燃气气种转换对燃具适应性研究

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1、燃气气种转换对燃具适应性研究一．概况　　天然气作为一种高效、清洁的能源已经在世界各国和我国的许多地区得到广泛的应用。宁波市作为西气东输输气干线的末端及东海天然气﹑进口液化天然气(LNG)输气干线的始端，在利用天然气上有着得天独厚的优势。　　宁波市目前的管道燃气的气源主要有两种：液化石油气及液化石油气混空气（人工天然气）。预计2004年底，东海天然气将登陆宁波，最终宁波市气源将是天然气（东海气为主﹑西气及进口液化天然气为辅的混合气），人工天然气作为备用气源和调峰气源。二．燃气互换性原理及问题的提出　　民用燃气具主要组成部分为燃烧器，目前基本上采用大气式燃烧器，包括引射器﹑喷嘴﹑燃烧室及火盖（

2、对热水器来说为火排）。燃具的燃烧器是按一定热负荷﹑一定成分和压力的燃气(即基准气)来设计和调整的。故燃气成分和压力变化时，燃具的热负荷﹑一次空气系数﹑火焰结构﹑燃烧稳定性﹑烟气中CO含量等也发生变化。燃具通常具有一定的适应性和自我调整性，即在燃烧器不作任何调整的情况下，燃气成分和压力变化不大时，燃烧工况即使有所变化，燃具仍能正常工作。     按照我国“城市燃气分类”（GB13611-92），城市燃气按照华白数及燃烧势可分为三大族十一类燃气(表1)：表1类别华白数范围（MJ/m3）燃烧势(CP)范围人工气5R21.1～24.355～966R25.2～29.063～1107R30.4～34.

3、972～128天然气4T16.7～19.322～576T24.5～28.225～6510T41.2～47.331～3412T48.1～57.836～8813T54.3～58.840～94液化气19Y76.9～92.742～4922Y76.9～92.742～4920Y76.9～92.742～49　　宁波市目前气源及将来天然气的基本参数如下（表2）：表2燃气类别液化气人工天然气东海天然气西气进口液化天然气分类20Y 12T12T12T组分（V%）CH4 　88.4896.2291.46C2H6 　6.681.774.74C3H83012.6～120.350.32.59C4H107029.4～2

4、8 0.1371.11N2 45.8～47.40.970.9670.09O2 12.2～12.6 　　CO2 　3.522.473 其它 　　0.127 低热值Hl（MJ/m3）114.4547.04～43.938.0133.8139.67高热值Hh（MJ/m3）124.0350.99～47.5941.6840.0441.32相对比重S1.931.37～1.300.630.540.62理论空气量V0(m3/m3)28.8111.529.629.5710华白数W（MJ/m3）89.2843.56～41.7452.5154.5052.48燃烧势CP 38.138.841.141.28一次空气系

5、数α10.650.60.60.60.6额定工作压力H（Pa）28002000200020002000燃烧速度Snmax(m/s)0.390.390.360.370.37黄焰界限α,0.510.460.230.240.24  （液化气按理想组分计算）　　本文计算时，天然气性质按东海天然气﹑西气和进口液化天然气的平均值计算，其参数如下：　　低热值Hl（MJ/m3）:37.16　　高热值Hh（MJ/m3）:41.01　　华白数W：52.94　　比重S：0.60　　理论空气量V0: 9.73m3/m3　　如果改变组分后的燃气在同一燃具上使用后仍能保证有相近的热负荷，火焰稳定，燃烧完全及可靠的点火等

6、，就可以与原来使用的燃气互换。理论分析与实践都证明，不同族的燃气一般不能互换，需对原有燃具进行改造。同族的燃气有可能互换。因此宁波市在利用天然气过程中就居民使用的燃具对气源的适应性上存在三个问题：1）液化气居民用户（管道或瓶装）转换为天然气时，对原有液化气燃具的调整﹑改造问题。2）目前的液化气居民用户转换为过渡的人工天然气时，对原有液化气燃具的调整﹑改造问题。3）按人工天然气参数改动的灶具是否适应将来的天然气，即两者是否有互换性。三．理论分析　　下面根据上面提出的问题作一下分析。 1.液化气燃具改造为天然气燃具1）喷嘴比较　　燃具热负荷与喷嘴直径存在以下关系：　　Q/H1=0.0035µd

7、g2(H/S)1/2                     （式1）　　其中：Q——燃具热负荷,MJ/h（计算时取3.0KW,即10.8MJ/h）　　　　　dg——喷嘴直径，mm　　　　　H1——燃气低热值，MJ/m3.　　　　　µ——喷嘴流量系数。取0.8。　　　　　H——燃气工作压力（Pa）　　　　　S——燃气相对比重。　　在保持热负荷不变的情况下，用表2的有关数据代入，可得燃用液化气时的喷嘴直径为dg1=0.94