一种混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法

摘要

本发明涉及一种混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法，其特征在于：所述的城市天然气的制作方法如下：a.将液态轻烃过滤、加压；b.在加热气化器内进行加热气化；c.将气化后的轻烃燃气与大气空气或加压空气在混合室内混合形成混空轻烃；d.混合轻烃经测氧仪测试后进入中间气柜储存；e.煤制气与混空轻烃在混合室混合后形成混合燃气；f.混合燃气经测氧仪检测后进入贮气柜；g.混合燃气经低压或中、低压二级输配进入用户终端。本发明是利用分馏温度80℃以下的液态轻烃，经加热汽化后按比例混配空气再按比例混掺到各种煤制气中，起到增热扩容，降低一氧化碳体积含量，制成的混合燃气达到国家规定的人工煤气燃烧特性要求。

说明书

技术领域：

本发明涉及城市燃气的技术领域，具体地说是将混空轻烃作为增热剂掺混各种煤制气，作为城市管网燃气及其制作方法。

背景技术：

近年来由于烃燃料价格上涨，同时发达工业国家为保护环境，要求使用排放微量有害气体的洁净燃料

国务院总理温家宝在2004年6月30日主持召开国务院常务会议，讨论并原则通过《能源中长期发展规划纲要(2004～2020)》，核心是走中国特色的能源发展之路。温总理在国务院2004年8月24日举办的学习讲座会上，再次强调把节约和合理使用油气资源放在突出地位，保证油气资源的长期稳定供给和有效利用。

国民经济的发展，促进了城市公用基础设施的建设。城市燃气事业已日益成为国民经济发展带有全局性，先导性影响的基础产业，也是我国目前重点扶植及投入的产业。目前我国已有近500个大中城市建有燃气设施，尚有1000多个城市在管网燃气事业上几乎还是空白，有的城市管道燃气事业是在上个世纪七，八十年发展起来的，有的城市是以半水煤气，水煤气或工矿尾气作为供气的主要气源，不但热值较低，一氧化碳的含量往往超标，所以煤气的毒性较大一旦泄漏容易危及人的生命，由于其热值较低，一般均小于3000kcal/nm³，距离国家对城市管道燃气必须大于3500kcal/nm³，co≤20％(体积)的差距还很大，所以这些低热值，一氧化碳高含量的煤气不做改进，将面临被淘汰。

随着城市经济的发展，农村城市化的发展，城区的扩大及城市居民的日益增加，每年农转非全国将有1500万～2000万人口，所以对各城市的压力均较大，特别是燃气的产，供气量已远不能满足居民日常生活的需要。

其中，半水煤气。水煤气及工矿余气要在原生产设备的基础上提高热值，增加产量是不可能的。原有的符合供气要求的人工煤气，想增加煤气产量。按传统做法必须投入巨额资金来增添制气设备，经营建设单位往往承受不起。按单位热值计算生产成本，一般煤制气每1000kcal的生产成本在0.35元～0.5元，每户日均消耗热6500kcal/_户·日。按成本价为2.28元～3.25元/_户·日，每月68.4元～97.5元/_户·月。因原来各城市煤气是看作福利事业，政府每年要花大量的财政经费来补贴煤气事业，即产气越多，居民用气量越大，政府贴的也越多，而企业的效益也并未见好，所以有的城市实行居民限量使用，超量议价计费的办法(上海以前也曾实施过)一旦政府停止贴补，这些供气单位就难以生存，更谈不上发展了。

由于炼油副产品轻烃是逐年增加的，将从2003年的464万吨逐年增加到2020年的686万吨，如果全部用于城市燃气制作，可解决2400万户～3800万户居民的燃用，尚未包括石化乙烯工程的副产轻烃及天然气的凝析轻烃，所以混空轻烃掺混人工煤制气的增热扩容，混空轻烃还可替代天然气作为城市燃气的补充，备用及调峰燃气，前景看好，可解决原城市煤气供量始终落后人口发展的改扩建难题。

一.为了充分利用该城市的原有的制，供气系统，混空轻烃与煤气厂的煤制气混配，配制成符合原人工煤气标准的混合燃气，送入城市管网，燃烧特性符合原人工煤制气的，能适应原人工煤气定型燃具的正常燃烧；

二.改造城市中的半水煤气，水煤气或工矿余气，经混空轻烃掺混后可达到国家城市燃气标准的一个级别，所使用的燃器具可按标准生产与销售；

三.一旦天然气入市或有液化天然气供该市时，混空轻烃燃气不但可作为置换气，调峰气或备用气源。

混空轻烃燃气具如下几个优点：

一.混空轻烃燃气的主要原料轻烃是炼油厂，石化厂及天然气凝析的副产品，来源广，价格低，热值高；

二.混空轻烃燃气作为增热扩容的添加剂，掺混不能达标的半水煤气，水煤气及工矿余气等煤制气，可使混合燃气达到国家某一燃气的标准，混空轻烃掺混各种城市煤制气中，不但能增热扩容，混合燃气热值是原煤制气的1.4倍～1.9倍，扩容1.0倍～1.5倍，其燃烧特性符合国标，适应定型燃具的正常燃烧，混合燃气的一氧化碳含量也有所下降；

三.混空轻烃作为调峰气或备用燃气，其制备速度极快，从生产到全负荷只需几十分钟，而煤制气需要几天才能达到，所以混空轻烃特别适应事故应急气源；

四.混空气烃是低毒性，不易爆炸的安全型燃气，由于混合燃气的露点温度较低，所以气候环境的适应性较强；

五.混空轻烃燃气的制气工艺简单，设备造价低于液化石油气的设备造价，制气成本低，其单位热值的制气成本比原煤制气低25％～40％，燃气热值高，可靠性强，安全型的，适应管道输配。

一个城市或一个地区在使用气体燃料的初期，往往只有单一气源，日后由于该城市需气量的不断增长，调节热值的需要，调峰需要，非常规制气工艺的开发，混空轻烃及掺混各煤制气工艺的开发，可看作该城市出现的多气源的一种，混合燃气虽含有多种燃气和多种混配比例，但混配后的燃烧特性不变，能适应原有的燃器具。

我国地域辽阔，人口众多，即使发现较大或较多天然气，全国多气源共存的格局将长期存在。

据有关资料可知，我国2003年的石油消耗量为2.7亿吨，天然气300多亿立方米，到2020年预计石油需求4亿吨，天然气消费结构中，天然气发电，城市燃气增长最快，天然气在一次能源消费结构中，所占比例将有目前的3％增长到10％，也就是缺口还相当大同时作为炼油的副产品轻烃。按炼油量的1.72％计算，2003年已达到464万吨，而且价格较低，是液化石油气的70％～80％，公斤热值却比液化石油气高10％-15％，所以将混空轻烃燃气掺混到各种煤制气中，达到增热扩容是非常经济实惠与理想的，制作的混合燃气可达到低毒性，高热值，扩容1.0～2.5倍的城市燃气。所以如何把混空轻烃燃气转换成城市燃气一直是近年来探讨的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种改进的混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法，它可克服现有技术中煤制气成本过高、热值有限、毒性过高的一些不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法，其特征在于：所述的城市天然气的制作方法如下：a、将液态轻烃过滤、加压；b、在加热气化器内进行加热气化；c、将气化后的轻烃燃气与大气空气或加压空气在混合室内混合形成混空轻烃；d、混合轻烃经测氧仪测试后进入中间气柜储存；e、煤制气与混空轻烃在混合室混合后形成混合燃气；f、混合燃气经测氧仪检测后进入贮气柜；g、混合燃气经低压或中、低压二级输配进入用户终端。

本发明主要是利用分馏温度80℃以下的液态轻烃，经加热汽化后按比例混配空气再按比例混掺到各种煤制气中，起到增热扩容，降低一氧化碳体积含量，改良后的混合燃气均达到国家规定的人工煤气燃烧特性要求。

混合燃气具有以下优点：

1、从制气企业的销售亏损到盈利。前提是不增加用户的负担，逐年减少财政补贴，企业有相应的利润；

2、国家规定城市人工煤气CO的体积含量必须小于20％，而水煤气CO含量为34.4％，增热水煤气CO含量为30.9％，有的城市供应的人工煤气CO含量有时也会超标，由于CO毒性很大，泄露中毒事故时有发生，而改良型城市燃气的CO含量均小于20％，属较低毒性燃气；

3、可以利用原有的城市输配管网达到一定量扩容的目的，可大量节约输配大口烃管道的投资费用，因为改良型混合燃气的单位长度压力降是原城市煤气的75％左右，所以在原管网中可适量扩大供气量；

4、混合燃气的热值比原城市煤气高40％左右，产量扩大67％左右，总量增加130％。如原城市煤气的用户是10万户，增热扩容后的混合燃气可供23万户用；

5、混合燃气的相对比重均小于空气，一量泄露不易聚结，易扩散，所以燃爆的可能性小，安全性较好；

6、当天燃气入市时，也可按比例与改良燃气掺混使用，其燃烧特性不变，多气源燃气可互补、置换，符合城市燃气的供气多种化要求，由于居民燃用条件的改善，同时大气环境、厨房环境相应得到改善。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图

图2为本发明的又一工艺流程图

图3为本发明与水煤气混合后提升到5R燃气的性能参数表

图4为本发明与半水煤气混合后提升到5R燃气的性能参数表

图5为本发明与及增热水煤气混合后提升到5R燃气的性能参数表

图6为本发明与两段炉煤气混合后提升到5R燃气的性能参数表

图7为本发明与5R城市人工煤气混配后的性能参数表

图8为本发明与6R城市人工煤气混配后的性能参数表

图9为本发明与7R城市人工煤气混配后的性能参数表

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

一种混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法，其特征在于：所述的城市天然气的制作方法如下：a、将液态轻烃过滤、加压；b、在加热气化器内进行加热气化；c、将气化后的轻烃燃气与大气空气或加压空气在混合室内混合形成混空轻烃；d、混合轻烃经测氧仪测试后进入中间气柜储存；e、煤制气与混空轻烃在混合室混合后形成混合燃气；f、混合燃气经测氧仪检测后进入贮气柜；g、混合燃气经低压或中、低压二级输配进入用户终端。其中混合燃气是由1.6-10％的轻烃燃气、4-36％的空气和55-94.4％的煤制气混合而成。

一种混空轻烃燃气掺混煤制气的制作城市混合燃气的方法，其特征在于：所述的城市天然气的制作方法如下：a、将液态轻烃经200目滤网过滤，其中混空以引射混配的液态轻烃加压≥3kg/cm²，混空以等压混配的液态轻烃加压≥0.8kg/cm²；b、在加热气化器内将液态轻烃加热气化，其中引射混空的轻烃加热汽化温度为≥110℃，等压混空的轻烃加热汽化温度为≥80℃；c、将气化后的轻烃燃气与大气空气或压缩空气在混合室内进行混合型成混空轻烃燃气；d、混空轻烃燃气经测氧仪测试后进入中间贮气柜储存；e、将天然气、煤制气与混空轻烃燃气混合后，经测氧仪检测含氧量合格后进入总贮气柜；f、上述混合燃气经低压或中、低压二级输配进入用户终端。其中混合燃气是由4.8-34％的天然气、8-31.8％的大气空气、1.6-8％的轻烃燃气及50-70.6％的煤制气混合而成。

上述工艺过程中经测氧仪测试的氧气含量需达到0.5-10％。液态轻烃为以下物质的一种或两种以上的混合物：石油化工的副液轻烃、石化的裂解轻烃或石油天然气的凝析轻烃。

输配压力融合城市管网压力等级，管网输配的低压指小于或等于500mmH₂O-0.1MPa压力；在实施中，组成的混合燃气的可燃气体的体积含量均大于该燃气爆炸极限上限的1.7倍以上，所以远离爆炸危险性；混合燃气在0.1Mpa输配压力下的露点温度为负8℃，由于城市输配管网均在冻土层以下，故本发明的城市混合型燃气的地域适应性强。

增热扩容添加剂，混空轻烃每1000Kcal的生产成本小于0.24元，是原煤制气的48～70％，用户使用的月费也可有较大幅度的下降，制气成本的下降，产量的增加，用户数量的增加，企业运行成本的下降，可做到多方得益，城市的多种气源，带来了能源的安全性的增加。

实施例1

某城市原有人工煤气5R标准的管网煤气用户10万户，随着近年城区的扩大，人口的增多，原人工煤气生产量已不能满足新增用户，只能维持原用户的供气。估计5年后将发展到20万户，选择轻烃混空掺混人工煤气增热扩容，不但能满足5年后20万户的供气，就目前情况可根据管网扩建的速度逐步扩大供气量。液态轻烃经200目滤网过滤，加压至1.2kg/cm²；在加热气化器内将液态轻烃加热气化成大于等于0.6kg/cm²；流量计量以轻烃燃气1份混配4份空气，即1∶4混配在混合室内等压混配，其O₂含量为17.2％，混空轻烃燃气经测氧仪检测合格后进入贮气柜贮存；由于发展用户是分步实施的，可按下面几个阶段进行：

用户量发展到11.5万户时，(即新增用户1.5万户)人工煤气92％掺混8％的混空轻烃(其中轻烃1.6％，空气6.4％)，增热后的热值从3780Kcal/nm³增到4084Kcal/nm³，产量增加8.7％，总量增至117.4％；

用户发展到12.5万户时，人工煤气88％掺混12％的混空轻烃(其中2.4％轻烃，9.6％空气)热值增至4235Kcal/nm³，产量增加13.6％，总量增至127.3％；

用户发展到13.5万时，人工煤气84％掺混16％的混空轻烃(其中3.2％轻烃，12.8％空气)，热值增至4388Kcal/nm³，产量增加19％，总量增至138.5％；

用户发展到15万户时，人工煤气80％掺混20％的混空轻烃(其中48％轻烃，16％空气)，热值增至4540Kcal/nm³，产量增加25％，总量增到150.11％；

用户发展到16万户时，人工煤气76％掺混24％的混空轻烃(其中4.8％轻烃，19.2％空气)，热值增到4692Kcal/nm³，产量增加31.6％，总量增至163.33％；

用户增加到17.5万户时，人工煤气掺混28％的混空轻烃(其中5.6％轻烃，22.4％空气)，热值增至4844Kcal/nm³，产量增加38.9％，总量增到177.93％；

用户发展到19万户时，人工煤气68％掺混32％的混空轻烃(其中6.4％轻烃，25.6％空气)，热值增至4995Kcal/nm³，产量增加47％，总量增到194.25％；

用户发展到20万户时，人工煤气64％掺混36％的混空轻烃(其中7.2％轻烃，28.8％空气)，热值增至5147Kcal/nm³，产量增加56.3％，总量增至212.5％。

由于季节性差异，用户生活改善，节假日，用气量增加时，采用人工煤气60％掺混40％轻烃(其中8％轻烃，32％空气)，热值增至5300Kcal/nm³，产量增加67％，总量增至233.63％，即还余最大耗量的16.8％，要作备用或调峰用，也可适当发展燃气空调，降低城市供电压力。

上述所有各档的混合燃气均符合原人工煤气5R的燃烧特性，一氧化碳的含量逐步下降，从17.9％下降到10.74％，可燃气含量与爆炸极限上限之比，从原人工煤气的1.87倍，增至1.95倍。

由于混空轻烃从制备到全负荷生产只需几十分钟，所以生产调度相当灵活，轻烃是炼油厂的副产品，价格便宜，所组成的混合燃气单位热值价格下降，即生产成本下降，用户实惠，企业可望扭亏为盈，轻烃混合燃气掺混人工煤气，最大限度地突出了其灵活性、可变性、经济性、安全性、实用性。(可参见图7)

实施例2

某城市原有水煤气作为城市的主要气源，八十年代建成，有三台直径为2.26米的水煤气发生炉，二用一备，日产6万m³水煤气，热值2800Kcal/nm³，由于当时国家对煤制气的热值要求不严，只要能使城区内2万多户的居民用上煤气就好，随着改革开放，地方经济的发展，农村城市化建设以来，城市扩建用户增至5万户，2008年城区将超过8万户。

如果重新规划市政燃气工程，预算制气厂的投资就要超过六千万元人民币，天然气近期不可能进入。

将液态轻烃经200目滤网过滤，其中混空以引射混配的液态轻烃加压4kg/cm²，在加热气化器内将液态轻烃加热气化，温度为120℃，再将80℃以下气化后的轻烃燃气10％与大气空气35％在混合室内进行混合型成混空轻烃燃气，混空轻烃燃气经测氧仪测试后进入中间贮气柜储存，将55％水煤气与混空轻烃燃气混合后，经测氧仪检测含氧量合格后进入总贮气柜，最后上述混合燃气经低压或中、低压二级输配进入用户终端。

组合燃气的热值从原2800Kcal/nm³提高到5330Kcal/nm³，混合燃气的产量增至10.9万m³/日。最大日供用户可达9万户，不但满足近期5万户使用，到2008年的制、供气尚有余量，而制气厂新增设备的总价不超过800万元，制气成本从每1000Kcal/nm³的0.43元，降到0.26元，供气价降低45％左右，用户每月的83元/月。户燃费，降到48元/月，以后再也不要政府的财政补贴，制供气企业尚有盈利。

随着天然气生产的大规模开发，将来离天然气源较远的城市，随着生产技术及设备的改进，可采用液化天然气，作为城市的补充气源。50％水煤气混35％天然气及15％空气组成的混合燃气，热值4780Kcal/nm³，日产12万m³；由于目前的技术条件制约了液化天然气的发展，所以用混空天然气掺混水煤气的成本费用会超过混空轻烃掺混水煤气的费用。

输配计算，由于该城区原主管直径500MM，发展到8万户时，根据城区规划，距制气厂最远的小区为6.5KM。

计算单位长度压力降为1.186mmH₂O/m，输配压力为0.1Mpa，进小区调压房的压力大于等于500mmH₂O。(10000mmH₂O-500mmH₂O)÷1.186mmH₂O/m＝8.01KM，大于6.5KM，所以原主管网可以利用。

实施例3

某县城有居民10万户，城区无管网煤气，居民主要靠石油气及煤碳作为炊事用燃。离县城5公里地有一家化肥厂，生产氮肥用的两段炉增热水煤气，产生的尾气除一部分作为锅炉燃料外其余全部释放，经过改造结果如下：两段炉下吹煤气5万M³/日，作为氮肥厂的原料气，产生1.5万M³的释放气回收进贮气柜，上吹部份的煤气全部作管道煤气，每天可得11.39万M³，热值3140Kcal/nm³只能供5万户左右的居民用燃，由于W17.2MJ/m³，CP86.48。于5R燃气的W21.1～24.3MJ/m³。CP55～96的范围相差较远。

将液态轻烃经200目滤网过滤，其中混空以等压混配的液态轻烃加压1kg/cm²；在加热气化器内将液态轻烃加热气化，其中加热汽化温度为100℃；将气化后的8％轻烃燃气与32％大气空气进行混合型成混空轻烃燃气；混空轻烃燃气经测氧仪测试后进入中间贮气柜储存；将60％两段炉煤气与混空轻烃燃气混合后，经测氧仪检测含氧量合格后进入总贮气柜；上述混合燃气经低压输配进入用户终端。组成18.98万m³/日的热值4910Kcal/nm³，不但能使该县城的10万户居民全部可用上管网燃气，尚有40％的余量可供该城的其它事业的发展之用，混合燃气的W22.24MJ/m³，CP60符合5R城市人工煤气的燃烧特性，燃具可标准化生产及销售。(可见图5)

实施例4

某县城的老城区内1.5万户已经用上以该城一家化肥厂的工矿余气作为管道煤气，根据城区的规划，数年后发展到6万户的规模，分四个阶段，4万户、4.5万户、5万户、6万户。

而化肥厂经挖潜最多只能供2万户居民使用煤气，也就是按户均日耗热6500Kcal/户。日计算，工矿余气为3100Kcal/nm³，即日最大供量为4.2万m³/日。采用轻烃混空燃气掺混煤制气的做法，也分四个阶段来实施。

第一阶段：70％煤制气+6％轻烃+24％空气，产生混合燃气6万m³/日。热值：4472Kcal/nm³。根据户均日耗6500Kcal/户·日计算，可供4万户居民使用；

第二阶段：65％煤制气+7％轻烃+28％空气，产生混合燃气6.46万m³/日。热值：4694Kcal/nm³。根据户均日耗6500Kcal/户·日计算，可供4.66万户居民使用；

第三阶段：60％煤制气+8％轻烃+32％空气，产生混合燃气7万m³/日。热值：4915Kcal/nm³。根据户均日耗6500Kcal/户·日计算，可供5.29万户居民使用；

第四阶段：55％煤制气+9％轻烃+36％空气，产生混合燃气7.64万m³/日。热值：5137Kcal/nm³。根据户均日耗6500Kcal/户·日计算，可供6.04万户居民使用。

参见图4，从序号1～4，也是本实例的四个制气阶段，四种混合燃气的华白指数W及燃烧势CP均符合5R燃气标准。

本发明是将混空轻烃燃气按比例掺混到原城市人工煤气或尚未被利用作为管道煤气的工矿余气或其他煤制气，组成的混合燃气符合国家燃气规范的某一类的燃气标准，并符合其燃烧特性；天然气一旦入市，同样可用掺混的方法组成混合燃气，也能保持原气种的燃烧特性，可掺混，置换，还可使该城市成为具有多种气源的城市，在某种气源发生供应故障时，不致影响该城市的燃气供应。