談2.2萬m3低壓氣柜直供模式下向中央空調供氣

安國鋒

呂梁東義集團煤氣化有限公司負責的呂梁市區，于2001年送氣，在2002年時只有不到5 000居民用戶，十幾戶飯店，沒有大用戶，日供氣量只有幾千立方米。為了降低成本，我們一直使用2.2萬m3低壓氣柜直供，不開調壓器和加壓機。2002年中我們收到一戶燃氣中央空調要求供氣的要求。按照燃氣中央空調供氣要求，供氣壓力需8 000 Pa或4 000 Pa。擺在我們面前的有兩條路:1)開調壓器和加壓機。但市區調壓站選址一直與用戶沒有談妥，無法按時開啟，且開機后成本加大。一臺燃氣中央空調可增加煤氣費十幾萬元，但可能還不夠增加的調壓器和加壓機的運行費;2)延續目前的低壓氣柜直供模式，利用居民用戶少，遠未達規模，供氣管網輸送能力富裕量大的優勢，向中央空調供氣。經比選，我們采取了第二種模式，具體介紹如下。

1 用氣要求和供氣條件

1)用氣要求:市區某高檔酒店，建筑面積8 000多平方米，安裝燃氣中央空調。選用BZ100大型燃氣中央空調。最大燃氣供氣量83.3×104kcal/h，供熱量77.1×104kcal/h。使用焦爐煤氣，折合最大燃氣供氣量198 m3/h。燃燒機可選兩種規格:中壓燃燒機和低壓燃燒機，燃氣壓力要求分別是 4 000 Pa和8 000 Pa。機房建在半地下室。

2)供氣條件:由于采用2.2萬m3氣柜直供，供氣壓力最高3 000 Pa(三塔)。一塔、二塔狀態下供氣壓力分別是2 100 Pa，2 600 Pa。煤氣從氣柜送出后，經加壓機旁通管送出廠區。由廠區送出后，經3 km φ 426中壓管道送至市區。再經100 m φ 325過河管、900 m φ 325中壓管到達用氣設備附近與用戶庭院管道接口處。用戶庭院管道還需鋪設120 m地下管道及安裝用戶專用調壓器到機房。

2 供氣方案

由于市區其他用戶用氣量很少，日耗氣量約5 000 m3，集中在午飯、晚飯約2 h～3 h準備時間內，所以其他時間內φ 325中壓管內供氣壓力基本與氣柜出口壓力一致。午飯、晚飯2 h～3 h準備時間內煤氣壓力也不小于2 000 Pa。我們采取了如下措施:

1)制定氣柜運行制度，保證氣柜一直在三塔運行，保證氣柜后煤氣壓力為3 000 Pa;

2)建議用戶選用低壓燃燒器;

3)嚴格控制用戶庭院管網壓力降，把壓降控制在1 000 Pa～1 500 Pa以內，保證開機狀態下機前壓力大于1 000 Pa。庭院管煤氣最大流速控制在5 m/s以下。經計算庭院管道選用DN125低壓流體焊接鋼管，加強級防腐。煤氣最大流速4.5 m/s;

4)閥門暫用油密封閥，還可選用三偏心蝶閥及平板閘閥。與市政管道碰頭處設一，進機房設一;

5)建議用戶調低燃燒機安全啟動煤氣壓力;

6)用戶庭院管道與中壓市政管道接口，一次性安裝調壓設備。氣柜直供期間用旁通管供氣，管網升壓后用調壓器供氣。調壓器選用直燃機專用調壓器。該調壓器調壓范圍大，流量范圍廣，適合直燃機選用。兩路并聯，一開一備，加一旁通;

7)煤氣表選用壓降比較小的IC卡膜式煤氣表。根據用氣量，采用并聯兩塊G100膜式煤氣表。最大過氣量2×120 m3/h，可滿足要求。選用膜式煤氣表，好處是壓降小，一般小于400 Pa，且計量精確，不足之處是占地面積較大，且量程范圍小，兩臺并聯后管道復雜。所以并聯煤氣表最好不超過三臺;

8)由于機房為獨立半地下室，采取了以下措施:

a.燃氣引入管后設緊急自動切斷閥，緊急自動切斷閥停電時必須處于關閉狀態(常開型)。手動快速切斷閥由燃燒機自帶切斷閥擔任，否則另行設置;b.機房設置燃氣濃度檢測報警器并由管理室集中監視和控制;c.設置獨立的機械送排風系統。選用防爆軸流風機。保證正常工作時，換氣次數不小于6次/h，事故通風時，換氣次數不小于12次/h。風機與燃氣濃度檢測報警器聯動;d.設置防爆板，保證足夠數量的窗戶，保證不工作時換氣次數不小于3次/h的自然通風量;e.除直燃機外，其他電氣設備或選用防爆型，或使用難燃實心墻體與燃氣設備有效隔離;f.保證直燃機燃燒所需足夠的新鮮空氣。應滿足直燃機散失多余熱量所需的空氣;g.操作室單獨設立，并有逃生通道;h.地下室管道采用無縫管和無縫沖壓彎頭;i.設置煙筒到室外，保證煙筒有足夠的長度與高度，把直燃機廢氣直接排入室外大氣;j.設置火災自動報警系統和自動滅火系統。

3 供氣效果和燃燒分析

1)供氣效果。送氣后，設備使用效果基本達到設計要求。除午飯、晚飯2 h準備時間外，開機狀態下機前壓力1 500 Pa，用戶用氣設備運行正常。由于燃氣中央空調為間隙工作設備，短時間氣壓低不影響用戶用氣，對煤氣公司來說還起到了一個平衡用氣作用。此模式一直延續到呂梁東義集團煤氣化有限公司把市區煤氣管網壓力升高為止，為公司創造了很好的經濟效益。

2)煤氣壓力降低后燃燒分析。設計鍋爐時，一般按照火炬長度，確定燃燒室的形狀和容積，進而算出燃燒室容積熱負荷指標qv。燃燒室容積熱負荷指標qv過大，表示燒掉同樣數量的燃料所需燃燒室容積小，節省鍋爐投資費用，但可能發生燃燒不完全等問題;qv過小，則鍋爐投資過大，但熱效率容易保證。煤氣壓力降低時，由4 000 Pa降至 3 000 Pa，由于是湍流擴散火焰，火焰長度與煤氣流量無關，只與噴口直徑有關，因此可以認為火焰長度不變，燃燒室的形狀不應改變。同時由于流量減少，燃燒室容積熱負荷指標qv變小，降低了鍋爐投資效益，延長了燃燒時間，即燃燒器工作時間，但保證了熱效率。因此可以說，在保證安全的前提下，整體來看，煤氣壓力由4 000 Pa降至 3 000 Pa，對直燃機效率影響不大，可以作為一種臨時措施使用。

[1] GB 50028-2006，城鎮燃氣設計規范[S].

[2] 秦裕琨.燃油燃氣鍋爐實用技術[M].北京:中國電力出版社，2003.

[3] 鄧 淵.煤氣規劃設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2002.