一、引言
目前城市氣源有以下幾種：天然氣、人工煤氣、液化氣、輕烴混和氣等。
西氣東輸工程等大型燃氣輸配工程為我國許多地區(qū)利用天燃氣提供了機會。有些城市，在氣源轉(zhuǎn)換過程中便會遇到許多新的技術(shù)問題。
本文針對置換過程中的關(guān)鍵所在——是否形成爆炸性氣體，以及控制流速來作出相應(yīng)分析。
二、置換過程的實例分析
本文以東阿燃氣公司輕烴混和氣和天然氣為例進行分析。下面給出氣體的組成及相關(guān)特性：
(一)天然氣特性：
根據(jù)中原油田天然氣產(chǎn)銷廠《天然氣檢測報告》：
CH4 94．5％
CH2 1.0％
O2 ＜100*10-8moe／moe
密度 0．74kg／m3
華白數(shù) 52．44KJ／m3
爆炸極限 5．0％-15．1％
則含氧爆炸極限為95．0％*21％-84．9*21％
即17．82％——19．95％
按其華白數(shù)52．44MJ／m3，燃燒速度指數(shù)39．3，符合SY7514—88中的質(zhì)量指標(biāo)，符合《城市燃氣分類》(GBl3612—92)中12T類燃氣(華白數(shù)48．10—57．80MJ／m3，燃燒勢CP范圍36—88)屬低硫優(yōu)質(zhì)氣，民用類優(yōu)質(zhì)燃料。
(二)輕烴混合氣特性：
我公司所用的輕烴混合氣：
輕烴氣(輕烴C5、C6氣等)含量：13％-14．5％
其余部分為空氣85．5％-87％
爆炸極限：1.3％-8％
故：輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧爆炸極限為
92％*21％——98．72％*21％：
即19．32％——20．73％
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為：
85．5*21％——87％*21％
即：17．96％——18．27％
三、從實際出發(fā)解決問題
(一)燃燒爆炸問題
解決天燃氣、輕烴氣的燃燒爆炸問題主要在于控制空氣含量上。有兩點可以肯定：
1．兩氣體攙混，管內(nèi)余氣并不會對爐具的正常使用產(chǎn)生影響。
2．兩氣體除含有少量空氣外，均是烴類氣可以互窖、互混的。
由于天然氣含氧爆炸極限17．83％-19．95％
輕烴混和氣含氧爆炸極限19．32％-20．73％
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為17．96％-18．27％
兩氣體含氧爆炸極限基本上是不相包容的，可是輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為17．96％-18．27％，確實在天然氣含氧爆炸極限內(nèi)，但是向天然氣置換輕烴燃氣時，是天然氣充入輕烴混合氣，氧氣的濃度會逐漸減少，控制一下，是可以避免形成爆炸性氣體的。
倘若兩種氣體攙混(輕烴氣中充入天然氣)進行供氣，應(yīng)控制一下氣體流速，避免產(chǎn)生靜電火花，發(fā)生意外事故。所以，天然氣置換輕烴燃氣時，采取一下措施，是可以直接充入天然氣的。
(二)選準(zhǔn)引入口
這將直接影響到天然氣的輸送距離及質(zhì)量。
據(jù)管輸氣體流速、流量公式和調(diào)壓設(shè)施送氣半徑，確定天然氣的引入口。
因天然氣的單位熱值接近輕烴混和氣的2倍，故天然氣主管網(wǎng)分支接進區(qū)域調(diào)壓站后，其出口與輕烴氣站房出口對接即可通氣；并能符合天然氣區(qū)域調(diào)壓站規(guī)定，接入后不影響送氣質(zhì)量及送氣半徑。
當(dāng)無法滿足需要時，需計算送氣范圍內(nèi)的管子管徑、管長，并更換相應(yīng)管道后方可滿足送氣需要。
(三)去掉相應(yīng)附屬設(shè)施
我公司選用的輕烴制氣設(shè)備，戶內(nèi)減壓閥減壓至1500Pa，與天然氣爐具的適用壓力2000Pa不符合。經(jīng)我公司調(diào)節(jié)實驗，爐子火弱，火力不足。
又由于：1、區(qū)域調(diào)壓箱出口壓力不能達到0．01MPa以上。
2、調(diào)壓閥的出口壓力在用戶端不易調(diào)節(jié)至2000Pa。
所以為滿足爐具適用壓力需求，更換掉調(diào)壓閥等輔助設(shè)施。
(四)爐具改型
當(dāng)選用爐具時，必須考慮：1．爐具的熱流量
2．爐具的壓力
3．爐具燃燒的穩(wěn)定性
4．一次空氣系數(shù)
下面對有關(guān)噴嘴直徑、調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積進行計算：
1.有關(guān)噴嘴直徑的計算
爐具的熱流量，燃燒器的熱流量與華白數(shù)成正比：I＝K*W(K為比例系數(shù))
為維持原燃具的額定熱流量，需調(diào)整噴嘴直徑并保持下列關(guān)系：
D1、W1、P1為置換氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
D2、W2、P2為基準(zhǔn)氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
華白數(shù)W：
Q：燃氣的低熱值
P：爐具額定壓力
S：燃氣相對比重
經(jīng)計算得輕烴混合氣S＝2．518
輕烴混合氣低熱值為5500Kcal／m3
得Ws＝134239．5(輕烴混和氣)
根據(jù)以上關(guān)系得出爐子的噴嘴直徑、調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積，獲得爐子改型的初步數(shù)據(jù)。
2．調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積粗算
一次空氣系數(shù)不僅影響燃具熱效率，而且也影響燃具是否完全燃燒，經(jīng)分析，可以減小噴嘴，提高噴嘴前壓力，適當(dāng)加大調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積，以達到完全燃燒。
X：一次空氣系數(shù)
W：廣義華白數(shù)
P：爐具額定壓力
F：火孔總面積
經(jīng)過以上工作的綜合，我們對爐具專門進行了改型試驗：
(1)更換了1個點火器、4個燃燒噴嘴。
(2)更換了調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口。
(五)、安全檢查
對爐具各改型口涂密封膠，并最后做檢漏試驗，以防止由縫隙漏氣引燃著火，燒壞爐具及傷人。
三、結(jié)束語：
本文著重從實際情況出發(fā)，解決置換過程中經(jīng)常碰到的問題。總起來說，解決這個問題需要從以下幾個方面來處理：
(一)置換氣體時的爆炸危險性分析。
(二)調(diào)壓設(shè)施問題：區(qū)域調(diào)壓站、戶內(nèi)調(diào)壓器的調(diào)節(jié)與更換。
(三)管網(wǎng)問題：選準(zhǔn)引入口，滿足送氣質(zhì)量。
(四)爐具問題：改型或更換。
目前城市氣源有以下幾種：天然氣、人工煤氣、液化氣、輕烴混和氣等。
西氣東輸工程等大型燃氣輸配工程為我國許多地區(qū)利用天燃氣提供了機會。有些城市，在氣源轉(zhuǎn)換過程中便會遇到許多新的技術(shù)問題。
本文針對置換過程中的關(guān)鍵所在——是否形成爆炸性氣體，以及控制流速來作出相應(yīng)分析。
二、置換過程的實例分析
本文以東阿燃氣公司輕烴混和氣和天然氣為例進行分析。下面給出氣體的組成及相關(guān)特性：
(一)天然氣特性：
根據(jù)中原油田天然氣產(chǎn)銷廠《天然氣檢測報告》：
CH4 94．5％
CH2 1.0％
O2 ＜100*10-8moe／moe
密度 0．74kg／m3
華白數(shù) 52．44KJ／m3
爆炸極限 5．0％-15．1％
則含氧爆炸極限為95．0％*21％-84．9*21％
即17．82％——19．95％
按其華白數(shù)52．44MJ／m3，燃燒速度指數(shù)39．3，符合SY7514—88中的質(zhì)量指標(biāo)，符合《城市燃氣分類》(GBl3612—92)中12T類燃氣(華白數(shù)48．10—57．80MJ／m3，燃燒勢CP范圍36—88)屬低硫優(yōu)質(zhì)氣，民用類優(yōu)質(zhì)燃料。
(二)輕烴混合氣特性：
我公司所用的輕烴混合氣：
輕烴氣(輕烴C5、C6氣等)含量：13％-14．5％
其余部分為空氣85．5％-87％
爆炸極限：1.3％-8％
故：輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧爆炸極限為
92％*21％——98．72％*21％：
即19．32％——20．73％
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為：
85．5*21％——87％*21％
即：17．96％——18．27％
三、從實際出發(fā)解決問題
(一)燃燒爆炸問題
解決天燃氣、輕烴氣的燃燒爆炸問題主要在于控制空氣含量上。有兩點可以肯定：
1．兩氣體攙混，管內(nèi)余氣并不會對爐具的正常使用產(chǎn)生影響。
2．兩氣體除含有少量空氣外，均是烴類氣可以互窖、互混的。
由于天然氣含氧爆炸極限17．83％-19．95％
輕烴混和氣含氧爆炸極限19．32％-20．73％
輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為17．96％-18．27％
兩氣體含氧爆炸極限基本上是不相包容的，可是輕烴混合氣(空氣中含氧氣量為21％)含氧量為17．96％-18．27％，確實在天然氣含氧爆炸極限內(nèi)，但是向天然氣置換輕烴燃氣時，是天然氣充入輕烴混合氣，氧氣的濃度會逐漸減少，控制一下，是可以避免形成爆炸性氣體的。
倘若兩種氣體攙混(輕烴氣中充入天然氣)進行供氣，應(yīng)控制一下氣體流速，避免產(chǎn)生靜電火花，發(fā)生意外事故。所以，天然氣置換輕烴燃氣時，采取一下措施，是可以直接充入天然氣的。
(二)選準(zhǔn)引入口
這將直接影響到天然氣的輸送距離及質(zhì)量。
據(jù)管輸氣體流速、流量公式和調(diào)壓設(shè)施送氣半徑，確定天然氣的引入口。
因天然氣的單位熱值接近輕烴混和氣的2倍，故天然氣主管網(wǎng)分支接進區(qū)域調(diào)壓站后，其出口與輕烴氣站房出口對接即可通氣；并能符合天然氣區(qū)域調(diào)壓站規(guī)定，接入后不影響送氣質(zhì)量及送氣半徑。
當(dāng)無法滿足需要時，需計算送氣范圍內(nèi)的管子管徑、管長，并更換相應(yīng)管道后方可滿足送氣需要。
(三)去掉相應(yīng)附屬設(shè)施
我公司選用的輕烴制氣設(shè)備，戶內(nèi)減壓閥減壓至1500Pa，與天然氣爐具的適用壓力2000Pa不符合。經(jīng)我公司調(diào)節(jié)實驗，爐子火弱，火力不足。
又由于：1、區(qū)域調(diào)壓箱出口壓力不能達到0．01MPa以上。
2、調(diào)壓閥的出口壓力在用戶端不易調(diào)節(jié)至2000Pa。
所以為滿足爐具適用壓力需求，更換掉調(diào)壓閥等輔助設(shè)施。
(四)爐具改型
當(dāng)選用爐具時，必須考慮：1．爐具的熱流量
2．爐具的壓力
3．爐具燃燒的穩(wěn)定性
4．一次空氣系數(shù)
下面對有關(guān)噴嘴直徑、調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積進行計算：
1.有關(guān)噴嘴直徑的計算
爐具的熱流量，燃燒器的熱流量與華白數(shù)成正比：I＝K*W(K為比例系數(shù))
為維持原燃具的額定熱流量，需調(diào)整噴嘴直徑并保持下列關(guān)系：
D1、W1、P1為置換氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
D2、W2、P2為基準(zhǔn)氣的噴嘴直徑、華白數(shù)及壓力
華白數(shù)W：
Q：燃氣的低熱值
P：爐具額定壓力
S：燃氣相對比重
經(jīng)計算得輕烴混合氣S＝2．518
輕烴混合氣低熱值為5500Kcal／m3
得Ws＝134239．5(輕烴混和氣)
根據(jù)以上關(guān)系得出爐子的噴嘴直徑、調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積，獲得爐子改型的初步數(shù)據(jù)。
2．調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積粗算
一次空氣系數(shù)不僅影響燃具熱效率，而且也影響燃具是否完全燃燒，經(jīng)分析，可以減小噴嘴，提高噴嘴前壓力，適當(dāng)加大調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口面積，以達到完全燃燒。
X：一次空氣系數(shù)
W：廣義華白數(shù)
P：爐具額定壓力
F：火孔總面積
經(jīng)過以上工作的綜合，我們對爐具專門進行了改型試驗：
(1)更換了1個點火器、4個燃燒噴嘴。
(2)更換了調(diào)風(fēng)板進風(fēng)口。
(五)、安全檢查
對爐具各改型口涂密封膠，并最后做檢漏試驗，以防止由縫隙漏氣引燃著火，燒壞爐具及傷人。
三、結(jié)束語：
本文著重從實際情況出發(fā)，解決置換過程中經(jīng)常碰到的問題。總起來說，解決這個問題需要從以下幾個方面來處理：
(一)置換氣體時的爆炸危險性分析。
(二)調(diào)壓設(shè)施問題：區(qū)域調(diào)壓站、戶內(nèi)調(diào)壓器的調(diào)節(jié)與更換。
(三)管網(wǎng)問題：選準(zhǔn)引入口，滿足送氣質(zhì)量。
(四)爐具問題：改型或更換。
