楊連杰，司國(guó)棟

（山西省燃?xì)庖?guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山西太原030024）

　　摘要：立足生物質(zhì)氣化燃?xì)馓攸c(diǎn)，提出生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣混氣滿足城燃天然氣要求進(jìn)行輸配，并對(duì)混氣安全性和互換性進(jìn)行驗(yàn)證，證明可行。這不僅促進(jìn)生物質(zhì)氣化燃?xì)庠诔擎?zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用，也能緩解城市供氣壓力。

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市用氣需求穩(wěn)步提升，城鎮(zhèn)燃?xì)夤鈮毫θ遮吘o張，尤其是近年來(lái)隨著國(guó)家《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》以及各地實(shí)施細(xì)則的逐步落實(shí)，各地大面積開(kāi)展“煤改氣”工程更是加劇了這種情況。立足我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)的現(xiàn)狀，如何能夠有效合理的加快生物質(zhì)氣化燃?xì)饫茫瑴p緩供氣緊張局面已顯得尤為重要。

　　1氣化燃?xì)馓攸c(diǎn)

　　生物質(zhì)氣化燃?xì)庾鳛樯镔|(zhì)利用的一種方式，具有燃?xì)鉄嶂档停ǚ秶鷮挘瑲怏w的相對(duì)分子量與空氣相近且一氧化碳含量較高的特點(diǎn)，其應(yīng)用在城鎮(zhèn)燃?xì)饷裼妙I(lǐng)域受限[1]。

　　2混氣輸配的可行性

　　本文以長(zhǎng)治市某生物質(zhì)氣化站項(xiàng)目為例，分析生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣混氣，與液化石油氣混氣的可行性，并對(duì)其混氣安全性，互換性進(jìn)行檢驗(yàn)。其中，榆濟(jì)線天然氣作為基準(zhǔn)氣，生物質(zhì)氣化燃?xì)夥謩e與晉城煤層氣，大慶液化石油氣混合作為置換氣。

　　2.1氣質(zhì)參數(shù)

　　長(zhǎng)治生物質(zhì)氣化燃?xì)鈿赓|(zhì)組成見(jiàn)表1所示，低熱值為5.58MJ/m³，高熱值為6.10MJ/m³，密度1.08kg/m³（0.1MPa，20℃）。

　　榆濟(jì)線天然氣氣質(zhì)組成見(jiàn)表2所示，低熱值為33.88MJ/m³，高熱值為37.63MJ/m³，密度0.72kg/m³（0.1MPa，20℃）。

　　晉城煤層氣氣質(zhì)組成見(jiàn)表3所示，低熱值為32.23MJ/m³，高熱值為35.85MJ/m³，密度0.69kg/m³（0.IMPa，20℃）。

　　大慶液化石油氣氣質(zhì)組成見(jiàn)表4所示，低熱值為107.41MJ/m³，高熱值為115.76MJ/m³，密度2.36kg/m³（0.IMPa，20℃）。

　　2.2燃?xì)獗O限計(jì)算

　　通過(guò)對(duì)各種燃?xì)饨M分進(jìn)行爆炸極限計(jì)算[2]，可得生物質(zhì)氣化燃?xì)獗ǚ秶鸀?4.3%?73.6%，榆濟(jì)線天然氣爆炸范圍為5.1%?15.5%，晉城煤層氣爆炸范圍為5.4%?16.0%，大慶液化石油氣爆炸范圍為1.6%?9.3%。

　　2.3混氣安全性動(dòng)態(tài)分析

　　燃?xì)饣旌鲜且环N動(dòng)態(tài)過(guò)程，混合是否安全是指混合過(guò)程自始至終燃?xì)獾臐舛仁欠窀哂谌細(xì)獗ㄉ舷蓿ɑ虻陀诒ㄏ孪蓿?shí)際工程問(wèn)題中，對(duì)燃?xì)饣旌习踩灾恍杩紤]混合燃?xì)猓o(wú)空氣基）濃度是否高出爆炸上限。根據(jù)文獻(xiàn)《燃?xì)饣旌习踩远傻难堇[法證明》[3]中混氣安全性動(dòng)態(tài)分析方法，可得如下結(jié)果。

　　（1）生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣混合。當(dāng)生物質(zhì)氣化燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)Y從0-1遞增變化時(shí)，燃?xì)鉂舛炔詈瘮?shù)△C（Y）從84.8遞減至25.2，生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣所形成的混合燃?xì)鉂舛仍谌魏位旌媳惹闆r下都高于爆炸上限，濃度差均大于25.2%，所以理論上混氣是安全的。

　　（2）生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c液化石油氣混合。當(dāng)生物質(zhì)氣化燃?xì)夥謹(jǐn)?shù)Y從0-1遞增變化時(shí)，燃?xì)鉂舛炔詈瘮?shù)△C（Y）從90.7遞減至25.2，生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c液化石油氣混合所形成的混合燃?xì)鉂舛仍谌魏位旌媳惹闆r下都高于爆炸上限，濃度差均大于25.2%，所以理論上混氣是安全的。

　　一般而言，混氣過(guò)程中濃度差大于0，就是防爆安全的。但對(duì)于工程具體應(yīng)用，混氣過(guò)程中要求濃度差△C（Y）有一定的安全裕度，以確保混氣安全。

　　2.4燃?xì)饣Q性

　　（1）生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣混合。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028-2006，城鎮(zhèn)燃?xì)猱?dāng)采用天然氣時(shí)應(yīng)滿足《天然氣》GB 17820-2018二類氣的要求，氣質(zhì)互換需滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)夥诸惡突咎匦浴稧BT 13611-2018規(guī)范要求[3]。

　　基準(zhǔn)氣煤層氣高華白數(shù)為48.34MJ/m³，高熱值為36.47MJ/m³o當(dāng)生物質(zhì)氣化燃?xì)庠诨鞖庵兴挤謹(jǐn)?shù)6.8%時(shí)，在0.IMPa和15℃工況下，混氣高華白數(shù)為45.96MJ/m³，高熱值為36.10MJ/m³，滿足互換性要求；說(shuō)明生物質(zhì)氣化燃?xì)庠诨鞖庵兴挤謹(jǐn)?shù)不大于6.8%時(shí)，混氣熱值能夠滿足城市二類氣熱值要求，同時(shí)滿足互換氣與基準(zhǔn)氣的華白數(shù)和高熱值波動(dòng)范圍在±5%的要求。

　　（2）生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c液化石油氣混合。煤層氣作為基準(zhǔn)氣保持不變。當(dāng)生物質(zhì)氣化燃?xì)庹蓟鞖夥謹(jǐn)?shù)在48.5%?49.0%區(qū)間時(shí)，混氣熱值滿足基準(zhǔn)氣±5%波動(dòng)范圍，但高華白數(shù)波動(dòng)范圍不滿足要求。

　　當(dāng)生物質(zhì)氣化燃?xì)庹蓟鞖夥謹(jǐn)?shù)在27%?31.5%區(qū)間，混氣高華白數(shù)滿足基準(zhǔn)氣±5%波動(dòng)范圍，但高熱值波動(dòng)范圍不滿足要求。該生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c液化石油氣以任何比例混合，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)混氣與基準(zhǔn)氣的高華白數(shù)和高熱值波動(dòng)范圍在±5%要求。

　　3結(jié)論

　　通過(guò)生物質(zhì)氣化燃?xì)馀c天然氣以一定比例混氣，可滿足城燃天然氣氣質(zhì)要求，充分利用中國(guó)生物質(zhì)資源豐富的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可再生能源與常規(guī)能源有機(jī)結(jié)合。同時(shí)，一定程度上緩解城市氣源供應(yīng)不足的問(wèn)題，降低了供氣風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也提升了生物質(zhì)氣化燃?xì)獾钠焚|(zhì)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]劉華財(cái)，吳創(chuàng)之，謝建軍，等.生物質(zhì)氣化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J].新能源進(jìn)展，2019，7（1）：1-12.

　　[2]嚴(yán)銘卿.燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

　　[3]嚴(yán)銘卿.燃?xì)饣旌习踩远傻难堇[法證明[J].中國(guó)燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)與安全研討會(huì)論文集，2017：113-125.