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人工煤气输配管网向液化石油气混空气过渡过程中值得探讨的问题

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

近几年来,在我国沿海城市都陆续相继抛弃了原行成本高昂、环境污染严重的人工煤气,转向为液化石油气混空气的称之为人工制造天然气(Manufactured Mixed Gas)的新气源的技术。这就解决了这些区域内现在急需用天然气(Natural Gas)与暂时还不能接通天然气的矛盾,使之将来天然气到达该地区后,再置换天然气,而输配管网和户内设备无需更换,使一次投资到位。实践证明:这种新的气源的确具有工艺技术成熟、热值稳定、干净无毒和成本低廉的特点。

  但是对于要求气种转换的煤气公司来讲:首先将会碰到的是原来的人工煤气输配管网和各种有关设施装置对这种新气源的过渡适配性如何?以及输配管网的安全可靠性怎样?这就成为了能否进行气种转换的成败关键。在此,我把我公司实施此项技改工程投用近三年来的所做的有关工作和探索,介绍给出席本届年会的同行,供大家探讨和参考。

  舟山市燃气公司成立于1991年,当时设计规模日产5万M3人工煤气,煤气热值13.4MJ/NM3,输配管网二级压力制(中压:P=0.15MPa 低压:P=1650Pa),建有270KM的输配管网。主管材为灰口铸铁管,N1型柔性机械接口连接,配镀锌钢管(环氧沥青玻璃丝布特加强级防腐)进户,户内为镀锌钢管明管铺设,丝扣连接,白漆麻丝密封,该系统一直安全运行到97年新气源投入运行前。我公司于96年初率团考察海口市的混气技改工程后,于该年年底投入资金3600万元进行了气源改造工程,并于97年11月8日正式投入新气源的配气和输送,已安全运行至今。

  从该技改工程可行性酝酿之初起,直至四年后的现在,为使原输配管网系统能安全可靠地适应新气源,我公司在不断的探索中做了许多工作,现介绍如下:

一、关于新气种与将来天然气互换性的问题:

  用不同的制(混)气方法所获得的燃气,其成份、热值、密度和燃烧特性都不相同,而任何一种燃具都是按一定的燃气成份设计的。当燃气成份发生变化时,燃具的燃烧工况就会改变,但只要两种燃气的华白数(W)相等,则就能在同一燃气压力和同一燃具上获得相同的热负荷,即具有互换性。一般规定两种燃气互换的首要条件是华白数的变化范围不大于土5%--一±10%,根据我国天然气的分类归为五类;分别是4T、6T、10T、12T、13T天然气,我们对照了东海油气田的天然气是属于10T类别的天然气(其极限的燃气华白数W标准状态下低限为41.2MJ/NM3,高限为47.3MJ/NM3),因此,我们的混气厂就以10T天然气为依据来确定液化石油气混空气的相应混合比例,从而使混合气的华白数W接近10T天然气的特性。空混气华白数的计算公式如下:

式中:W-华白指数 MJ/NM3

Hh-燃气高热值 MJ/NM3

    S-燃气相对密度

   其中:Sc3 Sc4 Sair-丙烷、正丁烷、空气相对密度分别为1.554,2.09,1

Hhc3、Hhc4-丙烷、正丁烷的高热值,分别为标准状态下

101.203MJ/NM3,133.798MJ/NM3

Xc3,Xc4-液化石油气c3,c4的混合比例(V%)

X-空混气中液化石油气含量(V%)

我燃气公司湿气厂所确定的空混气设计参数为:

1、根据该项目可行性研究报告,空混气按10T天然气确定液化石油气与空气的混合比例为40:60。

2、混合气组份(体积V%)

3、低热值:45.2MJ/NM3(10800Kcal/NM3)

高热值:46.36MJ/NM3(11190.98Kcal/NM3)

4、密度:ρ=1.728KG/NM3

相对密度:S=1.336

5、华白指数:W=40.5MJ/NM3

6、燃烧势:CP=38.6

7、空混气露点:P=0.11Mpa(表压)下:-17℃

  至于混气厂具体操作调整华白指数值,则可用色谱法,华白指数或热值法和氧分析法等设计思路,我们是采用氧分析法,通过24小时连续分析空混气中的O2含量,并在热值仪的监控下指导调节掺混比例,效果理想。

二、关于液化石油气混空气的安全性问题:

  液化石油气混空气作为燃气具有无毒、干净、稳定等特点是显而易见的,但是有人担心其中含有许多空气是否安全?我们知道液化石油气各种组份在空气中的爆炸范围为1.5%一9.8%,若燃气的体积含量远离该范围就不会爆炸。《燃气设计规定》将安全界限定为爆炸上限的1.5倍,而我们按液化石油气40%比例配气,是爆炸上限的4倍,同时它的爆炸范围又比人工煤气窄,因此是足够安全的。我们经过多次模拟测爆试验,充分证明了这一结论。几年来我们已多次在输配管道上进行带气(管内须保持500Pa

一800Pa压力)动火焊接和带气接头,也证明是安全的。

三、两种气源转换前后应考虑的问题和改进措施:

(1)对已有人工煤气输配主管网的影响和改进措施:

  由于空混气含有40

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