本文通过对液化天然气供气优越性的论证、混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气技术可行性的理论分析及有选择性的实验检验，证明采用混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为过渡气源来扩大株洲市的供气能力是一种投资省、见效快、远近结合的好途径。

l 引言

    株洲市煤制气工程始建于1985年，目前拥有32孔JN28—89双联下喷复热式焦炉2座，外供城市煤气12万m3/日。至2003年12月底，株洲市累计发展居民用户77 428户，工业用户、商业用户及采暖与空调用户约120户。现有制气能力已满足不了城市发展的要求。川渝天然气预计2005年7月1日到达株洲，在川渝天然气入株前一年半左右的时间里，株洲煤气计划发展居民用户15 000户，商业、工业等其他用户30户左右。因此解决好天然气入株前用户发展的气源问题，已成为株洲煤气的当务之急。

2 株洲市选择液化天然气(LNG)作为补充气源扩大供气能力的优越性

    首先，LNG工业在世界上已有60多年的历史，技术十分成熟，已形成了从液化、储存、运输、气化到终端利用的一整套工艺。世界LNG工业近30年保持持续高速发展态势，年均增长率在20％以上，使 LNG在国际天然气贸易总量中所占比例上升到25％以上。在我国，随着经济持续快速增长，LNG的开发和利用越来越受到重视。目前中原油田和新疆广汇已相继建成了LNG生产厂。在珠江三角洲、福建和长江三角洲已规划进口LNG并建成LNG接收终端，有好几个城市已建成作为调峰或过渡气源的 LNG储存气化站并投产使用，效果十分显著。可见，株洲市选择LNG作为补充气源是具有技术基础气源保证的。

    其次，LNG运输方便，既可采用火车运输，也可采用汽车运输。由于液化天然气的体积仅为气态时，天然气体积的l／620，因而储运手段十分灵活，机动性强，效率高。

    再者，LNG工艺流程简单，建设投资省，占地少，工期短，见效快，方式灵活。LNG价格平稳，气化成本低，经济上亦十分合理。特别是LNG气化能力调节方便，不仅适用于季节调峰，亦适用于日调．使LNG既可用于目前掺混焦炉煤气扩大供气能力也可在川渝气入株后用作调峰气源。可以说在株洲市以LNG作为补充气源扩大供气能力是一种既解燃眉之急，又能长远发挥投资效益的合理选择。

3 混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为过渡气源必须满足燃气互换的要求

    任何燃具都是按一定的燃气成份设计的，当燃气成份发生改变时，燃具燃烧器的热负荷、一次空气系数、燃烧稳定性、火焰结构、烟气中一氧化碳含量等燃烧工况就会发生改变。如果燃气达不到互换性的要求，则需要对燃具燃烧器进行更换或对可调部份进行调整，以使燃具适应新的燃气。

4 混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气后燃气互换性的理论计算

4．1株洲市基准气、掺混气特性参数

4．1．1株洲市焦炉煤气特性参数(基准气)，见表l。

低热值：16.95 MJ/m3

高热值：19.56 MJ／m3

容重：0.51 kg/m3

华白数：31.1 MJ／m3

燃烧势：llO

4．1．2新疆广汇液化天然气发展有限公司LNG特性参数，见表2。

低热值：42.40MJ／m3

高热值：46.57 MJ/m3

平均密度：0．872 kg/m3

相对密度：0．675(空气为1)

华白数：56．70 MJ／m3

燃烧势：42.41

4．1．3河南中原绿能高科有限公司LNG特性参数，见表3。

低热值：36．99 MJ／m3

高热值：41．02 MJ／m3

平均密度：0．746 kg/m3

相对密度：0．675(空气为1)

华白敷：53．996 MJ／m3

燃烧势：40．88

4．2混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气掺混比例计算

    株洲市基准气为焦炉煤气，如果采用混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气为置换气，且置换气能满足燃气互换性要求的话，则置换气的华白数应控制在±10％范围内，即27．9MJ/m3– 34.2MJ／m3之间，燃烧势应控制在72-128之间。根据上述要求采用计算机进行计算确定液化天然气、空气、焦炉煤气的掺混比例。

    符合燃气互换性要求的掺混比例理论计算结果见表4、5，从表中可知，在焦炉煤气体积百分比含量在59％-100％之间时，LNG体积百分比掺混量必须在上限与下限之间方能满足燃气互换性的要求。根据以上数据绘成图l、图2所示掺混比例图，从图中可以看出。掺混比例在LNG上限线与下限线之间时，掺混气可以满足燃气互换性的要求。

4．3混合气（液化天然气+空气)掺混焦炉煤气后爆炸极限校核

    选择表4、表5中掺混后空气含量最高的四种情况进行校核计算，以判断混合气中可燃气体含量表1

表2

表3

表4新疆广汇L N G掺混比伢计算结果(体积%)

表5河南中原L N G掺混比例计算结果(体积%)

是否在混合气爆炸上限2倍以上的安全范围内。

4．3．1新疆广汇LNG：焦炉煤气：空气=20：62：18

经理论计算，混合气组成及特性参数如表6。

高热值：21．195 MJ/m3

低热值：18．722 MJ／m3

容重：0．72 kg／m3

比重：0．558(空气为1)

华白数：28．37MJ／m3

燃烧势：72．04

爆炸上限：26．335

爆炸下限：4．767

该混合气中可燃物含量为81．4％，高于爆炸上限26．335％二倍以上。

4．3．2新疆广汇LNG：焦炉煤气：空气=19：63：18

经理论计算，混合气组成及特性参数如表7。

高热值：20．94 MJ／m3

低热值：18．48 MJ／m3

容重：0．72 kg／m3

比重：0．555(空气为1)

华白数：28．097 MJ／m3

燃烧势：72．73

爆炸上限：26．66

爆炸下限：4．765

该混合气中可燃物含量为81．4％，高于爆炸上限26．66％二倍以上。

4．3．3河南中原LNG：焦炉煤气：空气=21：62：17

经理论计算，混合气组成及特性参数如8

高热值：21．74(MJ/m3)

低热值：18．28(MJ/m3)

容重：0．69 （kg／m3)

比重：0．535(空气为1)

华白数：28．35 MJ／m3

燃烧势：72．51

爆炸上限：26．39

爆炸下限：4．87

该混合气中可燃物含量为82．6％。高于爆炸上限26．39%二倍以上。

4．3．4河南中原LNG：焦炉煤气：空气=20：63：17

经理论计算，混合气组成及特性参数如i

高热值：20．53(MJ／m3)

低热值：18．08(MJ／m3)

容重：0．69（kg/m3）

比重：0．533(空气为1)

华白敦：28．1l MJ／m3

燃烧势：73．20

爆炸上限：26．73

爆炸下限：4．87

该混合气中可燃物含量为82．4％，高于限26．73％二倍以上。

表6

表7

表8

5 混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气后燃气互换性的实检验

    为了验证上述混合气掺混焦炉煤气掺混比例理论计算成果的可靠性，株洲煤气委托国家燃气用具质量监督检检中心进行了燃气互换性实验检验。并经过认真分析。提出了如下检验要求：

A、检验时燃气用具选择株洲用量较大的“南亚”牌JZ5R．2---992E型、JZ5R．2--982A型双眼灶及“万和”JSDl6--8C家用燃气快速热水器。

B、掺混比例选择在焦炉煤气比例一定时，LNG掺混较少，燃烧势和华白数较小，LNG体积含量低于表4、表5数据进行LNG掺混量下限检验。

5．1新疆广汇LNG:焦炉煤气：空气----9.5：78：12.5

时燃气互换性实验检验结果

混合气组成及特性参数如表10。

高热值：19．19 MJ／m3

低热值：17．10 MJ／m3

比重：0．4893(空气为1)

华白效：27．43 MJ／m3

燃烧势：83．72

    检验结果：无离焰、回火、黄焰产生；烟气中CO含量JZ5R.2---982A灶具略高于标准要求，其余燃具合格。

5.2新疆广汇LNG：焦炉煤气：空气=17：65：18时燃气互换性实验检验结果

混合气组成及特性参数如表ll。

高热值：20.10 MJ／m3

低热值：17.97 MJ／m3

比重：0．5442(空气为1)

华白数：27.25 MJ／m3

燃烧势：73．30

检验结果：无离焰、回火、黄焰产生；烟气中CO含量合格。

5．3河南中原LNG：焦炉煤气：空气=14：70：16时燃气互换性实验检验结果

混合气组成及特性参数如表12。

高热值：19．10 MJ／m3

低热值：17．03 MJ／m3

比重：0．5106(空气为1)

华白数：26．73MJ／m3

燃烧势：77．42

    检验结果：无离焰、回火、黄焰产生；烟气中CO含量JZ5R．2--982A灶具略高于标准要求，其余燃具合格。

6 结语

    通过以上理论分析、计算和有选择性的实验检验，我们认为：株洲市在天然气人株前采用混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气作为过渡气源，从而扩大供气能力，进一步提高城市气化率。在技术上是可行的，在经济上是合理的。既能解决眼前株洲市燃气供需矛盾，又着眼于天然气时代的来临。当然，在下一阶段工程设计中对混合气(液化天然气+空气)掺混焦炉煤气的实际工艺控制掺混比例需进一步加以论证并通过实验检验，以确保供气可靠和安全。

表 10

表7

表8