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　　摘要：煤气中的水蒸汽对煤气流量计量有很大影响，本文依据相关标准对气体湿
度、干（湿）煤气密度、干（湿）煤气流量等问题做了进一步的讨论，阐明了对
气体进行湿度修正的必要性。
关键词：湿气体流量测量湿度修正 干（湿）煤气密度 干（湿）煤气流量
1．概述
　　虽然民用煤气已在我国许多城镇被天然气取代，但在工业（特别是冶金行业）
中仍大量用煤气作燃料。煤气在生产过程中要进行水洗，造成煤气中含有水蒸汽，
水蒸汽的存在对煤气流量的测量带来不容忽视的影响，这是长期以来在煤气流量
计量中困扰用户的问题之一。
　　其实，湿度对流量测量的影响及解决办法在国标 GB/T18215-2000《城镇人
工煤气主管道流量测量》有明确的描述，只不过在实践中对标准的理解存在偏差，
以致造成在湿煤气计量中量值偏差大的问题。因此，本文根据我们对标准的理解，
浅析湿度对湿煤气流量计量的影响。
为了搞清湿度对流量测量的影响，我们要先清楚几个概念：
1.1 如何得到湿度：湿度有绝对湿度和相对湿度之分，上述标准给出了有关相对
湿度的计算公式，如何得到相对湿度之值呢？一般说来要用湿度计测量，在输送
过程中，由于温度、压力的变化，湿度也在变化，在不同流量测量点湿度也不同，
要安装许多湿度计显然是不现实的，我们可认为经水洗后的煤气其相对湿度为
100％，根据测量点的温度、压力，用标准提供的湿度计算公式将水洗后的煤气
湿度换算成测量点的煤气湿度。
1.2 分清干煤气、湿煤气、湿煤气中干部分的区别
干煤气：相对湿度为 0 的煤气
湿煤气：煤气中含有水蒸汽，即湿度不为 0 的煤气
湿煤气中干部分：湿煤气中排出了水蒸汽的部分
1.3 讨论的湿煤气都是单相流，即析出的水认为被排出管外，管内只存在煤气及
水蒸汽。
2．煤气密度计算
2.1 干煤气密度计算
煤气是由多种气体组成的混和物，把这些气体称为组份。煤气的主要成份有：
H2、CO、CH4、CO2、N2、O2、CmHn
CmHn 我們称为不饱和烃。
由于生产煤气的工艺不同，煤气的组分有很大差异。
干煤气密度计算
设工作绝压力为P (MPa) 1 ,工作温度为t1(°C),则
( )
( ) （）
（ ）
（）
293.15 1 / 3
0.101325
2
273.15 1
3
1 1
1
1 20
1
1
20
20
1 1
Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
kg m
T Z
P
x
x
T t K
g
N
i
i
N
i
i i
ρ ρ
ρ
ρ
=
=
= +
Σ
Σ
=
=
式中： 20i ρ ；煤气中i 组份在标况下(20℃,0.101325MPa)密度
20 ρ ：标况干煤气密度
g1 ρ ：工况干煤气密度
2.2 湿煤气密度
293.15 1 ( / ) （4）
0.101325
3
1 max
1 1
1 1 max
1 20 kg m Λ Λ Λ Λ Λ Λ
T Z
P P
s
s ϕ ρ
ϕ
ρ ρ +
−
=
式中： 1
ρ ：工况湿煤气密度
1 ϕ
：工况湿煤气的相对湿度（％）
max max , s s P ρ ：工况水蒸汽的最大可能蒸气压力，最大可能蒸气密度
max max , s s P ρ 是这样确定的，当t < 100(°C) 1 ，且管道压力（绝）大于1 个
大气压力时smax P 就等于饱和蒸汽压力， max s
ρ 就等于饱和蒸汽密度。
2.3 在实际测量中，往往容易用干煤气的密度代替湿煤气的密度，在用差压式仪
表测量流量时会带来误差，特别是温度越高，影响越明显。
3．湿度的换算
上述计算中1
ϕ 是指在流量测量点附近测得的工况相对湿度,但在实际中，湿度
的测量点与流量测量点可能相距很远，中间还可能存在其它设备，此时，应考虑
湿度测量点的状态与流量测量点状态的差异,进行换算，或者说，已知某一状态
下的湿度，求另一状态下的湿度，按下式计算
（5）
2 1 1 max
1 2 2 max
2
2 1 1 max
1 2 2 max
1 2 Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
s
s
s
s
P T P
PT P
P T
P T ϕ
ρ
ρ
ϕ =ϕ =
式中：角标为 1 的表状态1 的参数，角标2 的表状态2 的参数，P 是绝压，
T 是热力学温度。
4．煤气流量计算
4.1 煤气工况流量计算
煤气的工况流量计算方法起决于用何种流量仪表，对差压式流量计因流量与
煤气密度有关，所以对干煤气应用干煤气的密度进行计算，对湿煤气应用湿煤气
的密度进行计算。
4.2 煤气标况流量计算
4.2.1 干煤气标况流量计算
（6）
0.101325 1 1
1
1 Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
Z
Z
T
P T q q n n
vn v =
式中：角标为 1 的表工况参数，角标为n 表标况参数。
4.2.2 湿煤气标况流量计算：可用下式计算
（7）
max 1 1
1 1 1max
1 Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
Z
Z
T
T
P P
P P
q q n n
n n sn
s
vn v ϕ
ϕ
−
−
=
角标 1、n 分别为工况及标况湿气体参数
4.2.3 标况湿煤气中干部分流量计算
（8）
0.101325 1 1
1 1 max
1 Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
Z
Z
T
P P T
q q s n n
vng v
−ϕ
=
式中：
v1 q ：工况湿气体流量
vng q ：标况湿气体中干部分流量
1 ϕ
：工况煤气的相对湿度
smax P ：工况水蒸汽的最大可能蒸汽压，可查饱和蒸汽性质表得到
同理，标况湿煤气中干部分的量为已知，可以把它换算成工况湿煤气量
0.101325 1 1 （9）
1 1 max
1 Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ
s n n
v vng Z
Z
T
T
P P
q q
−ϕ
=
可见，同一标况湿煤气中干部分的量，换算成工况湿煤气量时，湿度的的变
化将带来煤气量的变化，当工作温度升高时，影响更为明显。举例说明：
例，管道 DN=250，安装一台角接取压孔板β=0.5,
被测流体为焦炉煤气，湿度为= 1
ϕ 100(％)
标况干煤气密度为 0.45(kg /m3 ) gn ρ =
夏季流体温度 t1=80(℃),压力P1=0.11(MPa)
冬季流体温度 t2=40(℃),压力P2=0.11(MPa)
设标况湿煤气中干部分流量为q (m h) vn = 3000 3 /
最大可能蒸汽压力P (MPa) P (MPa) s s 0.04736 , 0.007375 1max 2max = =
最大可能蒸汽密度 ( ) ( 3 )
2max
3
1max 0.2933 kg / m , 0.05115 kg / m s s ρ = ρ =
工况湿煤气密度为
( )
( 3 )
2
3
1
1 0.05115 0.4778 /
313.15
293.15
0.101325
0.45 0.11 1 0.007375
1 0.2933 0.5242 /
353.15
293.15
0.101325
0.45 0.11 1 0.04736
kg m
kg m
+ × =
− ×
=
+ × =
− ×
=
ρ
ρ
工况湿煤气流量为
( )
q (m h)
q m h
v
v
3164.1 /
293.15
313.15
0.11 1 0.007375
3000 0.101325
5846 /
293.15
353.15
0.11 1 0.04736
3000 0.101325
3
2
3
1
=
− ×
=
=
− ×
=
结果分析：
在标况湿煤气中干部分流量不变条件下,夏季与冬季工况湿气体流量相差很
大,相应差压输出也相差很多
( )
P (Pa)
P Pa
3197
12653
2
1
Δ =
Δ =
所以如不进行密度、湿度补偿，仅从差压看夏季与冬季的量将相差很大。
综上所述，煤气中的水蒸汽对煤气量值的准确性影响很大，其它含有水蒸汽
的气体（天然气、空气等）也同样存在这样的问题，因此，必须在气体流量计量
中考虑湿度修正，用干气进行结算，才能使煤气（或其它气体）计量做到科学、
公平。随着计量仪表技术的发展，现代仪表已完全可以具备这些功能，这为提高
工业现场煤气和其它气体的计量与管理水平打下技术基础。