燃具测试配气实例及热值的修正

　　为了使初学燃具测试配气的朋友更好地熟悉配气和计算工作，下面举出配气测试典型例题，供参考。
　 〖例1〗燃气热值、相对密度、华白数等参数测试计算举例(热值仪、相对密度计组合测试)：测试气源是用丙烷气、空气、氮气配制的天然气。根据配气比例得知配气理论参数：W=52．84MJ／Nm³、C_p=40．3、Q_d=56．87MJ／Nm³、Q_h=60．99MJ／Nm³、 d=1．3305。可使用热值仪、密度计组合的物理方法测试计算燃气参数?
　　准备
　　检查测试用水温度9．0℃，用电加热方法加热至12．0℃以上，经搅拌后使水温均匀；检查实验室测试环境温度15．6℃，符合测试环境温度要求。
　　标准瓶 (容积值2．500L)校正湿式流量计，方法见《附：湿式气体流量计校验详细介绍》，校验5次，求出平均值2．526L。按流量计系数f₀公式：f₀=2．500／2．526=0．9897；实测读数偏差ΔV=0．6％＜±1．0％符合要求。
　　对燃气系统(包括：湿式流量计、燃气管路、燃气阀门、喷嘴)进行气密性试验，堵住喷嘴喷孔，从进气口充气至10kPa压力，观察1mm压力下降30Pa，有漏气。从气后按顺序用发泡剂涂在自进气口、阀门至喷嘴的每个软管连接接门、螺纹等密封部位，检查中发现喷嘴与本生灯底座螺纹密封处出现气泡，螺纹密封不严造成漏气；找到漏气点后拆下喷嘴，对漏气部位进行密封处理固定。再次充气检查无压降，气密性合格。
　　热值仪用标准甲烷气(标定高热值39．83MJ／Nm³) 校正。热值仪测试标准甲烷气高热值39．72MJ／Nm³，计算热值仪修正系数F=39．72／39．83=0．9972；标准气高热值偏差=(39．72-39．83)×100％／39．83=-0．28％≤±0．3％；达到高热值偏差允许范围。
　　测试
　　点燃本生灯，通过燃烧置换管道和流量计的残留气体，耗燃气约50．0升。
　　开启水箱阀门，将水引入热值仪水路系统，开启进水水流调节阀，排净热值仪水路系统和连接水管内的空气(气泡)。
　　点燃本生灯，根据配气计算理论参数：W=52．84MJ／Nm³、C_p=40．3 参照表15规定范围，喷嘴选1．10mm，燃气压力初调在0．66kPa，用秒表测量单位时间的燃烧燃气流量值乘以配气时计算的理论低热值和热值系数(按燃气压力实测值0．66kPa计算热值系数)，得出估算热流量4．16MJ／Nm³。估算热流偏大，调整燃气压力至 0．390kPa，用秒表测量单位时间燃烧的燃气流量经计算估算热流量4．02MJ／Nm³，符合估算热流量偏差范围(若调低燃气压力至表1-5下限压力后，估算热流量仍偏高需换较小直径喷嘴：反之，若调高燃气压力至上限压力后，估算热流量仍偏低需换较大直径喷嘴；调整压力至估算热流量符合要求)。调节空气调节板，使火焰清晰，稳定，内外锥呈双层火焰，且无黄色焰尖；将本生灯放入热值仪内固定。
表1 燃气测试计算表

 　　热值仪运行20min后，热值仪内温度均匀，使冷凝水均匀滴落，调整进水水流调节阀，使冷热水温差在12．0□±0．5□，调整排烟阀开度使烟气温度与进水温度相差2．0□以内；调整空气增湿器空气进入口旋钮，使空气湿度达80±5％。开始测试：流量表转一周5．0L为一次测试，按表刻度分为10次读热水水温，冷水水温测试前后各读一次，用检测合格的电子秤计量水重。两次测试高热值之差／测试高热值平均值=高热值偏差，其偏差值0．2％＜0．5％，符合测试要求。接取冷凝水并记录流量表的燃气耗量数值。
　　相对密度用相对密度计进行测试：a、调正仪器的水平位置；注入水，超过上标线30mm，水温与室温差不超过0．5＜□；b、测试前对残留在相对密度计里的气体用被测气体置换，重复五次。c、测试三次。三次测试空气和燃气时间的最大值与最小值偏差为0．2％<0．5％。符合测试要求(高低热值、密度计算数据见表15结果)。3个月用标准气校正相对密度计一次，标准气相对密度实测值与相对密度标定值≤0．5％，符合要求，否则进行调试或维修。
　　结论：经测试(见表1—6计算结果)配气计算结果：W=52．91MJ／m³、 d=1．3337、Q_d=56．83 MJ／Nm³、Q_h=61．10MJ／Nm³，测试有效。
　　配气热值的修正
　　当配气的热值、相对密度等测试数值得出后，应当按照配气偏差判别式来判断配气是否符合要求，如果不符合要求，可增加某种配气组分的比例，以达到配气技术要求。
　　5．1．偏差判别理论上使用华白数判别式计算，经过多次验算用高热值判别式来判别，其近似精度达到要求，方法简便，故采用。
　　配气偏差判别式：
　　ΔQ_h=[(Q_{h 测}-Q_h)／Q_h]×100％　　　　1—6
　　ΔQ_h≤- 2％ 增加燃气组分
　　-2％＜ΔQ_h＜+2％ 符合要求
　　ΔQ_h≥+2％ 增加非可燃组分
　　增加燃气组分经验计算式：
　　V₂=(Q_hV₁-Q_{h 测}V₁)／Q_h燃　　　　体积配气　　　　1—7
　　P₂=(Q_hP₁-Q_{h 测}P₁)／Q_h燃　　　　压力配气　　　　1—8
　　增加非可燃组分经验计算式：
　　多余燃气组分
　　V₂=(Q_h测V₁-Q_hV₁)／Q_{h 燃}　　　　体积配气　　　　1—9
　　P₂=(Q_h测P₁-Q_hP₁)／Q_{h 燃}　　　　压力配气　　　　1—10
　　气体相对密度按国标GB12207—90城市燃气相对密度测定方法中的要求进行测定。
　　对多余的燃气数量再进行一次配气，达到配气的理论计算值。多余的燃气量相当于第二次配气加入的燃气量，第二次配气的总数量减去多余的燃气量就等于需要再配入的非可燃气体的数量。
　　非可燃气体组份
　　V₃=V₂／(燃％)-V₂　　　　体积配气　　　　1—11
　　P₃=P₂／(燃％)-P₂　　　　压力配气　　　　1—12
　　式中：ΔQ_h—高热值的测试值与理论值的偏差(％)：
　　Q_h高热值理论值(MJ／Nm³)：
　　Q_h燃配气燃气高热值(MJ／Nm³)；
　　Q_h测高热值测试值(MJ／Nm³)：
　　V₁已配气体体积(m³)：
　　V₂需增加或减少燃气体积(m³)：
　　P₁已配气体压力(kPa)；
　　P₂需增加或减少燃气压力(kPa)；
　　V₃需增加非可燃气体体积(m³)；
　　P₃需增加非可燃气体压力(kPa)；
　　燃％—燃气占总配气量的百分比，理论计算值；
　　单％—单一成分气体占总配气量的百分比，理论计算值；
　　非％—非可燃气占总配气量的百分比，理论计算值；
　　如果需要加入两种或两种以上非可燃气体，用需配入的非可燃气体总量乘以某种非可燃气体量占非可燃气体总量的百分比(指理论计算百分比)等于某种非可燃气体量；若要加入两种或两种以上可燃气体配气，用需配入的可燃气体总量乘以某种可燃气体量占可燃气体总量的百分比(指理论计算百分比)等于某种可燃气体量(见经验计算式1—13，1—14)。
　　单一组分配气量计算式
　　V₃(单)=V₃[(单％)／(非％)]　　　　1—13
　　 P₃(单)=P₃[(单％)／(非％)]　　　　1—14
　　(单)—指需计算的单一组分气体符号，如氮气写成(N₂)：
　　配气经测试计算Q_h符合要求，即可使用：如果Q_h不符合要求，按照上述配气热值增减公式计算后重新配气；测试合格后再使用。
　　合格判别
　　〖例2〗按某地天然气配气测试结果和配气理论计算值、配气压力、配气的高热值。判别配气是否符合要求，若不符合要求，求需增加组份的压力?
　　已知：Q_h=60．99MJ／Nm³，Q_h测=63．20MJ／Nm³，配气压力260kPa，燃气比例为60．0％，配气用丙烷气Q_h丙=100．20MJ／Nm³。
　　解：带入式1-6
　　ΔQ_h=[(63．20-60．99)／60．99]×100％=3．6％
　　ΔQ_h＞2％：
　　不符合要求，需增加非可燃气体组份
　　带入式1—10 P₂= [260(63．20-60．99)]／100．20=5．73(kPa)
　　带入式1—12 P₃= [5．73／(60．0％)]-5．73=3．82(kPa)
　　经计算，需加入3．82kPa气压的非可燃气体，可达到配气理论计算要求。

图 11气体流量计校验示意图

　　配入添加气体后，对配制燃气须再次测试合格后使用。
　　附：湿式气体流量计校验详细介绍
　　概述湿式气体流量计(以下简称流量计)是燃气具检测和燃气热值、华白数等参数检测的重要仪器。它的精度高低对检测质量有很大影响，用玻璃标准计量瓶(以下简称标准瓶)对流量计进行校验，通过标准瓶容积与流量计校验的实际读数平均值的比较，计算出流量计修正系数，通过流量计修正系数对流量计精度进行修正。
　　校验条件1．在校验时标准瓶与流量计必须置于同一室内一定时间，使温度一致后再进行校正：2．流量计应调整好水平位置，然后补充流量计水量至规定水位。
　　校验仪器设备1．标准计量瓶：应选择与被测流量计容积相对应的标准瓶；2．盛水器(水桶、水箱)：盛水器一般大于标准瓶体积，在盛水器下部装出水嘴和阀门；3．连接用胶管：应选择小于标准瓶、盛水器接头外径(1．0～2．5mm)弹性较大的白胶管。
　　校验管路连接见《气体流量计校验示意图》。
　　校验步骤1．关闭活塞阀门b和d，在盛水器c中充入4／5左右的水；2．重复向标准瓶h内充水，放水直至水路胶管内的气泡驱净；3．用空气置换流量计e内的残留燃气五次；4．在充气过程中，将发泡剂涂在通气管路各接口处，观察有无气泡，排除漏气因素；在通水过程中，观察通水管路各接口有无渗水，排除漏水因素；5．依次缓慢开启活塞阀门b和d，使水位升至标准瓶下刻度线f，关闭活塞阀门d，记录流量计e读数V1；然后再开启活塞阀门d，使水位继续上升，并连续补充盛水器水量，维持盛水器c内2／3以上水量，当水位升至标准瓶上刻度线a时，关闭活塞。％图阀门d，记录流量计e读数V2。将盛水器c移至低于标准瓶h 50cm以下位置，打开活塞阀门d，从标准瓶h活塞阀门d放水至盛水器，待水位下降至下刻度线f，关闭活塞阀门d，将盛水器移至原高位；6．重复上述步骤至少五次，做好记录。流量计量单位：L。
　　结果计算计算各次流量计的流量值V=V₂-V₁，并计算出平均值V均；
　　修正系数f₀公式：f₀＝V₀／V 均按公式计算出流量计的修正系数。
　　流量计实测读数偏差ΔV计算式：
　　ΔV=(V_maxV_min)100％／V_均
　　式中：V₀—玻璃标准计量瓶的容积值；
　　　　　V_max—流量计实测读数最大值；
　　　　　V_min—流量计实测读数最小值；
　　　　　V_均—流量计实测读数平均值。

参考文献
[1]同济大学等合编 燃气燃烧与应用 中国建筑工业出版社 2000．12．
[2]GB／T13611-92 城市燃气分类 中国标准出版社 1992． 

论文作者：靳文杰 习文 贺丽珍发表时间：2005年6月1日