天然气转换过渡气源的探讨

    1865年，英国资本家在上海建成全国第一座煤制气厂。1907年，日本商人在大连成立东北第一家煤气公司。从1865年至1949年，全国仅有的9家煤气公司除上海外，其余8家均在东北三省，即大连、鞍山、沈阳、抚顺、丹东、锦州、长春和哈尔滨。近年来我国城镇燃气发展较快，从人工煤气和lpg时代逐步进入天然气时代。

　　东北三省使用人工煤气已有近100年的历史，早期敷设的管道大多是铸铁管，采用水泥或青铅接口。如直接进行天然气转换，会使管道的接口干裂，发生燃气泄漏。在居民用户较多的城市，从人工煤气转换为天然气需要较长一段时间。因此在转换天然气时，应根据当地条件，暂不更新改造现有的输配管道和燃具，采用天然气改制增热或天然气掺混低热值燃气或空气代替人工煤气，再逐步转换为天然气供气[1-3]。

    1 气源转换方案

    1．1 天然气改制

　　对已建有油制气装置的城市(如大连和丹东等)，在天然气转换时可暂不改造城市管网和燃具。应改造现有的油制气装置，以天然气作为原料气改制成低热值的改质气，按原有的输配管网和燃具的气源标准，掺混一定量的天然气增热。天然气的改制增热，是充分利用已建的油制气装置，只需少量资金即可在短时间内完成，这与采用重油(轻油)或lpg为原料相比更经济。采用天然气作为原料气，在改制增热过程中约有10％的热损失。

　　上海吴淞煤气制气有限公司投资3200×104元，采用低压间歇循环催化制气技术，对原重油制气炉进行改造[4、5]。以天然气为原料气，使天然气与水蒸气在催化剂的作用下，进行水蒸气转化反应，转化成h2、co及co2。天然气转化工艺简单，不需外供水蒸气，提高了热能利用率。天然气改制基本无污染物生成，原有输配管网和燃具也无须改造和更新。设计和建设周期不到1a，即可将2台日产20×104m3/d的重油制气炉改造完毕。对每台制气炉日处理天然气10×104m3/d，产生热值为12．56mj/m3的改质气28×104m3d，再用5×104m3/d的天然气增热，即可日产符合城镇燃气标准的改制成品气33×104m3/d。这套装置已于2001年4月年建成投产。

    1．2 天然气混低热值煤气

　　在一些城市可利用低热值煤气，如高炉煤气、发生炉煤气、半水煤气及工业尾气等，用天然气按城镇燃气标准要求掺混，这不但减少了能源的浪费，还增加了燃气的供应量。在掺混前，必须详细调查低热值煤气的组成和可供气量；另外在掺混时，还要控制好掺混气中co的含量，保证掺混气中co的含量符合人工煤气的标准。

    1．3 天然气混空气

　　天然气按一定比例混空气，并对混合气加湿使其成为水饱和湿气后，再送入现有输配管网。这种混气工艺无须改造燃具，在锦州市燃气总公司已供气7a。对于天然气混空气，应考虑当地供气现状、输配压力，其混气工艺可按以下方案进行选择[6]。

　　①引射式混气

　　引射式混气系统由引射器、过滤器和控制、检测装置等组成，其混气工艺流程见图1。天然气经调压后以一定压力由引射器的喷嘴射出，将空气吸进混合管，获得具有一定的混气比和一定压力的混合气。这种混气工艺利用天然气自身压力，不耗电，运行费用低，混气比稳定，工艺简单，易操作，生产比较安全，但噪声较大。

    ②助推式混气

　　助推式混气是在引射式混气的基础上研发的一种混气工艺，其工艺流程见图2。当天然气以一定压力进入混合器后，经拉伐尔喷嘴加速，在混合器的混合室内产生半真空，将罗茨风机送来的有一定压力的空气吸入混合室内进行混合，在流经文丘里管时，2种气体进一步扩散、压缩，从而得到均匀的混合气。

　　混合气可中压输出，其控制可通过中央控制台控制混合器的的混气枪实现。当输出压力高于设定值时，自动控制系统可分别关闭每支混气枪直至压力稳定，或关闭全部混气枪。当输出压力低于设定值时，自动控制系统可分别逐渐启动混气枪，直至压力稳定，或开启全部混气枪。也可通过中央控制台按用气负荷，由自动控制系统开启或关闭每支混气枪。这种混气工艺能获得较高压力的混合气，但要消耗电能，运行费用较高。

    ③高压比例式混气

　　高压比例式混气将高压天然气和压缩空气经计量、调压后，按一定比例送入混合器内进行混合，其混气比例与混气量可由中央控制台对混气枪进行自动控制。其混气工艺流程见图3。这种混气工艺能获得压力高的混合气，但混气设备复杂，耗电量大，适用于大型混气站。

    ④主要设备与造价估算

　　天然气采用引射式、助推式和高压比例式3种混气工艺，以相同比例混合空气，日混气量为15×104m3/d，混合气热值符合城镇燃气标准，其主要设备与造价估算见表1。3种混气工艺均可利用现有储气设备储存，助推式和高压比例式混气耗电量大，但混合气可直接进入输配管网；引射式工艺的混合气则需进入储气罐，经罗茨风机加压后送入输配管网。

    2 结论

　　对一座城市，如建有油制气装置，则应把天然气改制作为首选方案。因改制成品气的h2含量与人工煤气相近，华白数和燃烧势也符合城镇燃气互换性要求，可直接供应燃气用户，是城镇燃气最理想的一种过渡气源。对于天然气混低热值煤气或混空气，应按燃气互换性的要求确定混气比，根据需要对燃具的喷嘴进行改造，以获得最佳的热效率。应根据当地现有条件，经多方案综合比较和分析后，确定最佳的天然气转换过渡气源方案。在过渡期间应有计划地投入资金，对城镇燃气输配管网按区域分期分批进行改造，最终实现全天然气化。

作者：匿名用户 2008-08-04 10:19:37