燃气管道输送天然气与焦炉煤气能力的分析

摘 要

摘要：分析了在相同条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气能力的差异。以及在不同条件下燃气管道输送天然气或焦炉煤气能力的变化。关键词：燃气管道；天然气；焦炉煤气；输送能力Analys
摘要：分析了在相同条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气能力的差异。以及在不同条件下燃气管道输送天然气或焦炉煤气能力的变化。
关键词：燃气管道；天然气；焦炉煤气；输送能力
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
    随着陕京二线的引入，天然气置换焦炉煤气工程正在太原市积极进行。由于焦炉煤气与天然气的物性参数(如：密度、热值、运动粘度等)不同。造成两者在相同条件下管道输送能力的差异。燃气管道输送流量与燃气物性参数中密度和运动粘度等参数有关，与热值无关，而燃气管道输送能力是要满足燃气用具的热负荷，因此，传统采用的燃气管道输送流量不能全面的反映原有燃气管道由于气种更换而产生管道输送能力的差异，不宜用于作为评价燃气管道输送能力大小的标志。综合考虑燃气的物性参数，将燃气管道输送流量折算为燃气输送热负荷，更能全面反映原有燃气管道由于气种更换而产生管道输送能力的差异。此外，通过计算与分析燃气管道输送热负荷还可以反映在不同条件下燃气管道输送天然气或焦炉煤气能力的变化。
2 燃气管道输送天然气与焦炉煤气能力的计算与分析
   天然气与焦炉煤气的组分及物性参数见表1～3，假定天然气与焦炉煤气在等压降、等管径以及管道长度相等的条件下进行燃气输送热负荷的计算。管道长度以1000m为例。
表1 天然气组分
组份
C1
C2
C3
C4
nC4
iC5
Mo1%
95.8160
0.6717
0.1050
O.0170
0.0192
0.0033
组份
nC5
C6
C7+
N2
其它
 
Mo1%
0.0027
0.005
0.0063
1.4645
1.8858
 
表2 焦炉煤气组分
 
组份
H2
CO
CH4
O2
N2
CO2
CmHn
%
60
8
23
l
4
2
2
表3 天然气与焦炉煤气的物性参数
燃气名称
密度(kg/m3)
低发热值(MJ/=m3)
运动粘度(m2/s)
爆炸极限
天然气
0.74
33.44
15×10-6
8%～15%
焦炉煤气
0.46
17.56
25×10-6
4.5%～35.7%
3.1 低压条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气热负荷的计算与分析
    燃气管道压力降分别为300Pa和400Pa时，在等压降、等管径以及相同管道长度的条件下，燃气管道输送天然气与焦炉煤气的热负荷见表4，变化趋势见图1。由表4可知，在相同条件下，燃气管道输送天然气相对焦炉煤气热负荷的增长率为56%～58%，即原有燃气管道由焦炉煤气置换为天然气后管道输送能力增长率为56%～58%。由图1可知，分别对于燃气管道输送天然气或焦炉煤气而言，管道压降不变管径增大时热负荷均有明显增大。增长曲线较陡；管径不变管道压降增大时燃气输送热负荷均随之增大；增长相对较少。由此可见，管径增大相比压降增大更能影响燃气输送热负荷的增长。
3.2 中压条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气热负荷的计算与分析
燃气管道进口压力分别为0.02MPa、0.03MPa、0.05MPa和0.07MPa时，在等压降、等管径以及相同管道长度的条件下，燃气管道输送天然气与焦炉煤气的热负荷见表5。变化趋势见图2。由表5可知，对于两者而言，在相同条件下，燃气管道输送天然气相对焦炉煤气热负荷的增长率为57%～58%，即原有燃气管道由焦炉煤气置换为天然气后管道输送能力增长率为57%～58%。由图2可知。分别对于燃气管道输送天然气或焦炉煤气而言。管道入口压力不变管径增大时热负荷均明显增大，增长曲线较陡；管径不变管道入口压力升高时燃气输送热负荷也增大，但增长较少。由此可见，管径增大相比管道入口压力升高更能影响燃气输送负荷的增长。
表4 低压条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气的热负荷
低压管线(L=1km)
△P
管径
天然气
焦炉煤气
相对增长率
(Pa)
(mm)
热负荷G(MJ/h)
热负荷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 中压条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气的热负荷
中压管线(△p=0.01MPa L=1km)
 
P入口
管径
天然气
焦炉煤气
相对增长率(%)
(MPa)
(mm)
热负荷G(MJ/h)
热负荷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 结论
4.1 在相同条件下燃气管道输送天然气与焦炉煤气能力的对比分析
    在等压降、等管径以及相同管道长度条件下：
    (1) 低压状态时，燃气管道输送天然气相对焦炉煤气热负荷的增长率为56%～58%。即原有燃气管道由焦炉煤气置换为天然气后管道输送能力增长率为56%～58%。
    (2) 中压状态时。燃气管道输送天然气相对焦炉煤气热负荷的增长率为57%～58%，即原有燃气管道由焦炉煤气置换为天然气后管道输送能力增长率为57%～58%。
4.2 在不同条件下燃气管道输送天然气或焦炉煤气能力的分析
    分别对于天然气和焦炉煤气而言，在相同管道长度条件下：
    (1) 低压状态时，管道压降不变管径增大时热负荷均明显增大，增长曲线较陡；管径不变管道压降增大时热负荷均随之增大，增长相对较少。由此可见，管径增大相比压降增大更能影响燃气输送热负荷的增长。
    (2) 中压状态时，管道入口压力不变管径增大时热负荷均明显增大。增长曲线较陡；管径不变管道入口压力升高时供气热负荷也增大，但增长较少。由此可见，管径增大相比管道人口压力升高更能影响燃气输送热负荷的增长。
    综上所述，同种气质在管道长度相等条件下，管径的变化相比压力(或者压力降)更能影响燃气管道的输送能力。
参考文献
1 段常贵.燃气输配(第三版)[M].北京：中国建筑工业出版社.2001.
2 严铭卿.燃气工程设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社.2009.
 
(本文作者：张宇峰1 王新华1 张媛洁1 李春喆2 1.太原市燃气设计有限公司 030024；2.天津建质建设工程监理咨询有限公司 300000)