摘　要：将湿煤气看作理想气体混合物，且水蒸气处于饱和状态时，推导出湿煤气输送过程中水蒸气理论凝结量的计算公式。

关键词：湿煤气  水蒸气凝结量  含湿量

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　湿煤气性质的分析

湿煤气能否看成理想气体混合物直接影响后续计算的正确性，因此首先要对湿煤气性质进行分析。湿煤气由于煤气和水蒸气组成，如果干煤气和水蒸气可看做理想气体，则湿煤气即为理想气体。

我公司桥东煤气储配站的人工煤气来自邢台旭阳焦化有限公司，经过脱萘、脱硫净化处理后，主要组成见表l。经站区流量计计量，进入管网，输送至用户，日均供气量为17×10⁴m³／d左右，用气高峰期可达24×10⁴m³／d。主干管采用DN 600mm的螺旋焊缝钢管，长度约l0km，管网运行压力为30～70kPa。在计量处测人工煤气温度，经统计，湿煤气的温度不超过50℃，处于水饱和状态。表2为0～80℃的饱和水蒸气压缩因子值^[1]。由表2可知，当温度不超过80℃，水蒸气的饱和蒸气压很低，饱和水蒸气压缩因子与l的偏差小于1％，趋于理想气体性质。

理想气体的压缩因子值等于l，实际气体压缩因子值趋于1时，性质趋于理想气体^[1]。表3是某公司人工煤气的压缩因子值^[1]，我公司人工煤气的组成与该公司人工煤气组成差别不大，可参考表3，其压缩因子值与理想气体压缩因子偏差小于1％。因此，在732kPa以下，干煤气可看成是理想气体。

由以上分析可知，干煤气和水蒸气都可看做理想气体，因此湿煤气可看成理想气体混合物。

2　湿煤气输送中凝结水量的计算

①站区计量处湿煤气饱和水量(含湿量)的计算

干煤气的分压为：

Pc＝Pd+Pb-Pv    　　　　　　　　　　　　 (1)

式中Pc——干煤气绝对压力，Pa

Pd——当地绝对大气压力，Pa

Pb——计量处湿煤气压力，Pa

Pv——计量处湿煤气温度对应的饱和水蒸气绝对压力，Pa

湿煤气含湿量^[2]为：

或：

式中dq——计量处湿煤气中单位质量干煤气所对应的水蒸气质量，kg／kg

mv——水蒸气质量，kg

mc——干煤气质量，kg

rv——水蒸气密度，kg/m³

rc——干煤气密度，kg／m³

根据理想气体状态方程，对于水蒸气有：

pvVv＝nvRT    　 　　　　　　　　　    (4)

式中Vv——水蒸气的体积，m³

nv——水蒸气的物质的量，mol

R——摩尔气体常数，j／(mol·K)，取8.314(J／mol·K)

T——气体的温度，K

对于干煤气有：

pcVc＝ncRT    　　　　　　　　　　     (5)

式中Vc——干煤气的体积，m³

nc——干煤气的物质的量，mol

水蒸气与干煤气的密度关系为：

式中Mv——水蒸气的摩尔质量，g/mol

Mc——干煤气的摩尔质量，g/mol

由式(1)、(3)、(6)得

式中dq,v——站区计量处湿煤气中单位质量干煤气对应饱和水蒸气含量，kg/kg

②管网末端凝水缸处湿煤气饱和水量的计算

根据站区计量处湿煤气中饱和水量的计算公式(7)，同理得到管网末端凝水缸处湿煤气饱和水量的计算公式：

式中dq,h——管网末端凝水缸处单位质量干煤气对应的饱和水蒸气质量，kg／kg

Pv,h——管网末端凝水缸处湿煤气温度对应的饱和水蒸气绝对压力，Pa

Pb,h——管网末端凝水缸处湿煤气压力，Pa

③水蒸气理论凝结量的计算

式(7)—式(8)得：

式中d——输送单位质量干煤气所对应的水蒸气理论凝结量，kg／kg

3　结论

湿煤气作为理想气体混合物，且水蒸气以饱和状态存在时，湿煤气输送过程中水蒸气理论凝结量为储配站站区计量处煤气饱和含湿量与管网末端凝水缸处煤气饱和含湿量之差。

参考文献：

[1]褚菲，王福利，王小刚，等．CCPP湿煤气热力学性质分析和简捷计算方法[J]．东北大学学报：自然科学版，2012，33(6)：761-764．

[2]朱明善，刘颖，林兆庄，等．工程热力学[M]．北京：清华大学出版社，1998：309-313．

本文作者：孙立卢  李勇慧  邓俊杰

作者单位：邢台燃气有限责任公司