燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣能力的分析

摘 要

摘要：分析了在相同條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣能力的差異。以及在不同條件下燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣能力的變化。關(guān)鍵詞：燃氣管道；天然氣；焦爐煤氣；輸送能力Analys
摘要：分析了在相同條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣能力的差異。以及在不同條件下燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣能力的變化。
關(guān)鍵詞：燃氣管道；天然氣；焦爐煤氣；輸送能力
Analysis of Gas Pipeline Transportation Capacity of Natural Gas and Coke Oven Gas
Taiyuan Gas Design Co.，Ltd. Zhang Yufeng，Wang Xinhua，Zhang Yuanjie
Tianjing Construction Engineering Quality Supervision Construction Consulting Co.，Ltd.Li Chunzhe
Abstract：The difference of gas pipeline transmission capacity of natural gas and coke oven gas is analyzed under the same conditions，and the change of gas pipeline transmission capacity of natural gas or the coke oven gas is analyzed under different conditions.
Keywords：gas pipeline；natural gas；coke oven gas；transmission capacity
1 概述
    隨著陜京二線的引入，天然氣置換焦爐煤氣工程正在太原市積極進行。由于焦爐煤氣與天然氣的物性參數(shù)(如：密度、熱值、運動粘度等)不同。造成兩者在相同條件下管道輸送能力的差異。燃氣管道輸送流量與燃氣物性參數(shù)中密度和運動粘度等參數(shù)有關(guān)，與熱值無關(guān)，而燃氣管道輸送能力是要滿足燃氣用具的熱負荷，因此，傳統(tǒng)采用的燃氣管道輸送流量不能全面的反映原有燃氣管道由于氣種更換而產(chǎn)生管道輸送能力的差異，不宜用于作為評價燃氣管道輸送能力大小的標志。綜合考慮燃氣的物性參數(shù)，將燃氣管道輸送流量折算為燃氣輸送熱負荷，更能全面反映原有燃氣管道由于氣種更換而產(chǎn)生管道輸送能力的差異。此外，通過計算與分析燃氣管道輸送熱負荷還可以反映在不同條件下燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣能力的變化。
2 燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣能力的計算與分析
   天然氣與焦爐煤氣的組分及物性參數(shù)見表1～3，假定天然氣與焦爐煤氣在等壓降、等管徑以及管道長度相等的條件下進行燃氣輸送熱負荷的計算。管道長度以1000m為例。
表1 天然氣組分
組份
C1
C2
C3
C4
nC4
iC5
Mo1%
95.8160
0.6717
0.1050
O.0170
0.0192
0.0033
組份
nC5
C6
C7+
N2
其它
 
Mo1%
0.0027
0.005
0.0063
1.4645
1.8858
 
表2 焦爐煤氣組分
 
組份
H2
CO
CH4
O2
N2
CO2
CmHn
%
60
8
23
l
4
2
2
表3 天然氣與焦爐煤氣的物性參數(shù)
燃氣名稱
密度(kg/m3)
低發(fā)熱值(MJ/=m3)
運動粘度(m2/s)
爆炸極限
天然氣
0.74
33.44
15×10-6
8%～15%
焦爐煤氣
0.46
17.56
25×10-6
4.5%～35.7%
3.1 低壓條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣熱負荷的計算與分析
    燃氣管道壓力降分別為300Pa和400Pa時，在等壓降、等管徑以及相同管道長度的條件下，燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣的熱負荷見表4，變化趨勢見圖1。由表4可知，在相同條件下，燃氣管道輸送天然氣相對焦爐煤氣熱負荷的增長率為56%～58%，即原有燃氣管道由焦爐煤氣置換為天然氣后管道輸送能力增長率為56%～58%。由圖1可知，分別對于燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣而言，管道壓降不變管徑增大時熱負荷均有明顯增大。增長曲線較陡；管徑不變管道壓降增大時燃氣輸送熱負荷均隨之增大；增長相對較少。由此可見，管徑增大相比壓降增大更能影響燃氣輸送熱負荷的增長。
3.2 中壓條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣熱負荷的計算與分析
燃氣管道進口壓力分別為0.02MPa、0.03MPa、0.05MPa和0.07MPa時，在等壓降、等管徑以及相同管道長度的條件下，燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣的熱負荷見表5。變化趨勢見圖2。由表5可知，對于兩者而言，在相同條件下，燃氣管道輸送天然氣相對焦爐煤氣熱負荷的增長率為57%～58%，即原有燃氣管道由焦爐煤氣置換為天然氣后管道輸送能力增長率為57%～58%。由圖2可知。分別對于燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣而言。管道入口壓力不變管徑增大時熱負荷均明顯增大，增長曲線較陡；管徑不變管道入口壓力升高時燃氣輸送熱負荷也增大，但增長較少。由此可見，管徑增大相比管道入口壓力升高更能影響燃氣輸送負荷的增長。
表4 低壓條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣的熱負荷
低壓管線(L=1km)
△P
管徑
天然氣
焦爐煤氣
相對增長率
(Pa)
(mm)
熱負荷G(MJ/h)
熱負荷G’(MJ/h)
(G-G’)/G’(%)
300
100
1498.11
955.26
56.83
125
2732.05
1741.95
56.84
150
4233.50
2695.46
57.06
200
10373.09
6599.05
57.19
250
17699.79
11252.45
57.30
300
31296.50
19881.43
57.42
350
43749.55
27778.16
57.50
400
65184.59
41364.34
57.69
400
100
1758.94
1120.33
57.00
125
3210.24
2043.98
57.06
150
4969.18
3162.56
57.13
200
12165.47
7733.42
57.31
250
20746.18
13178.78
57.42
300
36663.62
23270.51
57.55
350
51233.42
32500.05
57.64
400
76300.05
48370.78
57.74
表5 中壓條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣的熱負荷
中壓管線(△p=0.01MPa L=1km)
 
P入口
管徑
天然氣
焦爐煤氣
相對增長率(%)
(MPa)
(mm)
熱負荷G(MJ/h)
熱負荷G’(MJ/h)
(G-G’)/G’
0.02
100
10299.52
6549.9
57.2596
125
18258.2
11607.2
57.30%
150
29761.6
18929.7
57.22%
200
71361.0
45357.5
57.33%
250
129356.0
82207.1
57.38%
300
206635.8
131280.3
57.4096
350
312108.9
198241.9
57.4496
400
437298.2
277704.4
57.4796
0.03
100
10700.8
6813.3
57.06%
125
18993.9
12081.3
57.22%
150
30965.4
19684.8
57.31%
200
74203.4
47183.7
57.26%
250
134592.7
85543.5
57.34%
300
215032.6
136629.1
57.38%
350
324832.8
206344.1
57.4296
400
455168.6
289083.3
57.4596
0.05
100
1469.92
7305.0
57.01%
125
20331.5
12941.7
57.10%
150
33172.5
21107.1
57.16%
200
79620.6
50625.5
57.27%
250
144420.7
91810.7
57.30%
300
230 799.5
146 678.7
57.38%
350
348 729.0
2+N21566.8
57.39%
400
488 745.7
310464.3
57.42%
0.0
100
12172.2
7744.0
57.18%
125
21602.2
13749.5
57.11%
150
35245.8
22424.1
57.18%
200
84603.2
53821.4
57.19%
250
153539.8
97623.1
57.28%
300
245426.2
155999.5
57.3296
350
370916.5
235697.3
57.37%
400
519915.1
330317.7
57.40%
4 結(jié)論
4.1 在相同條件下燃氣管道輸送天然氣與焦爐煤氣能力的對比分析
    在等壓降、等管徑以及相同管道長度條件下：
    (1) 低壓狀態(tài)時，燃氣管道輸送天然氣相對焦爐煤氣熱負荷的增長率為56%～58%。即原有燃氣管道由焦爐煤氣置換為天然氣后管道輸送能力增長率為56%～58%。
    (2) 中壓狀態(tài)時。燃氣管道輸送天然氣相對焦爐煤氣熱負荷的增長率為57%～58%，即原有燃氣管道由焦爐煤氣置換為天然氣后管道輸送能力增長率為57%～58%。
4.2 在不同條件下燃氣管道輸送天然氣或焦爐煤氣能力的分析
    分別對于天然氣和焦爐煤氣而言，在相同管道長度條件下：
    (1) 低壓狀態(tài)時，管道壓降不變管徑增大時熱負荷均明顯增大，增長曲線較陡；管徑不變管道壓降增大時熱負荷均隨之增大，增長相對較少。由此可見，管徑增大相比壓降增大更能影響燃氣輸送熱負荷的增長。
    (2) 中壓狀態(tài)時，管道入口壓力不變管徑增大時熱負荷均明顯增大。增長曲線較陡；管徑不變管道入口壓力升高時供氣熱負荷也增大，但增長較少。由此可見，管徑增大相比管道人口壓力升高更能影響燃氣輸送熱負荷的增長。
    綜上所述，同種氣質(zhì)在管道長度相等條件下，管徑的變化相比壓力(或者壓力降)更能影響燃氣管道的輸送能力。
參考文獻
1 段常貴.燃氣輸配(第三版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2001.
2 嚴銘卿.燃氣工程設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2009.
 
(本文作者：張宇峰1 王新華1 張媛潔1 李春喆2 1.太原市燃氣設(shè)計有限公司 030024；2.天津建質(zhì)建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司 300000)