专利名称：：以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法
技术领域：
：本发明属于一种城市燃气高精度配气和燃气互换效果判别的方法。特别涉及一种以燃气燃烧特性指标控制多种气体以不同比例进行混合配比，形成与原可燃气体燃烧特性等效的燃气；或对不同燃气间互换效果进行判断的方法。
背景技术：
：由于城市气源的多样性和复杂性，燃气供应与应用、燃气具生产调节、燃气燃烧测试等诸环节，需要用到替代燃气。为保证替代燃气具有原来基准燃气近似相同的燃烧特性、热工性能指标，须对多组分气体的配气过程或对置换燃气(置换气)、基准燃气(某地区长期正常应用的燃气)的等效互换过程进行控制，对配气方法或互换判断准则进行研究和设计。城市燃气的种类很多，燃气具制造企业、燃气用气单位与燃气检测机构不可能具备各种气源。为此，根据国家标准规定可以用几种单一气体或其他燃气配制与某城市燃气气源性质相同的试验气。这样燃气用具生产企业及检测机构可以利用配气技术，获得各种基准气的试验气(此处基准气为配制气欲替代的某一燃气)。常规方法是采用三种组分气体进行试验配气，即用甲垸、氮气、氢气或用丙烷、氢气、氮气这两组气体，按基准气要求的华白数和燃烧势进行混合配制，实现热工性能与基准燃气等效的配制气。在实际使用中会发生某些配制气的华白数和燃烧势与原来基准燃气相同，但仍然会出现黄焰等不良现象。目前并没有控制和减轻黄焰的有效方法，一般都只是根据华白数、燃烧势两个指数，求出参与计算原料气的组分比例。对于多组分原料气(如四组分)同时参与配气，用两个指数公式就不能计算出各组分原料气的比例，必须增加相应的控制公式，才能进行多组分的配气计算。同时，由于气源条件的变化，原来的气源可能会被新的气源所取代；对于多组分的燃气置换气能否与原基准气等效互换，以前是根据控制华白数、燃烧势两个指标相等，进行判断两种燃气能否互换。但是实际使用过程还是容易形成黄焰或不完全燃烧。因此，需要引用和推导新的控制性指标，以实现多指标对两种燃气互换效果的监控。
发明内容本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种以燃气燃烧特性指标控制燃气配气或燃气间互换的方法，该方法可控制多种原料气组分以不同比例进行混合配比，以配制原料气的混合气(简称配制气)，达到基准气的燃烧、热工性能要求，形成与原基准气燃烧特性等效的燃气；或根据上述指数，对基准气和置换气进行校核检验，以判断两种燃气能否等效互换。本发明的技术方案是一种以燃气燃烧特性指标控制燃气的配气或判断燃气间互换效果的方法，其特征在于在配气计算时，首先计算出原基准气的燃烧特性指标，然后再利用公式表示出由多种原料气混合的配制气的燃烧特性指标，最后利用配制气的燃烧特性指标与原来基准气的燃烧特性指标分别相等，从中求出配气原料气的各组分体积(或质量)比例；在燃气互换判断时，利用提供的基准气、置换气组分的数据，分别计算出基准气和置换气的燃烧特性指标，对各指标数据进行等效校核计算，根据燃烧特性指标的互换性允许范围，可以判断两种燃气能否互换。上述燃烧特性指标采用华白数、燃烧势和黄焰指数。上述燃烧特性指标还可以采用其他具有代表性的可控性能指标。上述配制气的原料气可以采用甲烷、氢气、氮气、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、液化石油气、空气，配制气可以采用上述原料气的几种进行混配。上述配制气的原料气可采用C/、、i/2、^2和(^//2+2("=2或3或4或5)。上述配制气的华白数可根据公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>计算；上述配制气的燃烧势可根据公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>计算；上述配制气的黄焰指数可根据公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>计算；上面^J公式中"=2或3或4或5，根据配气的原料气确定。本发明的优点是1、实用性更强、控制精度更高、与实际结果更为符合。2、在控制配制气或基准气的华白数、燃烧势以外，同时增加了控制黄焰指数或其他燃烧特性指标来进行燃气的配气或燃气间的互换判断，具有更大的灵活性和可控性。具体实施例方式1.多种气体组分配制燃气的方法配气时，可以选择多组分(如四组分或三组分)气体配制与某城市目标气源(基准气)性质相同的试验气。需要说明的是，任何能够进行配气的气体都可以用来作为原料气，这只需要在控制方程中替换相应气体组分，对控制公式中的相应系数进行修正即可完成；但都是根据华白数、燃烧势、黄焰指数等燃气燃烧特性指标分别相等进行计配气的具体步骤如下1)计算以某一燃气为基准气时的华白数『。、燃烧势CP。和黄焰指数/,。等燃烧特性指标；(1)华白数『华白数『可按式(1)计算『=辱式中『——华白数，MJ/m3;一燃气高热值，MJ/m3;(1)『--燃气相对密度(空气相对密度为1)<(2)式中-与流体粘度及流动状态有关，也即与燃气组分有关的修正系数。A——考虑燃气中A、Cn//m(C7^除外)及CO,成分影响的修正系数；&一一考虑燃气中02成分影响的修正系数。(2)燃烧势C尸燃烧势CP可按式(3)计算1碼+0.6(C,m+CO)+0.3O/4(3)'(4)式中Ci>——燃烧势；C尸二尺c尸x-《c尸=l+0.0054O22//2、C//m、CO、c//4、o2分别为燃气中氢、除甲烷以外c尸碳氢化合物、一氧化碳、甲烷、氧气的体积分数，-燃气中氧含量修正系数；或根据公式(5)计算燃烧势CP:仏+0.3C//4+0.7CO+v.y《凡,「、式中C。/^—一代表重碳氢化合物中的q仏、C4//1()……;"——相应于碳氢化合物的系数，见表l;"——与含氧量及含氢量有关的系数；v——与含氢量有关的系数。(3)黄焰指数/,对人工煤气和液化石油气类而言，黄焰指数表达式为式中^——碳氢化合物的体积组分；7'——相应的黄焰系数；按表l选取——与含氧量(02)有关的修正系数，按式(7)计算；K,=-314.025&+1(7)J《式中各参数意义同上。对天然气类而言，黄焰指数表达式为/,=^1(卜術么)(8)式中符号意义同上。表i单一燃气的系数"、y<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2)计算配制气的华白数、燃烧势和黄焰指数等燃烧特性指标；以0/4、//2、^和C"/^+2(除甲垸外的某一垸烃，如乙垸、丙垸、丁烷等)作为配气原料气时(1)配制气的华白数为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(9)(2)配制气的燃烧势为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(10)(3)配制气的黄焰指数为(11)上面的三个公式中"=2或3或4或5,根据配气的原料气确定；式中各符号意义同上。将每种原料气的高热值、相对密度、黄焰系数等参数分别代入上面的公式，可以得到含有c仏、//2和0;//2"+2(甲烷除外)体积组分为未知数的方程组。3)根据等式『=『。，CP=CP。，/,/,及配气原料气体积组分的归一化建立方程组。其中r。、CP。和^。分别为基准气的华白数、燃烧势和黄焰指数，是已知值；『、CP和/,为多组分气体混合配比形成的配制气的华白数、燃烧势和黄焰指数，为含有未知体积组分的方程。求解2)步骤中的方程(9)、(10)、(11),未知数为C仏、//2和CA+2(甲烷除外)的体积组分，而^的体积组分由配气原料气的归一化公式W2+C//4+2+C7/2+2=1,得iV2=1—CHC//2+204)基于计算结果，选择和确定合乎实际要求的试验气中各气体的体积组分。5)以其他多组分气体为原料气进行配气时，方法同上面过程。都是采用控制配制气的华白数、燃烧势和黄焰指数等燃烧特性指标与原基准气的华白数、燃烧势和黄焰指数等燃烧特性指标分别相等的方法，利用含有配气原料气未知体积组分的各指标方程，得出参与配气的各气体体积组分。也可以采用其他控制指数，进行配气组分的确定。2.可燃气体互换效果判断的方法(1)确定基准气和置换气的组分数据。(2)根据已知燃气的组分数据，按照华白数『、燃烧势CP和黄焰指数/,等燃烧特性指标公式，计算相应燃气的华白数、燃烧势和黄焰指数等燃烧特性指标。(3)按照表2列举的部分互换指标范围数表，判断两种燃气可否互换；如果置换气的各相应燃烧特性指标波动值或数据小于表2所列，则燃气可以互换。表2华白数、燃烧势和黄焰指数判断燃气波动的数值表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注半校正华白数指代燃具的热负荷指标。权利要求1、一种以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于在配气计算时，首先计算出原基准气的燃烧特性指标，然后再利用公式表示出由多种原料气配制的配制气的燃烧特性指标，最后利用配制气的燃烧特性指标与原来基准气的燃烧特性指标分别相等，从中求出配气原料气各组分的体积(或质量)比例；在燃气互换判断时，利用提供的基准气、置换气组分的数据，分别计算出基准气和置换气的燃烧特性指标，对各指数进行等效校核计算，根据互换指标的允许范围，可以判断两种燃气能否互换。2、根据权利要求1所述的以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于上述燃烧特性指标采用华白数、燃烧势和黄焰指数。3、根据权利要求1所述的以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于上述燃烧特性指标还可以采用其他具有代表性的可控性能指标。4、根据权利要求1所述的以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于上述配制气的原料气可以采用甲垸、氢气、氮气、乙烷、丙垸、丁烷、戊垸、液化石油气、空气，配制气可以采用上述原料气的几种进行混配。5、根据权利要求4所述的以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于上述配制气的原料气可采用Ci/4、/72、iV，Ci/2+2(w=2或3或4或5)。6、根据权利要求1或5所述的以燃气燃烧特性指标确定燃气的配气或燃气互换性的方法，其特征在于上述配制气的华白数可根据公式ACH4C仏+AH,2+AC//2ltt2C"A"+2ACH4C仏+H2"2+Ctf2W22"+2=#2(i-o/4-cuxo/4《A+《工"2+2计算；上述配制气的燃烧势可根据公式、c尸A+cua^+o.ec"/^一V、+(《-、)C仏+:A2)i/2+-&)C"i/:计算；上述配制气的黄焰指数可根据公式一A+(《-4"4—、)//2+(《+2-人2+2计算；上面^J公式中"=2或3或4或5，根据配气的原料气确定。全文摘要一种以燃气燃烧特性指标控制燃气的配气或判断燃气间互换效果的方法，在配气计算时，利用配制气的燃烧特性指标与原来基准气的燃烧特性指标分别相等，从中求出配气原料气各组分的体积(或质量)比例；在燃气互换判断时，利用提供的基准气、置换气组分的数据，分别计算出基准气和置换气的燃烧特性指标，对各指数进行等效校核计算，根据互换指标的允许范围，可以判断两种燃气能否互换。本发明的优点是1.实用性更强、控制精度更高、与实际结果更为符合。2.在控制配制气或基准气的华白数、燃烧势以外，同时增加了控制黄焰指数或其他燃烧特性指标来进行燃气的配气或燃气间的互换判断，具有更大的灵活性和可控性。文档编号B01F15/04GK101601982SQ20081005346公开日2009年12月16日申请日期2008年6月10日优先权日2008年6月10日发明者严荣松,启王,赵自军,项友谦,勇高,高文学申请人:中国市政工程华北设计研究院