天然气混空气掺混焦炉煤气供气方案技术研究

(2007-10-30 8:42:58)

1、前言

随着国家”西气东输”工程的启动．河南省燃气事业进入了快速发展的阶段．全省十八个地市均建设了管道燃气供应设施．其中十八个地市以天然气作为主要的供气气源．但受西气东输天然气供应量的限制．大部分地市在冬季都面临供气量紧张的局面，不得不采取限制部分T业用气、关停汽车加气站用气、控制工业和公福用户的发展等手段解决“气荒”的问题．以最大限度的保障居民用户和学校、医疗机构等用户的用气需求．严重制约了地方燃气事业的发展。

河南省部分地市在天然气到来之前以焦炉煤气为主要的供应气源．焦炉煤气虽然没有天然气的热值高．清洁度也差，但价格较低，在目前天然气气量有限的前提下．仍然具有潜在的发展空间。因天然气和焦炉煤气的供气压力和气质不同．不能共同使用同一套输配管网系统和燃气用具．因此如何合理的利用地方气源．最大限度的发挥原有燃气供应系统的作用是我们

需要解决的问题．本文将结合我院设计的济源市天然气混空气掺混焦炉煤气工程实例介绍我省在这方面进行的技术尝试。

2工程背景

济源市现状气源为豫港(济源)焦化有限公司生产的焦炉煤气．目前最大生产能力为18万m3。日最大外供能力为10万m3～13万m3。济源中燃城市燃气发展有限公司现有居民用户8 000余户．公福用户80余户．工业用户5户．日供气量平均达7万m3，．冬季最大日供气量达10万m3。随着城市燃气用量的逐年提高．公司现有的储气调峰设施已不能满足市区各类用户的需求。因此有必要寻求合适的调峰气源以保证用气高峰时的正常供气。

3调峰气源的选择

根据济源市现有气源情况，比较适合作济源市凋峰气源的有天然气混空气及液化石油气混空气。若采用液化石油气混空气作调峰气源需建设液化石油气储气站1座、液化石油气混空气设施l套及相应的配套设施。济源中燃城市燃气发展有限公司院内不具备建设液化石油气储气站的场地．需另行征地建设．增加工程投资。采用天然气混空气作为调峰气源需敷设

天然气输气管道、天然气混空气设施l套及相应的配套设施。目前正在建设的西气东输博爱——济源天然气输气管道从公司储配站西侧经过．为采用天然气混空气作调峰气源带来了便利的条件。经综合比较．该工程采用天然气混空气作为调峰气源。

4混合气技术可靠性及可行性分析

若要两种燃气达到互换性的要求．应使两种燃气在热值、华白数及燃烧势等参数方面接近一致．主要控制其热值及华白数的波动范围在±10％以内。现将济源市现有焦炉煤气、西气东输天然气、混合气的成分及主要物理性质计算如下。

4．1济源市原有焦炉煤气气源的组分(见表1)及物理性质

成分	Co2	CnHm	O2	CO	H2	Ch4	N2
%	2.8	0.4	0.4-0.8	7-9	63.41	23.34	1.65

低热值：14．67MJ／Nm3~16．71MJ，Nm3

高热值：18_81MJ小m’

华白数W：昌平草莓大会32_82MJ／Nm。

燃烧势CP：130

4．2“西气东输”天然气组分(见表2)及主要物理性质

成分	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CH2	N2	合计
%	89.03	4.85	0.69	2.34	0.57	1.98	0.54	100

低热值：36．72MJ／Nm3

高热值：43．78MJ／N一

重度：O，847k—IIl3

比重：O．655

爆炸极限：4．62％。14，64％

华白数w：53．96MJ／Nm。

燃烧势CP 139．26

由计算数据得出．天然气混空气与济源市原有焦炉煤气若要在燃气热值、华白数及燃烧势等方面达到完全可互换是不可能的。因此．只能限制天然气混空气与焦炉煤气的混合量．参考国内已有工程经验．建议天然气混空气以0．2：1的比例与原有焦炉煤气混合，以使整个混合气在热值及华白数两个方面的波动范围控制在±10％以内．这样可满足混合气与原有焦炉煤气的互换性要求．我们尝试天然气与空气两种混合比例．其计算结果如下：

4．3天然气：空气=1：1．3混合气组分（见表3）及物理性质

成分	CH4	C2H6	C3H8	C4H10H无穷控制LMI	C5H12	CO2	N2	O2	合计
%	38.71	2.11	0.3	1.02	0.25	0.86	44.88	11.87	100

低热值．16．03MJ／Nm3

高热值：19．04MJ／Nm3

重度．1．097kg／m3

比重：0．85

华白数w：20．65MJ／Nm3

燃烧势CP．26．4

4．4天然气与空气按1：1-3的比例混合后0．2：1的比例与济源市现状气源焦炉煤气混合．其混合气的成分(见表4)及物理性

成分	CH4	CnHm	CO	H2	CO2	N2	O2	合计
%	25.9	0.94	6.67	52.84	2.48	8.86	2.31	100

低热值．16．64MJ／Nm3

高热值：18．88MJ／Nm3

重度：0．538kg／m3

比重．0．42

华白数w：29．26MJ／Nm3

燃烧势CP．103．9

爆炸极限：3．3％-18％

4．5天然气：空气=1：1．2混合气组分(见表5)及物理性质

成分	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	O2	合计
%	40.47	2.20	0.31	1.06	0.26	0.9	43.34	11.46	100

低热值1 16寡核苷酸探针．76MJ／Nm3

高热值：19．90MJ／Nm’

重度：1．祖国版图上的世界之最089kg／m3

比重．0．84

华白数W：21．67MJ／Nm3

燃烧势CP：26．93

4．6天然气与空气按1：1．2的比例混合后．再以0.2：1的比例与焦炉煤气混合，其混合气的成分(见表6)及物理性质

成分	CH4	CnHm	CO	H2	CO2	N2	O2	合计
%	26.20	0.97	6.67	52.84	2.84	8.60	2.24	100

低热值：16.76/Nm3

高热值：19 03MJ／Nm3

重度：0,536kg/m3

比重：0．42

华白数w：29．37mj/Nm3

燃烧势CP：103．5

爆炸极限：3．1％-17％

由以上两种掺混比例的计算数据可以看出．若使两种燃气达到可互换的要求．则天然气与空气以1：1．2的比例掺混较合适．但混合气与焦炉煤气的掺混量不能超过0.2：1.3种气体掺混后．其混合气中可燃气体成分含量在该气体的爆炸上限以上．因此．混合气的爆炸极限满足安全方面的要求。因此．该种方案技术上是可行的．

5混气方案

天然气混空气装置设于济源中燃城市燃气发展有限公司院内低压湿式储气柜的南侧。所需天然气由济源一博爱输气管道接气，敷设168．3x5．2管道引至混气工艺装置区．来气压力为1．6MPa．经调压器调至0．4MPa压力后进人文丘里式混气机。

混气比例为天然气：空气=1：1真菌之怒．2．

天然气混空气与焦炉煤气的掺混量不得大于0．2：1．

由原煤气管道及混气机出口流量计的记录值控制混气机的出口气量．混气机出口压力为2．5kPa-3kPa．从混气机出来的混合气直接由击426x6的管道送至5万m3低压湿式储气柜。

6工艺流程

7工程投资

(1)设备费用：60万元

(2)管道费用(含防腐)：10万元

(3)土建费用：10万元

(4)其它费用(含设计、施工)：15万元

合计：95万元

东欧计划8经济上的合理性

该工程的建设仅从冬季调峰补气和应急备用气源的作用来看就是十分必要的。从技术上看．天然气：空气=h1．2后混合气的热值符合人工煤气质量要求。从经济角度来看，中石油给济源中燃的天然气价格为1．12元／m3。如选用混气比例为：天然气：空气：1：112的文丘里式混气机．则每l一天然气混气后变为2．2矗混合气．混合气的外平均售价为0．6元／m](目前．济源中燃外供煤气的价格平均为0．6元／m3)．则相当于天然气的价格为1．32元，m3．天然气的毛利润为O．20元／m3．因此．建设天然气混空工程创造的经济效益还是很可观的．

9结语

该工程是我省第一个天然气混空气掺混焦炉煤气工程．在国内类似工程也很少见．设计前无成功经验可参考。由于天然气、焦炉煤气、空气3种气体气质差别大．为保证原焦炉煤气

用户的用气安全及混合气在原有灶具上的可互换性．需要确定一个合理的混气比例，但天然气、焦炉煤气的华白数和燃烧势差别太大。因此，使混合气在华白数及燃烧势两个参数上均与原焦炉煤气一致是不可能的。设计时．我们查阅了大量的技术资料．并对拟采取的几种混气比例进行配气试验，最终确定天然气：空气：焦炉煤气的混合比例为0．11：0．14：1，成功的解决了3种气体的混气难题．该工程对以后的同类工程的建设起到指导意义和借鉴作用。

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