一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法
2023-12-06 08:20:51
一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種工業用天然氣氣質調節的方法；當實際天然氣的華白數低於設定的華白數時，選擇華白數高於設定天然氣華白數的調質氣和/或惰性氣進行摻混；當實際天然氣的華白數高於設定的華白數時，選擇華白數低於設定天然氣華白數的調質氣和/或惰性氣進行摻混；本方法通過控制天然氣的華白數和理論空氣需要量能控制天然氣燃燒的熱負荷能力和空燃比；有利於天然氣燃燒利用系統的優化調質，提高了天然氣的利用效率；實用性強、控制範圍廣，有靈活性和可控性；可以充分利用現有的中、低熱值燃氣，節約天然氣的資源，既能減輕對上遊供應實際天然氣的氣質要求，又能解決常規可燃氣體進行工業應用時氣源氣質的調節，同時降低天然氣調質的成本。
【專利說明】一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種工業用天然氣氣質調質的方法。通過改變天然氣燃燒特性(華白數、熱值)，達到設定天然氣的要求。
【背景技術】:
[0002]當前我國天然氣正處在高速發展時期，估計到2015年，天然氣消費量將達到2400億立方米，約為2010年氣量的3倍。隨著天然氣供應的增加，工業燃燒用天然氣量大幅度增加，尤其是採用能量梯級利用的天然氣-蒸汽聯合循環發電及供熱裝置的建設開始增加。我國天然氣的氣源較多，氣質相差較大，而天然氣-蒸汽聯合循環發電、工業燃燒裝置對天然氣的氣質要求較高，為了保證運行的安全和提高能源利用的效率，需要實時調節天然氣的華白數和熱值。我國天然氣的儲量有限，需要節約使用；同時我國各地還有許多中、低熱值的燃氣資源，如改制氣、焦爐煤氣、水煤氣、發生爐煤氣、礦井氣、高爐煤氣均可資利用。此外，目前的煤層氣、頁巖氣的大規模開發和長距離輸送入網，也將面臨著氣源氣質調整和供應穩定的技術問題。
[0003]華白數為表徵燃氣燃燒負荷，取決於燃氣性質的參數。對於一臺燃氣用具而言，噴嘴數、噴嘴直徑、空氣的密度以及噴嘴前後壓差保持不變，如果需要更換燃氣時，只要燃氣的華白數不變，燃氣具的熱負荷就能保持不變。當置換氣與基準氣的成分相差不太大時，用華白數值可滿足要求。熱值是計算理論燃燒空氣量的依據。燃氣熱值的定義為:1m3燃氣完全燃燒釋放的熱量稱為燃氣的熱值，單位為kj/m3或MJ/m3;對於液化石油氣，熱值單位可以用kj/kg或MJ/kg。熱值可以分為高熱值或低熱值。高熱值指Im3燃氣完全燃燒後其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結水狀態排出時所放出的熱量。低熱值指Im3燃氣完全燃燒後其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸汽狀態時所放出的熱量。高、低熱值數值之差為水蒸氣的氣化潛熱。混合可燃氣體的熱值可由熱量計測得或由單一氣體的熱值根據混合法則計算。理論空氣需要量是指按照反應計量方程式完全燃燒Im3燃氣所需要的空氣量，也即完全燃燒Im3燃氣所需要的最少空氣量，單位是m3/m3。
[0004]當天然氣、油質氣、惰性氣等混合氣體的華白數確定後，混合燃氣的熱值可由其相對密度得出，進而得到理論空氣量。
[0005]CN200480037786.9描述了一種液化天然氣的調節方法，主要步驟是:先將液化天然氣分離為富甲烷的天然氣流和富多碳原子的碳氫化合物流，然後將富甲烷的天然氣流再與部分液化天然氣流進行換熱冷卻產生一部分液態壓縮天然氣流，將富多碳原子的碳氫化合物流輸送到蒸餾器以產生天然氣液流和富甲烷氣體的流體；將上述得到的液態氣流分離，以達到調節天然氣氣質和回收天然氣的液體組分。
[0006]CN200680005061.0描述了一種調節液化天然氣的工序，主要步驟如下:在從15到35barg的壓力範圍下,將液化天然氣的原料流到熱交換器以產生至少一部分汽化的天然氣流；將上述的至少一部分流體傳送到沒有回流運行的蒸餾器以產生天然氣液體流和富含甲烷的流；然後將富含甲烷的流體傳送到熱交換器，通過與部分液化天然氣的原料流進行熱交換而冷卻，以產生液化天然氣流；將液化天然氣流汽化以產生調節的天然氣並回收天然氣液態產物。
[0007]經檢索，上述兩個專利均屬非摻混的天然氣調質方法，只是通過物理方法，將液化天然氣中的重烴組分分離，根據分離的具體量來進行氣質調節。本發明是用天然氣以外的其他調質氣及惰性氣進行摻混調節有區別。
【發明內容】
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[0008]本發明的目的是提供一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法，當實際天然氣的燃燒特性指標與設定天然氣的指標有差別，並超出了工業用天然氣燃燒的氣質允許變化範圍時，採用摻混燃氣和惰性氣的方法，改變天然氣燃燒特性(華白數、熱值)，達到設定天然氣的要求。
[0009]本發明的具體方案是:當實際天然氣的華白數低於設定天然氣的華白數時，採用「高熱值的燃氣+惰性氣+實際天然氣」進行摻混的方法；當實際天然氣的華白數高於天然氣的設定華白數時，採用「中、低熱值的燃氣+惰性氣+實際天然氣」進行摻混的方法。
[0010]該方法採用將天然氣與不同熱值燃氣和煙氣組分以不同比例進行混合，使之達到天然氣的設定燃燒特性指標(熱負荷和理論空氣需要量)的要求。
[0011]本發明的特點是:
[0012](I)通過控制天然氣的華白數和理論空氣需要量能控制天然氣燃燒的熱負荷能力和空燃比；
[0013](2)有利於天然氣燃燒利用系統的優化調質，提高天然氣的利用效率；
[0014](3)實用性強、控制範圍廣，有靈活性和可控性；
[0015](4)可以充分利用現有的中、低熱值燃氣，節約天然氣的資源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1實例流程
[0017]I一空氣壓縮機；2—燃燒室；3—燃氣透平；4一蒸汽鍋爐；5—蒸汽透平；6—發電機；7—供熱熱交換器；8—給水加熱器
【具體實施方式】:
[0018]摻混目標是設定天然氣，摻混主體是實際天然氣，摻混用調質氣包括液化石油氣、液化天然氣、二甲醚、管道天然氣、天然氣改制氣、焦爐煤氣、水煤氣、礦井氣、發生爐煤氣、高爐煤氣等，為滿足熱負荷的要求，並摻混惰性氣(煙氣、氮氣等)。當實際天然氣的華白數比設定天然氣的華白數低時，用高熱值的燃氣(液化石油氣、液化二甲醚氣、液化天然氣等)燃氣作為調質氣源，並摻混惰性氣。當實際天然氣的華白數比設定天然氣的華白數高時，根據氣源的條件，可選用中低熱值的燃氣(管道天然氣、天然氣改制氣、焦爐煤氣、水煤氣、礦井氣、發生爐煤氣、高爐煤氣等)作為調質氣源，並摻混煙氣，也用惰性氣(煙氣和氮氣等)直接進行摻混。
[0019]氣質參數示例見表1。
[0020]表1氣質不例[0021]
【權利要求】
1.一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法，其特徵在於: (1)根據已有天然氣氣源的特性，確定燃燒裝置的設定天然氣參數； (2)選擇調質氣源，當實際天然氣的華白數低於設定的華白數時，選擇華白數高於設定天然氣華白數的調質氣和/或惰性氣進行摻混；當實際天然氣的華白數高於設定的華白數時，選擇華白數低於設定天然氣華白數的調質氣和/或惰性氣進行摻混； (3)由下述方程確定摻混氣的組成:
2.根據權利要求1所述的一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法，其特徵在於: 所述的調質氣為液化石油氣、液化天然氣、二甲醚、管道天然氣、天然氣改制氣、焦爐煤氣、水煤氣、礦井氣、發生爐煤氣或高爐煤氣。
3.根據權利要求1所述的一種工業燃燒用天然氣氣質調質的方法，其特徵在於:所述的惰性氣為煙氣、氮氣。
【文檔編號】C10L3/10GK104031707SQ201310070439
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月6日 優先權日:2013年3月6日
【發明者】周理, 高文學, 羅勤, 王啟, 劉文博, 項友謙 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 國家燃氣用具質量監督檢驗中心