城市燃?xì)饣Q性理論及應(yīng)用

王英姿

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)燃?xì)赓Y源的需求越來越大，尤其是城市燃?xì)夤こ倘〉昧司薮蟮耐黄啤６槍?duì)城市燃?xì)獾难芯恳簿哂性絹碓街匾囊饬x。鑒于此，本文介紹了與互換性相關(guān)的燃?xì)忸愋?，針?duì)燃?xì)饣Q性方法分類展開研究，并對(duì)基于互換性原理的燃?xì)馀錃饧夹g(shù)進(jìn)行了介紹，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)?；互換性理論；應(yīng)用

一、與互換性相關(guān)的燃?xì)忸愋?/p>

燃?xì)庠诜诸惻c互換計(jì)算的過程中，往往需要對(duì)以下幾種類型加以應(yīng)用，例如界限氣、調(diào)節(jié)氣、置換氣以及基準(zhǔn)氣等等。其中基準(zhǔn)氣英文為reference gas，即參考?xì)獾囊馑?，根?jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庑g(shù)語》中的解釋可知，基準(zhǔn)氣指的是代表某種燃?xì)獾臉?biāo)準(zhǔn)氣體；基準(zhǔn)氣并不屬于某種成分固定的燃?xì)猓菫榱朔奖銓?duì)燃?xì)獾臉?biāo)定與分類，實(shí)際上并不一定存在。界限氣英文為limit gas，翻譯為極限燃?xì)?，它是在燃?xì)庠试S波動(dòng)范圍內(nèi)配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體。調(diào)節(jié)氣的英文為adjustment gas，翻譯為調(diào)節(jié)燃?xì)?，調(diào)節(jié)氣在燃?xì)饩呷紵鞒醮螜C(jī)械調(diào)整的過程中起到參考作用，在一些地區(qū)的應(yīng)用非常廣泛，并且目前已經(jīng)準(zhǔn)備將其作為長(zhǎng)期使用的燃?xì)?，?duì)于燃?xì)夤ぷ鞫?，調(diào)節(jié)氣起到了重要的基礎(chǔ)作用。

二、燃?xì)饣Q性方法分類研究

關(guān)于燃?xì)獾幕Q性問題，目前全球范圍內(nèi)對(duì)其的定義與理解各有不同。美國(guó)對(duì)一種指數(shù)計(jì)算的方法有著廣泛應(yīng)用；而歐洲則主要采用圖形法對(duì)燃?xì)獾幕Q性進(jìn)行預(yù)測(cè)，有的專家提出了互換圖采用的不同數(shù)值。例如1951年法國(guó)德爾布對(duì)在燃燒器孔口流速系數(shù)校正的華白數(shù)加以運(yùn)用，并對(duì)某一地區(qū)的互換性進(jìn)行了定義。1957年，英國(guó)吉爾伯特與波利格則對(duì)韋弗火焰速度指數(shù)與華白指數(shù)加以運(yùn)用，基于德爾布互換圖提出了英國(guó)的燃?xì)饣Q判定圖?，F(xiàn)階段采用的圖形法依然是基于該圖形發(fā)來修正部分?jǐn)?shù)軸值與極限線。早先日本在試驗(yàn)中提出，各類燃?xì)獾娜A白數(shù)w、燃燒勢(shì)CP在允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，那么燃?xì)獾幕Q就可以實(shí)現(xiàn)，之后又基于華白數(shù)w、燃燒速度MCP，劃分了燃?xì)夥诸悩?biāo)準(zhǔn)。由于國(guó)家與地區(qū)的差異，互換性指數(shù)往往存在一定的不同。美國(guó)對(duì)華白數(shù)與AGA多元指數(shù)的應(yīng)用最為廣泛，有的組織與機(jī)構(gòu)對(duì)韋弗指數(shù)的應(yīng)用也比較多，而有的地區(qū)的輸配公司提出了近似于達(dá)頓方法的圖形法。歐洲采用的方法有很多種，例如德爾布法在法國(guó)應(yīng)用比較廣泛，而達(dá)頓法則在英國(guó)有著廣泛應(yīng)用。

三、基于互換性原理的燃?xì)馀錃饧夹g(shù)

基于互換性原理的燃?xì)馀錃饧夹g(shù)指的是以燃?xì)馊紵匦灾笜?biāo)為依據(jù)，對(duì)燃?xì)馊紵匦援a(chǎn)生影響的重要控制指標(biāo)進(jìn)行選取，進(jìn)行試驗(yàn)配氣設(shè)計(jì)與計(jì)算。通常采用的方法為對(duì)部分密切聯(lián)系燃?xì)馊紵阅艿闹饕獏?shù)進(jìn)行選取，例如華白數(shù)、燃燒勢(shì)等等，采用甲烷、氮?dú)?、氫氣或者丙烷、氫氣與氮?dú)獾?，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)配氣、其中燃?xì)獾臒嶝?fù)荷能力由華白數(shù)表示，其表征燃?xì)獾哪茉礋嵝?；燃?xì)獾娜紵阅堋⒒鹧婀r以及燃燒速度則通過燃燒勢(shì)參數(shù)闡釋。

按照GB/T13611-2006《城市燃?xì)夥诸惡突咎匦浴穱?guó)家標(biāo)準(zhǔn)，城市燃?xì)夥譃槿斯っ簹?、天然氣以及液化石油三類，每一類別又分為很多種。燃?xì)獾奶匦栽谟谀軌蚍€(wěn)定燃燒，也就是說，某種燃?xì)饩邔?duì)某種燃?xì)饩哂幸欢ǖ倪m應(yīng)性，那么這種燃?xì)饩呱夏軌蚍€(wěn)定的燃燒適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的該類燃?xì)獾母鞣N氣。受到城市氣源多樣性與復(fù)雜性的影響，燃?xì)夤?yīng)涉及到的環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，具體有燃?xì)夤?yīng)與應(yīng)用、燃?xì)饩呱a(chǎn)、燃?xì)馊紵郎y(cè)試等內(nèi)容，具備各種城市燃?xì)鈿庠达@然不現(xiàn)實(shí)的，因此采用替代燃?xì)馐且环N行之有效的方法。為了確保替代燃?xì)馀c原基準(zhǔn)燃?xì)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)以及熱工性能指標(biāo)具有一致性，就必須控制好多組分氣體的配氣環(huán)節(jié)，并針對(duì)配氣方法展開研究與設(shè)計(jì)。鑒于此，與燃?xì)夤こ滔嚓P(guān)的企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用集中單一氣體對(duì)相同于城市氣源性質(zhì)的試驗(yàn)氣的配制。如此燃?xì)庥镁呱a(chǎn)企業(yè)以及檢查站等用氣單位才能夠?qū)ε錃饧夹g(shù)加以利用，并實(shí)現(xiàn)不同基準(zhǔn)氣源試驗(yàn)氣的獲取。

四、燃?xì)馀錃庵袑?duì)互換性理論的應(yīng)用

在配氣過程中如果存在多組分原料氣參與的情況，那么采用兩個(gè)指數(shù)公式顯然是無法實(shí)現(xiàn)對(duì)各組分原料氣比例的計(jì)算的，為了計(jì)算多組分配氣，就必須進(jìn)行相應(yīng)控制公式的增加。此外，受到氣源條件的變化的影響，新的氣源可能會(huì)取代原有氣源。針對(duì)多組分的燃?xì)庵脫Q氣與原基準(zhǔn)氣的等效互換問題，以往是以“華白數(shù)、燃燒勢(shì)”等兩個(gè)指標(biāo)相等為依據(jù)來進(jìn)行燃?xì)饣Q的判斷。然而，在實(shí)際運(yùn)用中，黃焰與不完全燃燒現(xiàn)象的發(fā)生率仍然比較高。因此，必須對(duì)新的控制性指標(biāo)加以應(yīng)用于推到，如此才能夠使多指標(biāo)對(duì)兩種燃?xì)饣Q效果的有效監(jiān)控得以實(shí)現(xiàn)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在一定的缺陷，為了解決這些問題，相關(guān)研究人員展開了一系列實(shí)驗(yàn)與研究，結(jié)果表明，現(xiàn)提供一種以燃?xì)馊紵匦灾笜?biāo)對(duì)燃?xì)馀錃饣蛉細(xì)忾g互換的控制方法，通過這一方法，能夠使多種原料氣組分得到有效控制，并按照不同的比例完成混合配比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原料氣的混合氣的配制，并與基準(zhǔn)氣的燃燒、熱工性能標(biāo)準(zhǔn)相符合，實(shí)現(xiàn)等效于原基準(zhǔn)氣燃燒特性的燃?xì)獾墨@取。

在配氣計(jì)算中，首先對(duì)原基準(zhǔn)氣的燃燒特性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)公式加以運(yùn)用，將由多種料氣混合的配制氣的燃燒特性指標(biāo)表示出來，最后對(duì)配制氣的燃燒特性指標(biāo)以及原來基準(zhǔn)氣的燃燒特性指標(biāo)相等的特性加以利用，從中實(shí)現(xiàn)對(duì)配氣原料氣的各組分體積比例的計(jì)算。燃燒特性指標(biāo)主要對(duì)華白數(shù)、燃燒勢(shì)以及黃焰指數(shù)加以運(yùn)用，此外還可以對(duì)另外一些具有代表性的可控性能指標(biāo)加以運(yùn)用。上述配制氣的原料氣的選擇有很多種，具體有甲烷、氫氣、氮?dú)狻⒁彝?、丙烷、丁烷、戊烷、液化石油氣、空氣等等，可以?duì)上述原料氣加以運(yùn)用，并實(shí)現(xiàn)配制氣的混配。

參考文獻(xiàn)：

[1]李猷嘉.美國(guó)燃?xì)鈪f(xié)會(huì)燃?xì)饣Q性公式評(píng)述（第一部分）[J].城市燃?xì)猓?012（7）：4-9.

[2]高文學(xué).城市燃?xì)饣Q性理論及應(yīng)用研究[D].天津大學(xué)，2010.

[3]高文學(xué)，王啟，趙自軍等.燃?xì)饣Q性方法研究與評(píng)述[C].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)城市燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2008年會(huì)論文集，2008： 48-58.