wǎng)問題:選準引入口,滿足送氣質量。
(四)爐具問題:改型或更換。
目前城市氣源有以下幾種:天然氣、人工煤氣、液化氣、輕烴混和氣等。
西氣東輸工程等大型燃氣輸配工程為我國許多地區(qū)利用天燃氣提供了機會。有些城市,在氣源轉換過程中便會遇到許多新的技術問題。
本文針對置換過程中的關鍵所在——是否形成爆炸性氣體,以及控制流速來作出相應分析。
二、置換過程的實例分析
本文以東阿燃氣公司輕烴混和氣和天然氣為例進行分析。下面給出氣體的組成及相關特性:
(一)天然氣特性:
根據(jù)中原油田天然氣產(chǎn)銷廠《天然氣檢測報告》:
CH4 94.5%
CH2 1.0%
O2 <100*10-8moe/moe
密度 0.74kg/m3
華白數(shù) 52.44KJ/m3
爆炸極限 5.0%-15.1%
則含氧爆炸極限為95.0%*21%-84.9*21%
即17.82%——19.95%
按其華白數(shù)52.44MJ/m3,燃燒速度指數(shù)39.3,符合SY7514—88中的質量指標,符合《城市燃氣分類》(GBl3612—92)中12T類燃氣(華白數(shù)48.10—57.80MJ/m3,燃燒勢CP范圍36—88)屬低硫優(yōu)質氣,民用類優(yōu)質燃料。
(二)輕烴混合氣特性:
我公司所用的輕烴混合氣:
輕烴氣(輕烴C5、C6氣等)含量:13%-14.5%
其余部分為空氣85.5%-87%
爆炸極限:1.3%-8%
故:輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧爆炸極限為
92%*21%——98.72%*21%:
即19.32%——20.73%
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為:
85.5*21%——87%*21%
即:17.96%——18.27%
三、從實際出發(fā)解決問題
(一)燃燒爆炸問題
解決天燃氣、輕烴氣的燃燒爆炸問題主要在于控制空氣含量上。有兩點可以肯定:
1.兩氣體攙混,管內余氣并不會對爐具的正常使用產(chǎn)生影響。
2.兩氣體除含有少量空氣外,均是烴類氣可以互窖、互混的。
由于天然氣含氧爆炸極限17.83%-19.95%
輕烴混和氣含氧爆炸極限19.32%-20.73%
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為17.96%-18.27%
兩氣體含氧爆炸極限基本上是不相包容的,可是輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21%)含氧量為17.96%-18.27%,確實在天然氣含氧爆炸極限內,但是向天然氣置換輕烴燃氣時,是天然氣充入輕烴混合氣,氧氣的濃度會逐漸減少,控制一下,是可以避免形成爆炸性氣體的。
倘若兩種氣體攙混(輕烴氣中充入天然氣)進行供氣,應控制一下氣體流速,避免產(chǎn)生靜電火花,發(fā)生意外事故。所以,天然氣置換輕烴燃氣時,采取一下措施,是可以直接充入天然氣的。
(二)選準引入口
這將直接影響到天然氣的輸送距離及質量。
據(jù)管輸氣體流速、流量公式和調壓設施送氣半徑,確定天然氣的引入口。
因天然氣的單位熱值接近輕烴混和氣的2倍,故天然氣主管網(wǎng)分支接進區(qū)域調壓站后,其出口與輕烴氣站房出口對接即可通氣;并能符合天然氣區(qū)域調壓站規(guī)定,接入后不影響送氣質量及送氣半徑。
當無法滿足需要時,需計算送氣范圍內的管子管徑、管長,并更換相應管道后方可滿足送氣需要。
(三)去掉相應附屬設施
我公司選用的輕烴制氣設備,戶內減壓閥減壓至1500Pa,與天然氣爐具的適用壓力2000Pa不符合。經(jīng)我公司調節(jié)實驗,爐子火弱,火力不足。
又由于:1、區(qū)域調壓箱出口壓力不能達到0.01MPa以上。
2、調壓閥的出口壓力在用戶端不易調節(jié)至2000Pa。
所以為滿足爐具適用壓力需求,更換掉調壓閥等輔助設施。
(四)爐具改型
當選用爐具時,必須考慮:1.爐具的熱流量
2.爐具的壓力
3.爐具燃燒的穩(wěn)定性
4.一次空氣系數(shù)
下面對有關噴嘴直徑、調風板進風口面積進行計算:
1.有關噴嘴直徑的計算
爐具的熱流量,燃燒器的熱流量與華白數(shù)成正比:I=K*W(K為比例系數(shù))
為維持原燃具的額定熱流量,需調整噴嘴直徑并保持下列關系:
D1、W1、P1為置換氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
D2、W2、P2為基準氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
華白數(shù)W:
Q:燃氣的低熱值
P:爐具額定壓力
S:燃氣相對比重
經(jīng)計算得輕烴混合氣S=2.518
輕烴混合氣低熱值為5500Kcal/m3
得Ws=134239.5(輕烴混和氣)
根據(jù)以上關系得出爐子的噴嘴直徑、調風板進風口面積,獲得爐子改型的初步數(shù)據(jù)。
2.調風板進風口面積粗算
一次空氣系數(shù)不僅影響燃具熱效率,而且也影響燃具是否完全燃燒,經(jīng)分析,可以減小噴嘴,提高噴嘴前壓力,適當加大調風板進風口面積,以達到完全燃燒。
X:一次空氣系數(shù)
W:廣義華白數(shù)
P:爐具額定壓力
F:火孔總面積
經(jīng)過以上工作的綜合,我們對爐具專門進行了改型試驗:
(1)更換了1個點火器、4個燃燒噴嘴。
(2)更換了調風板進風口。
(五)、安全檢查
對爐具各改型口涂密封膠,并最后做檢漏試驗,以防止由縫隙漏氣引燃著火,燒壞爐具及傷人。
三、結束語:
本文著重從實際情況出發(fā),解決置換過程中經(jīng)常碰到的問題??偲饋碚f,解決這個問題需要從以下幾個方面來處理:
(一)置換氣體時的爆炸危險性分析。
(二)調壓設施問題:區(qū)域調壓站、戶內調壓器的調節(jié)與更換。
(三)管網(wǎng)問題:選準引入口,滿足送氣質量。
(四)爐具問題:改型或更換。