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1、混合气混合气( (液化天然气液化天然气+ +空气空气) )掺混焦炉煤气作为过渡气源在株洲市掺混焦炉煤气作为过渡气源在株洲市应用的技术可行性应用的技术可行性摘要：摘要：本文通过对液化天然气供气优越性的论证、混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气技术可行性的理论分析及有选择性的实验检验，证明采用混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为过渡气源来扩大株洲市的供气能力是一种投资省、见效快、远近结合的好途径。关键词：关键词：过渡气源 掺混 华白数 燃烧势 爆炸极限 掺混比例 燃气互换性1 1 引引 言言株洲市煤制气工程始建于 1985 年，目前拥有 32 孔 JN2889 双联下喷复热式焦炉 2 座，
2、外供城市煤气 12 万 m3日。至 2003 年 12 月底，株洲市累计发展居民用户 77 428 户，工业用户、商业用户及采暖与空调用户约 120 户。现有制气能力已满足不了城市发展的要求。川渝天然气预计 2005年 7 月 1 日到达株洲，在川渝天然气人株前一年半左右的时间里，株洲煤气计划发展居民用户 15 000 户，商业、工业等其他用户 30 户左右。因此解决好天然气人株前用户发展的气源问题，已成为株洲煤气的当务之急。2 2 株洲市选择液化天然气株洲市选择液化天然气(LNC)(LNC)作为作为补充气源扩大供气能力的优越性首先，LNC 工业在世界上已有 60 多年的历史，技术十分成熟，已
3、形成了从液化、储存、运输、气化到终端利用的一整套工艺。世界 LNG 工业近 30 年保持持续高速发展态势，年均增长率在 20以上，使 LNC 在国际天然气贸易总量中所占比例上升到 25以上。在我国，随着经济持续快速增长，LNC 的开发和利用越来越受到重视。目前中原油田和新疆广汇已相继建成了 LNG 生产厂。在珠江三角洲、福建和长江三角洲已规划进口 LNC 并建成 LNG 接收终端，有好几个城市已建成作为调峰或过渡气源的 LNG 储存气化站并投产使用，效果十分显著。可见，株洲市选择 LNG 作为补充气源是具有技术基础和气源保证的。其次，LNC 运输方便，既可采用火车运输，也可采用汽车运输。由于液
4、化天然气的体积仅为气态时天然气体积的 1620，因而储运手段十分灵活，机动性强，效率高。再者，LNG 工艺流程简单，建设投资省，占地少，工期短，见效快，方式灵活。LNG 价格平稳，气化成本低，经济上亦十分合理。特别是 LNC 气化能力调节方便，不仅适用于季节调峰，亦适用于日调峰，使 LNC 既可用于目前掺混焦炉煤气扩大供气能力，也可在川渝气人株后用作调峰气源。可以说在株洲市以 LNG 作为补充气源扩大供气能力是一种既解燃眉之急，又能长远发挥投资效益的合理选择。3 3 混合气混合气( (液化天然气液化天然气+ +空气空气) )掺混焦炉掺混焦炉煤气作为过渡气源必须满足燃气互换的要求任何燃具都是按一
5、定的燃气成份没计的，当燃气成份发生改变时，燃具燃烧器的热负荷、一次空气系数、燃烧稳定性、火焰结构、烟气中一氧化碳含量等燃烧工况就会发生改变。如果燃气达不到互换性的要求，则需要对燃具燃烧器进行更换或对可调部份进行调整，以使燃具适应新的燃气。如果在川渝天然气入株前为了扩大供气能力而以混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为过渡气源时，即对千家万户的燃烧器予以更换或调整，将造成人力、物力、财力的极大浪费，并且将使调峰的灵活性和机动性大大降低，如果掺混气对焦炉煤气具有互换性，则可节省大量人力、物力、财力，并使 LNG 调峰的灵活性、机动性大大增强。由此可见，混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为
6、过渡气源扩大供气能力时满足燃气互换性的要求，其意义十分重大。4 4 混合气混合气( (液化天然气十空气液化天然气十空气) )掺混焦炉煤气后燃气互换性的理论计算掺混焦炉煤气后燃气互换性的理论计算41 株洲市基准气、掺混气特性参数411 株洲市焦炉煤气特性参数(基准气)，见表 1。低热值：1695MJm3高热值：1956MJm3容重：051 kgm3华白数：311 MJm3燃烧势：110412 新疆广汇液化天然气发展有限公司 LNG 特性参数，见表 2。低热值：424 0MJm3高热值：4657MJm3平均密度：0872kgm3相对密度：0675(空气为 1)华白数：5670MJm3燃烧势：424
7、1413 河南中原绿能高科有限公司 LNG 特性参数，见表 3。低热值：3699 MJm3高热值：4102 MJm3平均密度：0746 kgm3相对密度：0675(空气为 1)华白数：53996 MJm3燃烧势：408842 混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气掺混比例计算株洲市基准气为焦炉煤气，如果采用混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气为置换气，且置换气能满足燃气互换性要求的话，则置换气的华白数应控制在10范围内，即 279MJm3-342MJm3之间，燃烧势应控制在 72-128 之间。根据上述要求采用计算机进行计算确定液化天然气、空气、焦炉煤气的掺混比例。符合燃气互换性要求的掺混比
8、例理论计算结果见表 4、5，从表中可知，在焦炉煤气体积百分比含量在 59-100之间时，LNG 体积百分比掺混量必须在上限与下限之间方能满足燃气互换性的要求。根据以上数据绘成图 1、图 2 所示掺混比例图，从图中可以看出，掺混比例在 LNG 上限线与下限线之间时，掺混气可以满足燃气互换性的要求。表 1组份名称CO2CmHnO2COH2CH4N2合计体积比（%）32.10.285623.77100表 2组份名称CH4C2H6C3H8N2其他合计体积比（%）82.311.24.60.81.1100表 3组份名称C3H8C2H6i-C4n-C4i-C5n-C5苯CH4N2合计体积比（%）0.34 3
9、.36 0.05 0.05 0.01 0.008 0.002 95.88 0.310043 混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气后爆炸极限校核选择表 4、表 5 中掺混后空气含量最高的四种情况进行校核计算，以判断混合气中可燃气体含量表 4 新疆广汇 LNG 掺混比例计算结果（体积%）焦炉气606162636465LNG 下限292520191918LNG 上限292828262626焦炉气66676869707172LNG 下限17171616151414LNG 上限25252423232221焦炉气73747576777879LNG 下限13131211111010LNG 上限212019
10、19181717焦炉气80818283848586LNG 下限9887765LNG 上限16161514141312焦炉气87888990919293LNG 下限5433221LNG 上限12111010987焦炉气949596979899100LNG 下限0000000LNG 上限6543210表 5 河南中原 LNG 掺混比例计算结果（体积%）焦炉气59606162636465LNG 下限30272321191918LNG 上限31303029262626焦炉气66676869707172LNG 下限17171616151414LNG 上限25252423232221焦炉气73747576
11、777879LNG 下限13131211111010LNG 上限21201919181717焦炉气80818283848586LNG 下限9887765LNG 上限16161514141312焦炉气87888990919293LNG 下限5433221LNG 上限12111010987焦炉气949596979899100LNG 下限0000000LNG 上限6543210是否在混合气爆炸上限 2 倍以上的安全范围内。431 新疆广汇 LNG：焦炉煤气：空气=20：62：18经理论计算，混合气组成及特性参数如表 6。高热值：21195MJm3低热值：18722MJm3容重：072kSm3比重：0
12、558(空气为 1)华白数：2837MJm3燃烧势：7204爆炸上限：26335爆炸下限：4767该混合气中可燃物含量为 814，高于爆炸上限 26335=倍以上。432 新疆广汇 LNG：焦炉煤气：空气=19：63：18经理论计算，混合气组成及特性参数如表 7。高热值：2094MJm3低热值：1848MJm3容重：072kgm3比重：0555(空气为 1)华白数：28097 MJm3燃烧势：7273爆炸上限：2666爆炸下限：4765该混合气中可燃物含量为 814，高于爆炸上限 2666=倍以上。433 河南中原 LNG：焦炉煤气：空气=21：62：17经理论计算，混合气组成及特性参数如表
13、8。高热值：2174(MJm3)低热值：1828(MJm3)容重：069(kgm3)比重：0535(空气为 1)华白数：2835 MJm3燃烧势：7251爆炸上限：2639爆炸下限：487该混合气中可燃物含量为 826，高于爆炸上限 2639=倍以上。434 河南中原 LNG：焦炉煤气：空气=20：63：17 经理论计算，混合气组成及特性参数如表9。高热值：2053(MJm3)低热值：1808(MJm3)容重：069(kgm3)比重：0533(空气为 1)华白数：2811 MJm3燃烧势：7320爆炸上限：2673爆炸下限；487该混合气中可燃物含量为 824，高于爆炸上限 2673=倍以上。
14、5 5 混合气混合气( (液化天然气液化天然气+ +空气空气) )掺混焦掺混焦表 6组份CO2CmHnO2COH2CH4N2C2H6C3H8合计体积（%）2.08 1.302 3.904 4.96 34.72 31.154 18.72 2.24 0.92 100表 7组份CO2CmHnO2COH2CH4N2C2H6C3H8合计体积（%）2.099 1.323 3.906 5.04 35.28 30.568 18.782 2.128 0.874 100表 8组份CO2CmHnO2COH2CH4N2C2H6C3H8合计体积（%）1.86 1.3272 3.694 4.96 34.72 34.828
15、8 17.833 0.7056 0.0714 100表 9 组份CO2CmHnO2COH2CH4N2C2H6C3H8合计体积（%）1.89 1.347 3.696 5.04 35.28 34.107 17.9 0.672 0.068 100炉煤气后燃气互换性的实验检验为了验证上述混合气掺混焦炉煤气掺混比例理论计算成果的可靠性，株洲煤气委托国家燃气用具质量监督检检中心进行了燃气互换性实验检验。并经过认真分析，提出了如下检验要求：A、检验时燃气用具选择株洲用量较大的“南亚”牌 JZ5R2992E 型、JZ5R2982A 型双眼灶及“万和”JSDl68C 家用燃气快速热水器。B、掺混比例选择在焦炉煤
16、气比例一定时，LNG 掺混较少，燃烧势和华白数较小，LNG 体积含量低于表 4、表 5 数据进行 LNG 掺混量下限检验。51 新疆广汇 LNG：焦炉煤气：空气=95：78：125时燃气互换性实验检验结果混合气组成及特性参数如表 10。高热值：1919MJm3低热值：1710MJm3比重：04893(空气为 1)华白数：2743 MJm3燃烧势：8372检验结果：无离焰、回火、黄焰产生；烟气中 CO 含量 JZ5R2982A 灶具略高于标准要求，其余燃具合格。52 新疆广汇 LNG：焦炉煤气：空气=17：65：18 时燃气互换性实验检验结果混合气组成及特性参数如表 11。高热值：2010MJm3低热值；1797MJm3比重：05442(空气为 1)华白数：2725 MJm3燃烧势：7
