家用燃气基础知识
家庭烧火做饭离不开燃料,城市中没有柴草秸秆,而煤炭(包括蜂窝煤)、煤油也渐渐被淘汰,现代家庭生活已普遍使用价廉而清洁的燃气。
许多人都使用过燃气,但未必了解燃气的相关知识,我就曾经把管道用燃气灶接在液化气罐上使用,看着黄黄的火焰和被熏黑的锅而大惑不解。最近新换了一种工作,与燃气器具有关,就查了一些相关资料,感到有一些应是常识性的内容,也就现学现卖,整理并发表出来。
一、家用燃气的分类:
1. 煤制气:
过去城市的管道气基本为煤制气,是一种人工燃气,主要成分为氢气(约40%--50%)和一氧化碳(约10%--20%)、甲烷,还有不可燃的二氧化碳和氮气等,燃烧速度快、火焰稳定。
煤制气是把煤炭隔绝空气加热(干馏)或加入空气、水蒸汽燃烧而获得,把固体的煤炭变成了方便管道运输的气体,比直接燃烧煤炭要方便,但其中含有能危及生命的一氧化碳,还有较多的焦油、苯、萘等容易堵塞管道的物质。
也有一些城市用重油裂解的方式制作人工燃气,一般称为油制气,品质比煤制气好,而且一氧化碳含量低,更安全,一般在远离煤矿而油运输方便的南方一些城市使用。
2. 液化气:
是液化石油气(LPG: Liquefied Petroleum Gas)的简称,主要成分为丙烷、丁烷、丁烯、丙烯等分子中有3到4个碳原子的烃类,常温下为气体,加压或冷却时变为液体,一般是放到罐或钢瓶中运输,虽也可管道运输,但因易于液化,只适于冬天温暖的南方城市管道使用。
LPG主要是油田开采时的伴生气(油田气)或炼油厂、石油化工厂加工中的副产品(炼厂气),油田气分离后产生丙烷、丁烷等气体,可在低温、常压下储存和运输,打火机常灌装的就是丁烷。炼厂气中一般含有少量残液,冬天时钢瓶中残液会更明显,这些实际上是分子中有5个以上的碳原子的烃类,常温下不易气化,但也是可燃物,而且还会溶解一些易燃气体,倾倒残液很危险。
LPG密度大于空气,不易扩散开而容易积存在低洼处,且容易形成爆炸性混合物,爆炸事故率较高。
3. 天然气:
主要成分是甲烷,含有一定量的乙烷,含硫等污染大气的物质少,燃烧后二氧化碳的含量也少,是最优质的燃气。
天然气主要是气田开采或石油伴生气,煤炭开采时的瓦斯气、沼气也属此类。我国的西气东输工程就是用管道运输天然气,沿线的很多城市都会逐渐用上这种优质气。天然气在常压下冷却到-162度则变为液态,称液化天然气(LNG: Liquefied Natural Gas),体积缩小到1/600,可用船或汽车来运输,沿海一些城市已建成专用LNG码头,主要是从国外进口LNG。
也有的城市将液化气与空气混合使用,称为空混气或代天然气,特性类似天然气。
二、燃气的记号:
国家标准《城镇燃气分类和基本特性》(GB/T13611-2006)规定了燃气的表示记号:常州 汽车
人工燃气(煤制气、油制气类):3R  4R  5R  6R  7R
天然气(包括代天然气):3T  4T  6T  10T  12T
液化石油气(LPG):19Y  20Y  22Y
不同的记号代表性质不同的燃气,也就是要用与之对应的燃气器具,只有液化石油气的燃气器具可在全国的液化气中通用。家用液化气的记号为20Y,是由75%的丙烷和25%的丁烷组成,记号19Y表示完全是丙烷,而22Y表示完全是丁烷。
燃气记号虽多,但常用的只有5R、6R、7R、10T、12T、20Y几种,而3T和4T为矿井气,6T为沼气,都只是在零散的小范围使用。
使用5R的城市有:上海、青岛、大连、烟台、无锡、苏州、杭州、汉口、长沙、合肥、扬州、南通等。
使用6R的城市有:南京、长春、常州、潍坊等。
使用7R的城市有:北京、天津、哈尔滨、济南、太原、镇江、贵阳、昆明、石家庄等。
使用10T代天然气的城市有:厦门、中山、宜兴、绍兴、济南、舟山、武昌、宁波、扬州、
昆山、连云港、番禺等。
使用12T天然气的城市有:北京、天津、上海、杭州、青岛、郑州、重庆、成都、沈阳、长春、西安、济南、吉林、乌鲁木齐等。
随着“西气东输”及配套工程的推进,使用12T的城市会越来越多,而许多原来使用5R、6R、7R煤制气的城市会逐渐过渡到使用天然气。
三、燃气记号的含义:
其中的字母表示燃气种类:R—人工燃气,T—天然气,Y—液化石油气
数字与“华白数”对应:华白数是反映燃气特性的重要参数,由意大利工程师华白首先提出,在相同压力下只要燃气的华白数相同,就可在同一台燃气器具中得到相同的热负荷。
 燃气的华白数表:
 可以看出,燃气的表示记号是按华白数(kcal/m3)划分的。
燃料的热值:1立方米气体燃料或1千克固体/液体燃料完全燃烧时所产生的热量,单位有焦耳和卡两种,换算关系:1卡(cal)=4.18焦耳(J)。
低位/高位热值:热值有低位热值Hi和高位热值Hs,因燃气燃烧时会产生水蒸汽并带走部分
热量(称为潜热),水蒸汽潜热一般不利用,国标规定的排烟温度应为110-160度,所以燃气热水器的热效率一般只能到80%左右。在燃气燃烧所产生的热量中包括水蒸汽所带的潜热就称为高热值,不包括潜热则称为低热值。
理论空气量:1立方米燃气完全燃烧时所需要的最少空气量,包括需要的20%到40%的过剩空气,否则燃烧就不充分。燃烧同样体积的液化气所需要的空气约为天然气的3倍,为煤制气/油制气的6倍。
燃气的供气压力:单位为帕斯卡(Pa),其他单位有毫米水柱,1毫米水柱=9.806Pa
附表:一些燃气的气化点(常压下由液态变为气态的温度)
 可以看出,丁烷在0度以下不容易气化,冬天用液化气会供气不足且残液多。