管道液化石油气转换天然气户内调压器研究_技术研究

摘要

对管道液化石油气转换天然气后户内调压器的实际流量进行分析，进行实验验证，提出具体实施的工程改造方案。

摘　要：对管道液化石油气转换天然气后户内调压器的实际流量进行分析，进行实验验证，提出具体实施的工程改造方案。

关键词：天然气；管道液化石油气；户内调压器；临界压力比

Research on Indoor Regulator after Conversion from Pipeline LPG to Natural Gas

Abstract：The actual flow rate of indoor regulator after the conversion from pipeline LPG to natural gas is analyzed，and the experimental verification is performed．The project reconstruction scheme to be concretely implemented is put forward．

Keywords：natural gas；pipeline liquefied petroleum gas(LPG)；indoor regulator；critical pressure ratio

1　概述

随着西气东输、中俄天然气合同的签订，天然气作为清洁能源，将会在能源领域占举足轻重的地位。随着我国天然气工程的全面实施，一些城市的气源将由管道液化石油气逐渐向天然气转变，如何经济合理地利用原有资源，又能安全迅速地实现管道液化石油气向天然气转换，是目前面临的关键问题。这对原有管道液化石油气的供应系统，包括管网、调压器、计量表具及燃具相关设施的改造提出了技术要求。

本文着重对不同介质下户内调压器的进、出口压力进行分析，在不更换户内调压器的情况下通过改变进、出口压力的方法实现天然气与管道液化石油气的转换。

天然气与管道液化石油气的气体组成和物理化学特性存在较大的差异，故需要对管网、调压器、计量表具及燃具相关设施进行改造。

2　调压装置的分析与计算

①调压装置分析

由于中－中压调压站的进出口压力较高，且调压站设计时确定的使用介质已包括天然气、管道液化石油气，无须改造。户内调压器的进口压力为中压，出口压力为低压，因此，主要研究此类调压器的适应性以及改造的方法。当前广泛使用的调压器为日本IT0燃气调压器，型号为H5－EX(S)。

②调压器计算

标准状态下(101325Pa，273.15K)，液化石油气密度为2.28kg／m3，调压器进出口压力分别为20kPa、2960Pa，额定质量流量为6.0kg／h。标准状态下，天然气密度为0.717kg／m3，调压器出口压力为2000Pa，额定流量为2.5m3／h。

以12T天然气为例，一般按每户配备一台双眼燃气灶和一台8L／min燃气热水器进行计算，应保证2.5m3／h的天然气用量。

a．计算说明

设燃气进口温度不变，若调压器处于临界状态，体积流量与进口绝对压力成正比；若调压器处于亚临界状态，体积流量取决于进出口的绝对压力[1]。因此，首先应判断气体通过调压器的流动状态，假设转换天然气之后的流动过程属于亚临界流动状态，通过计算调压器的入口压力，分析出口压力与进口压力的绝对压力比，校核天然气通过调压器的流动状态。

b．理论计算

调压器的工作流量，可根据厂家提供的对某种气体介质按标准进行性能检测后获得的参数转换得到，即根据样气在一定的进出口压力下对应的额定流量进行计算。本计算中将原管道液化石油气的参数作为样气参数，根据流量的计算公式，计算转换为天然气介质后的调压器的进口压力。

当气体转换时，亚临界流动状态可采用以下公式进行计算[2]：

管道液化石油气转换天然气户内调压器研究

式中qng——标准状态下天然气流量，m3／h，取2.5m3／h

q1pg——标准状态下管道液化石油气流量，m3／h，取2.63m3／h

Dpng——天然气通过调压器的压力降，Pa

png——天然气调压器出口压力，Pa，取2000Pa

p0——标准状态大气压力，Pa，取101325Pa

r1pg——标准状态下液化石油气的密度，kg／m3，取2.28kg／m3

Dp1pg——液化石油气通过调压器的压力降，Pa，取17040Pa

p1pg——液化石油气调压器出口压力，Pa，取2960Pa

rng——标准状态下天然气的密度，kg／m3，取0.717kg／m3

通过计算，得出天然气通过调压器的压力降Dpng为4878Pa，则天然气调压器额定进口压力大于6878Pa时，可保证额定流量为2.5m3／h的天然气用量。

c．流动状态校核

转换天然气调压器进口压力为6878Pa，出口压力为2000Pa，调压器出口与进口的绝对压力比为0.955>0.5(临界压力比的近似值)，由此判断天然气的流动状态为亚临界流动，前文假设合理。

d．实验验证

由于通过调压器前后的气体状态变化比较复杂，在实际工程中调压器流通能力及调节特性还需进一步用实验来确定。实验中通过改变调压器的进口压力，测定出口压力，施加热负荷，单独和同时开启单眼、双眼燃气灶，观察燃烧状态并记录压力波动情况。采用天然气作为工作介质的调压器实验试据见表1。

管道液化石油气转换天然气户内调压器研究

当设定进口压力较大(工况1)时，能保证正常燃烧，且压力波动较小；当设定进口压力为3000Pa(工况3)时，单眼灶和双眼灶单独开启均能正常燃烧，但两者同时开启时压力下降较大，降至1600Pa；当设定进口压力为2600Pa(工况4)时，两灶同时开启时出口压力降至1500Pa，处于燃具稳定燃烧所需最小压力；当进口压力继续降低(工况5)，单眼灶能保证正常燃烧，但不能满足两灶同时使用。