城镇燃气管道安全运行与维护指南

城镇燃气习惯上按其成因的不同主要分为天然气、人工燃气、液化石油气和沼气等类型。不同类别燃气的组分、热值和燃烧特性等也各异。从应用的角度，如果以热值和燃烧特性作为特征对燃气进行适当的分类，使用户可以按不同的需求选择燃气类别，这对提高各类燃气的能源价值是十分有益的。

国际煤气工业联盟曾于1967年第十届国际煤气工业会议推荐将燃气分为三类，每类又分为几组：

第一类为人工燃气，华白指数为23.865～31.401MJ/m³（5700～7500kcal/m³）。它又分为三组：

A组 一般指煤制气、水煤气等热值较低的燃气（即贫煤气）或石油气与空气或贫煤气的混合气体，华白指数为23.865～28.052MJ/m³（5700～6700kcal/m³），燃烧势大于60。

B组（焦炉气）华白指数为23.865～25.958MJ/m³（5700～6200kcal/m³），燃烧势大于60。

C组（空气与液化石油气或其他石油气的混合体）华白指数为24.283～27.214MJ/m³（5800～6500kcal/m³），燃烧势小于60。

第二类是天然气，华白指数为41.449～57.778MJ/m³（9900～13800kcal/m³）。

国际煤气工业联盟于1970年第十一届国际煤气工业会议修改了第二类燃气的分级，将其分为两组：

H组，华白指数较高的天然气，华白指数为48.148～57.987MJ/m³（11500～13850kcal/m³）。

L组，华白指数较低的天然气，华白指数为41.282～47.311MJ/m³（9860～11300kcal/m³）。

第三类是液化石油气，华白指数为77.456～92.424MJ/m³（18500～22075kcal/m³）。此类燃气虽然从规定上没有分组，但实际中人们将它们分为两组。

商业丁烷：以丁烷为主的混合气体；

商业丙烷：以丙烷为主的混合气体。

华白数W是一项控制燃具热负荷状况的指数，即发热指数，按下式计算：

式中 W——华白数[MJ/m³(kcal/m³)]；

Q_h——燃气高热值[MJ/m³(kcal/m³)]，（华白数按燃气高热值计算）；

d——燃气相对密度（空气相对密度为1）。

燃烧势CP是燃烧速度指数。按下式计算：

式中 CP——燃烧势；(www.xing528.com)

H₂——燃气中氢含量（体积分数）；

C_mH_n——燃气中除甲烷以外的碳氢化合物含量（体积分数）；

CO——燃气中一氧化碳含量（体积分数）；

CH₄——燃气中甲烷含量（体积分数）；

d——燃气相对密度（空气相对密度为1）；

K——燃气中氧含量修正系数；

O₂——燃气中氧含量（体积分数）。

随着社会的发展，气体燃料的应用领域不断扩大，掺混气的应用也拓宽了城镇燃气类型的多样化。这样，便增加了用户从多种气源中合理地选择气源或更换气源的机会，与此同时也产生了燃具对不同性质气源的适应性问题。

民用燃具都是按一定的燃气组分设计的，也就是说燃具对燃气组分变化的适应范围有着一定的限度。对已定的燃具来说，当燃气组分发生变化时，燃气的热值、密度和燃烧特性等也将随着改变，当其变化超过燃具的适应范围时，用户使用的燃具内的燃烧器便会反映出热负荷、一次空气系数、燃烧稳定性、火焰结构、烟气中一氧化碳含量等燃烧工况的改变，致使用户不能安全和经济地用气。

当城镇更换气源时遇有这种情况，使大范围的用户不得不更换燃具，这在技术上和经济上都是不可取的；然而，如果燃具对某种拟置换的气源有较好的适应性，使燃具仍可保持良好的燃烧效果，则可认为该气源对原气源具有互换性。例如，现行国家标准GB/T 13611—2006《城市燃气分类和基本特性》（见表1-2a）规定的6T为液化石油气混空气，其燃烧特性接近天然气。可见，在燃具不能适应拟置换的气源时，着手解决燃气的互换性是一条较好的途径。燃气的互换已成为城镇供气气源质量要求的一项指标。

不同类别的城镇燃气是否能形成互换是一个关键问题，各类城镇燃气，其内在的共性为，它们都是由可燃气体和惰性气体组成的，其主要成分不外乎如H₂、CH₄、N₂、C₃H₆、C₃H₈、C₄H₁₀和空气；而引起燃气间性质差异的因素，则是因为它们所含组分的比例不同，其热值和燃烧特性等也随之不同。这就是说，如果改变燃气各组分间的比例关系，使其热值和燃烧特性在预想值的波动范围之内，它们之间便具有互换性。

如何判定两种燃气是否可以互换，希望有一个公式来加以计算，但由于影响燃气互换性的因素十分复杂，因此迄今为止尚不能从理论上推导出一个计算燃气互换指数的经验公式和图表，燃气互换指数只有通过实验手段来确定。目前民用燃具的品种繁多，但绝大多数都使用产生本生火焰的大气式燃烧器。因此，研究燃气的互换性和燃具适应性问题，就集中在燃气性质对本生火焰结构的影响，以及大气式燃烧器如何适应燃气性质改变的问题。一些国家在大量实验数据的基础上，总结出几种燃气互换指数的计算公式和图表，但由于各国对燃气互换性的要求不同，所进行的实验对象和深广程度也不同，因此各国所采取的燃气互换指数的计算公式和图表也不同。

根据我国的气源和居民用气情况，我国采取以燃气的燃烧特性指数，其中包括华白数W（发热指数）和燃烧势CP（燃烧速度指数）作为燃气互换指数，用以判定两种燃气是否可以互换的依据。

燃气的性质、燃具对燃气的适应性和燃气的互换性实质上均与燃气的组分有关。为提高燃气的标准化水平，遵循统一的燃气互换性指数，保证燃气用具在其适应的范围内工作，便于用户对各种不同燃具的选用和维修以及燃气用具产品的国内外流通，GB/T 13611—2006《城市燃气分类和基本特性》，表1-2a按我国城镇用气特点以不同的燃气组分、与其相应的燃烧特性指数以及应控制的波动范围等三种因素构成燃气分类的基准气和界限气，并依此分别对天然气、人工煤气和液化石油气三种基本燃气气源进行进一步分类。也就是说燃气分类的技术要求为：城镇燃气应按燃气类别及其燃烧特性指数（华白数W和燃烧势CP）分类，并应控制其波动范围，表1-2a中所列华白数的范围是指GB/T13611—2006规定的最大允许波动范围。但作为商品天然气供给作城镇燃气时，应适当留有余地。以常见的天然气10T和12T作为城镇燃气商品气时，表1-2b可作为确定商品天然气华白数波动范围的参考。另外，天然气10T和12T（相当于国际煤气工业联盟标准的L类和H类），其成分主要由甲烷和少量惰性气体组成，燃烧特性比较类似，一般可用单一参数（华白数）判定其互换性。

表1-2a 城市燃气的分类（干，0℃，101.3kPa）

表1-2b 10T和12T天然气华白数波动范围（单位：MJ/m³）

GB/T 13611适用于供城镇作燃料使用的各种燃气的分类，要求各地供应的城镇燃气（应按基准气分类）的热值和组分应相对稳定，偏离基准气的波动范围不应超过燃气用具适应性的允许范围，也就是要符合城镇燃气互换的要求。对于城镇供气的主气源必须对基准气具有互换性。

GB/T 13611所表达的分类指标是数据化的，不仅提高了燃气的标准化水平，规范并统一了各类燃气互换性指数，而且对于提高燃气管道运行系统的安全性是很有意义的。