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【摘要】每一标准立方米或每一公斤不同组分的天然气所释放能量是不一样的。本文详细介绍了采用精度较高的实际气体BWRS状态方程进行多组分实际气体(天然气)的发热量数值计算方法,过程以及程序编制;精确地计算出不同温度和压力的状态下,天然气密度、压缩因子和发热量等物性参数。通过计算实例验证,表明所采用的数学模型和数值计算方法是可靠的,计算精度高,计算范围广。
【关键词】天然气物性参数?BWRS方程?发热量
1 概述
不同气田的天然气组分有区别,就是同一个气田不同气层或同一气层不同开采时期所采出的天然气,其组分也是不同的。将它们作为能源使用,每一标准立方米或每一公斤不同组分的天然气所释放能量是不一样的。当今现实是世界面临能源危机,而企业要严密的科学管理,采用天然气能量计量较标准体积流量计量或质量流量计量将会使天然气交接计量更为合理,更为科学。在企业内部采用能量计量可充分利用能量计量可充分利用能源,挖掘生产潜力。预计不久的将来它便为人们所接受。
目前国际上使用的热值测量基于不同的测量技术,它大致可分为直接测量和间接测量两种。直接测量是使用一种可记录式的气体热量计。
直接测量是比较复杂和困难的,因此经常采用气相色谱分析天然气组分而进行间接测量天然气热值。它可以是在线,也可以是离线。气相色谱仪可以分離和测量出天然气中单一或复合组分的值,这是通过将检测信号与组分已经明确并经过检定的标准气体信号进行比较和计算而得到。根据天然气的组分值和其它一些物理特性便可计算出热值来。
但是,有许多输气管网没有条件进行直接测量或是间接测量,但同时我们需要知道输气管网的物性参数和热量值,因此开展没有配置在线色谱仪的计量站点天然气发热量等物性参数(密度和相对密度)随环境温度和压力等因素变化影响规律研究,用状态重构,高等工程热力学等技术建立数学模型是十分重要和必要的。
(式7)
6 实际天然气的燃烧热值的计算方法
1m3天然气完全燃烧所放出的热量称为燃烧热值,单位为kJ/ m3。天然气的燃烧热值包括高热值和低热值。高热值是指压力为101.325kpa,温度在25℃,燃烧所生成的水蒸气完全冷凝成水。低热值是指天然气初始温度与燃烧后所生成产物的温度相同,燃烧生成的水蒸气保持气相。
在实际燃烧中,烟气排放温度均比水蒸气冷凝温度高得多,水蒸气并没有冷凝,其冷凝潜热得不到利用。所以在工程计算中,一般采用高热值。
理想发热值
8 结论
因此用状态重构,高等工程热力学和流体力学等技术建立物理和数学模型,利用计算精度较高的实际气体BWRS状态方程作为基础编制了相应的计算程序,精确地计算出天然气密度、压缩因子和发热量等物性参数。在此基础上,通过分析、实例计算和比较得出结论,文中所采用的数学模型和数值方法是可靠的,应用BWRS方程计算天然气物性参数和相平衡参数,其计算精度高,适用范围广。
参考文献
[1] 天然气能量计量探讨.天然气与石油,1998:15-35
[2] 姚光镇. 输气管道设计与管理. 东营:石油大学出版社,1991
【关键词】天然气物性参数?BWRS方程?发热量
1 概述
不同气田的天然气组分有区别,就是同一个气田不同气层或同一气层不同开采时期所采出的天然气,其组分也是不同的。将它们作为能源使用,每一标准立方米或每一公斤不同组分的天然气所释放能量是不一样的。当今现实是世界面临能源危机,而企业要严密的科学管理,采用天然气能量计量较标准体积流量计量或质量流量计量将会使天然气交接计量更为合理,更为科学。在企业内部采用能量计量可充分利用能量计量可充分利用能源,挖掘生产潜力。预计不久的将来它便为人们所接受。
目前国际上使用的热值测量基于不同的测量技术,它大致可分为直接测量和间接测量两种。直接测量是使用一种可记录式的气体热量计。
直接测量是比较复杂和困难的,因此经常采用气相色谱分析天然气组分而进行间接测量天然气热值。它可以是在线,也可以是离线。气相色谱仪可以分離和测量出天然气中单一或复合组分的值,这是通过将检测信号与组分已经明确并经过检定的标准气体信号进行比较和计算而得到。根据天然气的组分值和其它一些物理特性便可计算出热值来。
但是,有许多输气管网没有条件进行直接测量或是间接测量,但同时我们需要知道输气管网的物性参数和热量值,因此开展没有配置在线色谱仪的计量站点天然气发热量等物性参数(密度和相对密度)随环境温度和压力等因素变化影响规律研究,用状态重构,高等工程热力学等技术建立数学模型是十分重要和必要的。
(式7)
6 实际天然气的燃烧热值的计算方法
1m3天然气完全燃烧所放出的热量称为燃烧热值,单位为kJ/ m3。天然气的燃烧热值包括高热值和低热值。高热值是指压力为101.325kpa,温度在25℃,燃烧所生成的水蒸气完全冷凝成水。低热值是指天然气初始温度与燃烧后所生成产物的温度相同,燃烧生成的水蒸气保持气相。
在实际燃烧中,烟气排放温度均比水蒸气冷凝温度高得多,水蒸气并没有冷凝,其冷凝潜热得不到利用。所以在工程计算中,一般采用高热值。
理想发热值
8 结论
因此用状态重构,高等工程热力学和流体力学等技术建立物理和数学模型,利用计算精度较高的实际气体BWRS状态方程作为基础编制了相应的计算程序,精确地计算出天然气密度、压缩因子和发热量等物性参数。在此基础上,通过分析、实例计算和比较得出结论,文中所采用的数学模型和数值方法是可靠的,应用BWRS方程计算天然气物性参数和相平衡参数,其计算精度高,适用范围广。
参考文献
[1] 天然气能量计量探讨.天然气与石油,1998:15-35
[2] 姚光镇. 输气管道设计与管理. 东营:石油大学出版社,1991