摘　要：將濕煤氣看作理想氣體混合物，且水蒸氣處于飽和狀態時，推導出濕煤氣輸送過程中水蒸氣理論凝結量的計算公式。

關鍵詞：濕煤氣  水蒸氣凝結量  含濕量

Calculation of Theoretical Amount of Water Vapor Condensation during Transportation of Wet Coal Gas

Abstract：when wet coal gas is considered as ideal gas mixture and water vapor is in saturated state，the formula of theoretical amount of water vapor condensation during transportation of wet coal gas is deduced.

Key words：wet coal gas; amount of water vapor condensation; humidity content

1　濕煤氣性質的分析

濕煤氣能否看成理想氣體混合物直接影響后續計算的正確性，因此首先要對濕煤氣性質進行分析。濕煤氣由于煤氣和水蒸氣組成，如果干煤氣和水蒸氣可看做理想氣體，則濕煤氣即為理想氣體。

我公司橋東煤氣儲配站的人工煤氣來自邢臺旭陽焦化有限公司，經過脫萘、脫硫凈化處理后，主要組成見表l。經站區流量計計量，進入管網，輸送至用戶，日均供氣量為17×10⁴m³／d左右，用氣高峰期可達24×10⁴m³／d。主干管采用DN 600mm的螺旋焊縫鋼管，長度約l0km，管網運行壓力為30～70kPa。在計量處測人工煤氣溫度，經統計，濕煤氣的溫度不超過50℃，處于水飽和狀態。表2為0～80℃的飽和水蒸氣壓縮因子值^[1]。由表2可知，當溫度不超過80℃，水蒸氣的飽和蒸氣壓很低，飽和水蒸氣壓縮因子與l的偏差小于1％，趨于理想氣體性質。

理想氣體的壓縮因子值等于l，實際氣體壓縮因子值趨于1時，性質趨于理想氣體^[1]。表3是某公司人工煤氣的壓縮因子值^[1]，我公司人工煤氣的組成與該公司人工煤氣組成差別不大，可參考表3，其壓縮因子值與理想氣體壓縮因子偏差小于1％。因此，在732kPa以下，干煤氣可看成是理想氣體。

由以上分析可知，干煤氣和水蒸氣都可看做理想氣體，因此濕煤氣可看成理想氣體混合物。

2　濕煤氣輸送中凝結水量的計算

①站區計量處濕煤氣飽和水量(含濕量)的計算

干煤氣的分壓為：

Pc＝Pd+Pb-Pv    　　　　　　　　　　　　 (1)

式中Pc——干煤氣絕對壓力，Pa

Pd——當地絕對大氣壓力，Pa

Pb——計量處濕煤氣壓力，Pa

Pv——計量處濕煤氣溫度對應的飽和水蒸氣絕對壓力，Pa

濕煤氣含濕量^[2]為：

或：

式中dq——計量處濕煤氣中單位質量干煤氣所對應的水蒸氣質量，kg／kg

mv——水蒸氣質量，kg

mc——干煤氣質量，kg

rv——水蒸氣密度，kg/m³

rc——干煤氣密度，kg／m³

根據理想氣體狀態方程，對于水蒸氣有：

pvVv＝nvRT    　 　　　　　　　　　    (4)

式中Vv——水蒸氣的體積，m³

nv——水蒸氣的物質的量，mol

R——摩爾氣體常數，j／(mol·K)，取8.314(J／mol·K)

T——氣體的溫度，K

對于干煤氣有：

pcVc＝ncRT    　　　　　　　　　　     (5)

式中Vc——干煤氣的體積，m³

nc——干煤氣的物質的量，mol

水蒸氣與干煤氣的密度關系為：

式中Mv——水蒸氣的摩爾質量，g/mol

Mc——干煤氣的摩爾質量，g/mol

由式(1)、(3)、(6)得

式中dq,v——站區計量處濕煤氣中單位質量干煤氣對應飽和水蒸氣含量，kg/kg

②管網末端凝水缸處濕煤氣飽和水量的計算

根據站區計量處濕煤氣中飽和水量的計算公式(7)，同理得到管網末端凝水缸處濕煤氣飽和水量的計算公式：

式中dq,h——管網末端凝水缸處單位質量干煤氣對應的飽和水蒸氣質量，kg／kg

Pv,h——管網末端凝水缸處濕煤氣溫度對應的飽和水蒸氣絕對壓力，Pa

Pb,h——管網末端凝水缸處濕煤氣壓力，Pa

③水蒸氣理論凝結量的計算

式(7)—式(8)得：

式中d——輸送單位質量干煤氣所對應的水蒸氣理論凝結量，kg／kg

3　結論

濕煤氣作為理想氣體混合物，且水蒸氣以飽和狀態存在時，濕煤氣輸送過程中水蒸氣理論凝結量為儲配站站區計量處煤氣飽和含濕量與管網末端凝水缸處煤氣飽和含濕量之差。

參考文獻：

[1]褚菲，王福利，王小剛，等．CCPP濕煤氣熱力學性質分析和簡捷計算方法[J]．東北大學學報：自然科學版，2012，33(6)：761-764．

[2]朱明善，劉穎，林兆莊，等．工程熱力學[M]．北京：清華大學出版社，1998：309-313．

本文作者：孫立盧  李勇慧  鄧俊杰

作者單位：邢臺燃氣有限責任公司