一、引言
目前城市气源有以下几种:天然气、人工煤气、液化气、轻烃混和气等。
西气东输工程等大型燃气输配工程为我国许多地区利用天燃气提供了机会。有些城市,在气源转换过程中便会遇到许多新的技术问题。
本文针对置换过程中的关键所在——是否形成爆炸性气体,以及控制流速来作出相应分析。
二、置换过程的实例分析
本文以东阿燃气公司轻烃混和气和天然气为例进行分析。下面给出气体的组成及相关特性:
(一)天然气特性:
根据中原油田天然气产销厂《天然气检测报告》:
CH4 94.5%
CH2 1.0%
O2 <100*10-8moe/moe
密度 0.74kg/m3
华白数 52.44KJ/m3
爆炸极限 5.0%-15.1%
则含氧爆炸极限为95.0%*21%-84.9*21%
即17.82%——19.95%
按其华白数52.44MJ/m3,燃烧速度指数39.3,符合SY7514—88中的质量指标,符合《城市燃气分类》(GBl3612—92)中12T类燃气(华白数48.10—57.80MJ/m3,燃烧势CP范围36—88)属低硫优质气,民用类优质燃料。
(二)轻烃混合气特性:
我公司所用的轻烃混合气:
轻烃气(轻烃C5、C6气等)含量:13%-14.5%
其余部分为空气85.5%-87%
爆炸极限:1.3%-8%
故:轻烃混合气(空气中含氧气量为21%)含氧爆炸极限为
92%*21%——98.72%*21%:
即19.32%——20.73%
轻烃混合气(空气中含氧气量为21%)含氧量为:
85.5*21%——87%*21%
即:17.96%——18.27%
三、从实际出发解决问题
(一)燃烧爆炸问题
解决天燃气、轻烃气的燃烧爆炸问题主要在于控制空气含量上。有两点可以肯定:
1.两气体搀混,管内余气并不会对炉具的正常使用产生影响。
2.两气体除含有少量空气外,均是烃类气可以互窖、互混的。
由于天然气含氧爆炸极限17.83%-19.95%
轻烃混和气含氧爆炸极限19.32%-20.73%
轻烃混合气(空气中含氧气量为21%)含氧量为17.96%-18.27%
两气体含氧爆炸极限基本上是不相包容的,可是轻烃混合气(空气中含氧气量为21%)含氧量为17.96%-18.27%,确实在天然气含氧爆炸极限内,但是向天然气置换轻烃燃气时,是天然气充入轻烃混合气,氧气的浓度会逐渐减少,控制一下,是可以避免形成爆炸性气体的。
倘若两种气体搀混(轻烃气中充入天然气)进行供气,应控制一下气体流速,避免产生静电火花,发生意外事故。所以,天然气置换轻烃燃气时,采取一下措施,是可以直接充入天然气的。
(二)选准引入口
这将直接影响到天然气的输送距离及质量。
据管输气体流速、流量公式和调压设施送气半径,确定天然气的引入口。
因天然气的单位热值接近轻烃混和气的2倍,故天然气主管网分支接进区域调压站后,其出口与轻烃气站房出口对接即可通气;并能符合天然气区域调压站规定,接入后不影响送气质量及送气半径。
当无法满足需要时,需计算送气范围内的管子管径、管长,并更换相应管道后方可满足送气需要。
(三)去掉相应附属设施
我公司选用的轻烃制气设备,户内减压阀减压至1500Pa,与天然气炉具的适用压力2000Pa不符合。经我公司调节实验,炉子火弱,火力不足。
又由于:1、区域调压箱出口压力不能达到0.01MPa以上。
2、调压阀的出口压力在用户端不易调节至2000Pa。
所以为满足炉具适用压力需求,更换掉调压阀等辅助设施。
(四)炉具改型
当选用炉具时,必须考虑:1.炉具的热流量
2.炉具的压力
3.炉具燃烧的稳定性
4.一次空气系数
下面对有关喷嘴直径、调风板进风口面积进行计算:
1.有关喷嘴直径的计算
炉具的热流量,燃烧器的热流量与华白数成正比:I=K*W(K为比例系数)
为维持原燃具的额定热流量,需调整喷嘴直径并保持下列关系:
D1、W1、P1为置换气的喷嘴直径、华白数及压力
D2、W2、P2为基准气的喷嘴直径、华白数及压力
华白数W:
Q:燃气的低热值
P:炉具额定压力
S:燃气相对比重
经计算得轻烃混合气S=2.518
轻烃混合气低热值为5500Kcal/m3
得Ws=134239.5(轻烃混和气)
根据以上关系得出炉子的喷嘴直径、调风板进风口面积,获得炉子改型的初步数据。
2.调风板进风口面积粗算
一次空气系数不仅影响燃具热效率,而且也影响燃具是否完全燃烧,经分析,可以减小喷嘴,提高喷嘴前压力,适当加大调风板进风口面积,以达到完全燃烧。
X:一次空气系数
W:广义华白数
P:炉具额定压力
F:火孔总面积
经过以上工作的综合,我们对炉具专门进行了改型试验:
(1)更换了1个点火器、4个燃烧喷嘴。
(2)更换了调风板进风口。
(五)、安全检查
对炉具各改型口涂密封胶,并最后做检漏试验,以防止由缝隙漏气引燃着火,烧坏炉具及伤人。
三、结束语:
本文着重从实际情况出发,解决置换过程中经常碰到的问题。总起来说,解决这个问题需要从以下几个方面来处理:
(一)置换气体时的爆炸危险性分析。
(二)调压设施问题:区域调压站、户内调压器的调节与更换。
(三)管网问题:选准引入口,满足送气质量。
(四)炉具问题:改型或更换。