第六節 城鎮燃氣的質量要求和加臭

一、城鎮燃氣的質量要求

城鎮燃氣中常含有硫化氫、焦油灰塵、氨、萘和水分等，如不將這些有害物質控制在一定范圍內，會對燃氣的應用和環境產生不同程度的影響。國家對供應城市的燃氣規定了相應的技術要求，要求供應城鎮的燃氣應符合相關規定。

1.天然氣

開采出來的天然氣中，常伴有一些有害和在應用中不利的物質，如硫化物、二氧化碳和水分等。硫在大氣中存在的形式主要有硫氧化物、硫酸鹽、硫化氫和硫醇等。硫化物及其燃燒產物是主要的大氣污染物之一，硫化物的燃燒產物二氧化硫（SO₂）釋放至大氣中，經氣相或液相氧化反應生成的硫酸是造成酸性降水，即酸雨的主要原因之一。燃氣中的硫化氫（H₂S）是一種無色氣體，有臭味，吸入人體進入血液后，可與血紅蛋白結合，生成硫化血紅蛋白，使人出現中毒癥狀，甚至死亡。另外，H₂S會造成運輸、儲存和蒸發設備及管道的腐蝕，也可使含鉛顏料和銅變黑，還會侵蝕混凝土等。

國家標準GB 17820—2012《天然氣》對天然氣的質量指標做了如下規定：

1）天然氣發熱量、總硫和硫化氫含量、水露點指標應符合天然氣技術指標表1-12的規定；

2）在天然氣交接點的壓力和溫度條件下：

天然氣的水露點應比最低環境溫度低5℃；

天然氣中不應有固態、液態或膠狀物質。

表1-12 天然氣的技術指標

①標準中氣體體積的標準參比條件是101.3kPa，20℃。

②在輸送條件下，當管道管頂埋地溫度為0℃時，水露點應不高于-5℃。

③進入輸氣管道的天然氣，水露點的壓力應是最高輸送壓力。

2.人工燃氣

人工燃氣中含有的雜質有焦油和灰塵、萘、氨及硫化氫等。焦油和灰塵容易堵塞管道和用氣設備，特別是干餾煤氣中含萘量較高，當輸送燃氣溫度下降時，過飽和結晶出來的萘將因焦油和灰塵的存在，使堵塞狀況加劇。人工燃氣中多含一氧化碳（CO），CO是一種無色、無味、有劇毒的可燃氣體，對神經系統是一種極危險的氣體；它與血紅蛋白的親和力比氧與血紅蛋白的親和力大200～300倍，當CO被吸入人體后，會很快與血紅蛋白結合成碳氧血紅蛋白（COHb），使血液因失去吸氧能力而中毒致死。另外，CO的燃燒產物CO₂也是造成大氣溫室效應和酸性降水的主要污染物之一。

國家標準GB 13612—2006《人工煤氣》中，有關人工煤氣的技術要求見表1-13。

3.液化石油氣

液化石油氣中的主要雜質有硫化物、游離水和C₅及C₅以上的組分。液化石油氣對人體是有害的。這是由于吸入的重碳氫化合物溶于人的脂肪肌體內，將破壞人體的神經系統和血液。吸入的重碳氫化合物的分子量越大，危險性就越大。另外，因C₅和C₅以上的組分沸點較高，在常溫下難以汽化，形成的殘液將占據一定的容積。液化石油氣中若含有水和水蒸氣能與液態和氣態的C₂、C₃和C₄生成結晶水化物，將減小管道的過流面積，甚至堵塞管道以及如安全閥等設備與儀表。

表1-13 人工煤氣的技術要求

①本標準煤氣體積（m³）指在101.3kPa，15℃狀態下的體積。

②一類氣為煤干餾氣；二類氣為煤汽化氣、油汽化氣（包括液化石油氣及天然氣改制）。

③燃燒特性指數：華白數（W）、燃燒勢（CP）。

④萘系指萘和它的同系物α—甲基萘及β—甲基萘。在確保煤氣中萘不析出的前提下，各地區可以根據當地城市燃氣管道埋設處的土壤溫度規定本地區煤氣中含萘指標，并報標準審批部門批準實施。當管道輸氣點絕對壓力（P）小于202.65kPa時，壓力（P）因素可不參加計算。

⑤含氧量系指制氣廠生產過程中所要求的指標。

⑥對二類氣或摻有二類氣的一類氣，其一氧化碳含量應小于20%（體積分數）。

GB 11174—2011《液化石油氣》規定了液化石油氣產品的技術要求（見表1-14）。該標準還對液化石油氣的檢驗、采樣法和加臭、包裝、標志、運輸、儲存、交貨驗收以及對在生產、儲存、使用液化石油氣的場所安全等方面也相應地做了明確規定。

二、城鎮燃氣的加臭

為能及時消除因管道漏氣引起的中毒、燃爆事故，城鎮燃氣應具有可以察覺的臭味。根據GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》規定，燃氣中加臭劑的最小量應符合下列規定：

（1）無毒燃氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20%時，應能察覺；

（2）有毒燃氣泄漏到空氣中，達到對人體允許的有害濃度時，應能察覺。

有毒燃氣一般指含一氧化碳的可燃氣體。若空氣中含有0.01%（體積分數）左右的CO，人就會感到頭痛、嘔吐出現輕度中毒癥狀；含量達到0.10%為致命界限。可見，CO漏入空氣中尚未達到其爆炸下限20%時（CO的爆炸下限為12.4%），人體早已中毒。CO的毒性主要是CO在人體血液中生成的碳氧血紅蛋白(COHb)，使血液失去吸氧能力。空氣中不同的CO含量與血液中最大的碳氧血紅蛋白濃度的關系見表1一15。

表1-14 液化石油氣產品的技術要求

①密度也可以用GB/T 12576方法計算，有爭議時以SH/T 0221為仲裁方法。

②液化石油氣中不允許人為加入除加臭劑以外的非烴類化合物。

③按STY/T 7509—1996方法所述，每次以0.1mL的增量將0.3mL溶劑殘留物混合液滴到濾紙上，2min后在日光下觀察，無持久不退的油環為通過。

④有爭議時，采用SH/T 0221的儀器及試驗條件目測是否存在游離水。

表1-15 空氣中不同的CO含量與血液中最大的碳氧血紅蛋白濃度的關系

CO中毒的影響程度取決于空氣中CO的含量、吸氣的持續時間和呼吸的強度。人體允許的有害物質的含量，在于空氣中CO含量不應升高到足以使人產生嚴重癥狀。從表1-15可見，采用空氣中CO含量為0.025%，達到平衡時人體血液中碳氧血紅蛋白最高只能到33%，對人一般只能產生頭痛、視力模糊、惡心等，不會產生嚴重癥狀。在實際操作運行中，還應留有安全裕量，因此規范中對于有毒燃氣采用空氣中CO含量為0.02%（體積分數）時，應能察覺。

當無毒燃氣（如天然氣）漏出時，盡管使人中毒的可能性較小，但其危險在于管道漏出的燃氣逐漸將室內含氧的空氣排出，使人因缺氧而窒息。正常的空氣含氧量為接近21%（體積分數），如果空氣中甲烷含量占19%，相當于氧含量減少到17%，人的呼吸開始感到困難；當空氣中的含氧量小于12%～9%（甲烷為43%～57%），人難以生存。故規定無毒燃氣泄漏到空氣中，達到爆炸下限的20%時（甲烷的爆炸下限為5.6%），應能察覺。

在確定加臭劑及其用量時，應按國家有關標準并結合當地燃氣的具體情況確定。有條件時，宜通過試驗確定。

城鎮燃氣加臭劑應符合下列要求：

（1）加臭劑和燃氣混合后應具有特殊的臭味、不易被土壤和家具吸收、漏氣消除后不應再有臭味保留。

（2）加臭劑不應對人體、管道或與其接觸的材料有害。

（3）加臭劑的燃燒產物不應對人體呼吸有害，并不應腐蝕或傷害與此燃燒產物常接觸的材料。

（4）加臭劑溶解于水的程度不應大于2.5%（體積分數）。

（5）加臭劑應有在空氣中能察覺的加臭劑含量指標。

（6）加臭劑應便于制造、價格低廉。

目前國內外常用的加臭劑有四氫噻吩（THT）和硫醇（TBH）等。

幾種常見的無毒燃氣加臭劑用量見表1-16。

表1-16 幾種常見的無毒燃氣的加臭劑用量