燃气输配 第1单元 第2节 城市燃气品质.ppt

1、第二节 城市燃气品质,作为城市燃气的气源具有多方面要求，这些要求可以简单称为城市燃气品质。 城市燃气品质主要应包括以下几个方面。 来气压力 燃气组分 有害组分含量 热值,一、沸点和露点 二、液化石油气的气化潜热 三、液体容积与温度之间关系 四、爆炸极限 五、城市燃气热值 六、城市燃气互换性,一、沸点和露点,1.沸点 一定压力下液体沸腾时的温度。 通常的沸点所指的是101325Pa压力下，液体沸腾时的温度。 混合物的沸点与环境压力、组成成分及各组分在系统中所占分数有关。 表 1-2是一些低级烃的沸点。,一些低级烃的沸点,沸点的应用,沸点可用于确定液态燃气的气化方式； 高沸点燃气必须经过加热气化；

2、 低沸点燃气当用气量不大时可采取自然气化。,2.露点,水露点：一般指水蒸气无增减的情况下，未饱和气体因其它因素变化（压力或温度）而达到饱和时的温度。 烃露点：饱和蒸汽经加压或冷却，即处于过饱和状态，当接触壁面遇凝结核便液化成露，这时的温度称为露点。 对于单一化合物，饱和蒸汽压下沸点温度也就是其露点温度。,影响烃类混合物露点的因素,混合物的组成 烃类混合物与空气混合后露点升高。,露点的应用,在设计过程中要考虑地区气候条件 管线埋深处的土壤温度 冰冻线的位置,二、液化石油气的气化潜热,1.概念 气化潜热就是单位质量（1kg）的液体变成与其处于平衡状态(同温度、压力）蒸汽所吸收的热量。 某些烃类化合

3、物在标准大气压下的，沸点时的气化潜热见表,部分碳氢化合物的沸点及沸点时的汽化潜热,2.混合液体的气化潜热的计算,式1-11,ri任一组分的气化潜热，kJ/kg。,3.气化潜热与温度之间的关系,式1-12,r1温度为t1（）时的气化潜热，kJ/kg； r2温度为t2（）时的气化潜热，kJ/kg； tc临界温度，。,4.结论,温度升高，气化潜热降低，到达临界温度时，气化潜热为零。 气化潜热对于液态烃气化过程的能量消耗具有重要意义。 液化石油气、液化天然气的气化供应。,三、液体容积与温度之间关系,1.容积膨胀系数： 单位体积的液体在温度升高（或降低）1时的体积变化率，称为该液体的容积膨胀系数，用字母

4、 表示。 本身又是温度的函数，通常用在一定温度范围内的平均值进行计算。,2.液态烃类化合物体积与温度间的关系,1.单一组分： 式1-13,式中 V1温度为t1时的液体体积； V2温度为t2时的液体体积； t1t2温度范围内的容积膨胀系数平均值。,2.液态烃类化合物体积与温度间的关系,对于混合液体 式1-14,式中 ki温度为t1时混合液体关组分的容积成分； i各组分由t1t2温度范围内容积膨胀系数的平均值。,3.容积膨胀系数的应用,灌装时保证容器安全； 体积计量时进行修正保证计量准确。,四、爆炸极限,1.概念 爆炸极限 可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为可燃气体的爆

5、炸限。 爆炸下限 爆炸上限,0,100,下限,上限,可燃气体浓度,既不燃烧也不爆炸,爆炸范围,2.只含有可燃气体的混合气体的爆炸限,只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限按 式1-15计算,式中 L混合气体的爆炸极限（上限或下限），%； Li各组分的上限（或下限），%； yi_各组分的容积成分含量，%。,3.含有惰性气体时的爆炸限的计算,将惰性气体与可燃气体组合； 将二者的容积成分相加； 查P23图1-12或图1-13求得两种气体组合的爆炸极限； 按公式1-16计算混合气体的爆炸极限。,氢气,氮气,氢气,氮气,+,含惰性气体的爆炸极限计算公式,式1-16,yi 可燃气体与惰性气体组合后的容积成分，

6、%（二者相加）； Li 可燃气体与惰性气体组合后的爆炸限（查图求得）。,组合气体爆炸极限,单一气体爆炸极限,结论,可燃气体掺入惰性气体后，其爆炸极限范围将缩小，掺入的越多，范围越小。,例题,已知发生炉煤气的容积成分为：氢气12.4%，二氧化碳6.2%，甲烷0.7%，一氧化碳27.3%，氮气53.4%，求其爆炸极限。 解： A.将组分中的惰性气体按照图1-12与可燃气体进行组合：,B.查图,由图1-12查得：氢气与二氧化碳组合的爆炸下限为6%，上限为70%； 氮气与一氧化碳组合的爆炸下限为40%，上限为73.5； 由表1-2查得未与惰性气体组合的甲烷的爆炸下限为5.0%，上限为15%。,C.计算

7、,氢气与二氧化碳组合,氮气与一氧化碳组合,甲烷,4.含有氧气的混合气体的爆炸限,当混合气体中含有氧气时，可认为混入了空气。 先扣除氧含量及按空气的氧氮比求得的氮含量； 重新调整混合气中各组分的容积成分得无空气基成分组成； 计算无空气基爆炸极限。,含有氧气的燃气,0,100,扣除空气含量,0,100,扣除空气含量后的燃气组成,修正为混合气体在空气中的爆炸限,式1-17,式中 LT包含有空气的混合气体的整体爆炸限，%； LnA该混合气体的无空气基爆炸限，%； yAir空气在该混合气体中的容积成分，%。,例题,已知：燃气的容积成分为：二氧化碳5.7%，丙烯5.3%，氧气1.7,一氧化碳8.4%，氢气

8、20.93%,甲烷18.27%，氮气39.7%。 求该燃气的爆炸极限,解：,A.调整燃气成分 根据空气中的氧/氮之比，扣除相当于1.7%氧气所需的氮气含量，求的燃气中所余氮气的有效成分。,氧气与氮气组成空气,B.重新调整混合气的容积成分，得无空气基的容积成分为：,C.对气体进行组合，并求惰性气体与可燃气体的比例,D.查图，求组合气体的爆炸限,氢气与氮气组合相应的爆炸限为：11%75%； 二氧化碳与一氧化碳组合的爆炸限为：22%68%； 甲烷的爆炸限为5.0%15%； 丙烯的爆炸限为：2.011.7%。,E.计算,原燃气无空气基爆炸限为：,一氧化碳 与二氧化碳,氢气 与氮气,甲烷,丙烯,F.修正

9、 考虑到燃气中含有氧气使爆炸限范围扩大后进行修正,该混合燃气中含有（100-91.9)=8.1%的空气，其整体爆炸限为：,结论：燃气中混入氧气后其爆炸范围将变宽,五、热值,1.概念：单位（容积或质量）燃气完全燃烧作放出的热量，称为该燃气的热值。 燃气的燃烧产物中，通常含有水，根据产物中水的状态的不同，将热值分为高位热值与低位热值。 热值的单位是：kJ/Nm3或kJ/kg。,2.高位热值,燃烧产物中的水蒸汽凝结成为液态水，放出气化潜热后的燃气热值称为燃气的高位热值。用符号QGW表示。,3.低位热值,燃烧产物中的水，以水蒸气状态存在，没有放出气化潜热时的燃气热值，称为低位热值，用符号QDW表示。,

10、六、燃气的互换性,任何燃具都是按一定的燃气成分设计的。 假如某一燃具是以a燃气为基准进行设计和调整，若以b燃气来代替a燃气，此时如果燃具不加任何调整而能保证正常工作，则表示b燃气可以置换a燃气，或称b燃气对a燃气具有互换性。 反之如果燃具不能正常工作没有互换性。 燃气的互换性通过两个参数来衡量。,1、华白（Wobbe)指数,华白指数是衡量热流量（热负荷）大小的特性参数，用（式1-21）表示：,式中 QGW燃气的高位热值，kJ/Nm3; s燃气的相对密度,混合气体的华白指数,应用 华白指数主要用于燃气的互换性问题中。 为保证燃烧器具的燃烧稳定，更换燃气时华白指数的波动范围，一般不应超过5%。 对

11、于混合气体的华白指数，可分别计算出混合气体的热值QGW和相对密度，即可求出华白指数。,2、燃烧势,随着气源种类的增多，出现了燃烧特性差别较大的两种燃气的互换性问题，除了华白指数以外，还必须引入燃烧势因素。 燃烧势是反映燃气燃烧时火焰所产生离焰、黄焰、回火和不完全燃烧的倾向性的一项综合指标，反映了燃气燃烧的稳定性。,式中 yH2,yCmHn,yCO,yCH4燃气中氢气、碳氢化合物（甲烷除外）、一氧化碳、甲烷组分含量（体积）%； S燃气相对密度； k燃气中氧含量修正系数，k=1+0.0054(yo2)2 yO2燃气中氧组分含量（体积），%,思考题,1、通常的沸点所指的是 Pa压力下，液体沸腾时的温度。 2、烃类混合物与空气混合后露点 。 3、 就是单位质量（1kg）的液体变成与其处于平衡状态（同温度）蒸汽所吸收的热量。 4、液体温度升高，气化潜热 。,5、单位体积的液体在温度升高（或降低） ，称为该液体的容积膨胀系数。 6、液体容积膨胀系数具有 和 作用。 7、可燃气体爆炸极限是可燃气体和空气的混合物 而引起爆炸时的可燃气体 。 8、可燃气体掺入惰性气体后，其爆炸极限范围将 ，掺入的越 ，爆炸范围 。,9、可燃气体燃烧产物中水的状态的不同，将其热值分为 与 。 10、热值