天然气色谱在实现能量计量中的应用探讨

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一、概述

 

2019年5月24日,国家发展改革委、国家能源局、住房城乡建设部、市场监管总局联合印发的《油气管网设施公平开放监管办法》正式出台,规定“自办法施行之日起24个月内建立能量计量计价体系”。截至目前,国家发改革委关于“天然气能量计价实施方案研究”已进行两次研讨,并取得阶段性成果。行业人士表示,相关单位企业应积极开展天然气能量计量配套技术研究,引进消化国外先进的在线气相色谱仪和流量计算机,按照我国的标准发展适用我国的能量计量系统。

 

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随着天然气在我国能源结构中所占比例不断上升,天然气贸易交接计量不断增加,对天然气贸易计量的准确性要求越来越高。天然气能量计量计价已经成为目前国际上流行的天然气贸易和消费的计量与结算方式。当前天然气在线分析技术日渐成熟,发达国家在大型贸易计量站,特别是按能量方式计量的大、中型计量站,天然气色谱已经成为必不可少的计量设备。

 

二、能量计量是天然气贸易计量的发展趋势

 

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能量计量在国际上的发展现状

 

1980年,为应对石油危机、提高天然气利用水平,美国天然气加工者协会提出天然气交接计量和结算的发热量准则,要求以发热量为基准进行计价。1998年,国际标准化组织天然气技术委员会ISO/TC193制定了国际标准《天然气能量的测定》,规范能量计量方法,开于2007年正式发布实施,天然气能量计价实施后迅速得到市场和社会的普遍认可和接受。自此,能量计量开始有据可依。

 

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能量计量的优势

 

目前,我国天然气计量交接主要采用体积计量方式。分析表明,自国外引进的LNG,其热值要高于我国天然气热值,现实的天然气计量交接方式已不能充分反映天然气的实际价值。国际上天然气计量方式以能量计量为主,体积计量为辅,能量计量以体积量和体积发热量乘积的方式获取。在保留体积计量的基础上,实行能量计量,使我国天然气贸易交接计量方式与国际接轨是非常必要的。天然气计量作为天然气贸易与计算的重要依据,体现了交易双方的公平公正,受到广泛的关注。

 

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与体积计量相比,能量计量具有以下优势:

(1)能量计量有利于生产企业的公平竞争,确保用户使用中的公平公正;

(2)不同能源之间对比时,能量计量比体积计量更为直观;

(3)天然气进行国际贸易交接时,避免单位的二次计算,降低了成本,促进贸易交接的进行;

 

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能量计量应用技术已成熟

 

目前,国内部分天然气门站通过引进国外先进的天然气色谱分析技术,在能量计量方面作出了有效尝试,以满足物性参数测定的要求。我国已制定GB/T 22723-2008《天然气能量的测定》,于2009年正式实施。我国正在加快向能量计量转轨的步伐。

 

三、天然气色谱在实现能量计量中的应用探讨

 

国际标准化组织规定了两种天然气发热量的测定方法,一种是直接法,即使用热量计直接燃烧测定天然气的发热量;另一种是间接法,即利用气相色谱分析得到的天然气组成数据计算其发热量。目前在现场使用的发热量测定技术由天然气色谱测定组分后,由状态方程计算,而直接测定方法只是作为对计算方法的一种验证。行业人士表示,我国天然气实施能量计量的方法推荐采用通用的间接法。通过天然气色谱来分析天然气组分,控制器提供组分数据给流量计算机。在流量计算机中,来自天然气色谱分析的数据将用来计算工作密度、标准密度和热值。

 

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天然气色谱工作原理

 

天然气色谱以气体为流动相,采用冲洗法的柱色谱技术,将多组分混合物分离、分析,其关键部件是色谱柱。色谱柱的工作原理是针对待分析的工艺组分在吸附性、可溶性、挥发性等方面的物性差别,各组分温控条件下依次从试样中分离出来。基本流程为:

 

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天然气色谱在能量计量中的角色与作用

 

在计量场站天然气色谱与体积计量配套使用,测量气体的组分值,根据GB/T 22723-2008标准测定热值,能量计量的计算公式:

En= Vn× Hsnw

式中:

En——一段时间内的天然气能量,流量计算机计算得出,MJ;

Vn——一段时间内的累积标况体积量,m3;

Hsnw——天然气高位发热量,即高位热值,MJ/m3。

 

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ABB天然气色谱仪已用于北京燃气多个门站

 

我国部分城市燃气门站已配备了天然气在线分析系统,能够对天然气组分、热值等参数进行实时监测。例如全国最大的单体城市燃气企业——北京燃气集团于1998年在西郊门站引进了首台ABB天然气色谱分析仪。

 

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至今,ABB天然气色谱仪已应用于北京燃气多个门站,满足了天然气组分分析需求,同时可详细记录相对密度、声速、沃泊指数、烃露点、H2S测量值等天然气能量计量所需的全部测量信息,不仅测量精度高、分析速度快、载气和标气消耗量小,而且使用维护方便,维护成本低。还可实时分析采集到的各类数据参数,并在输送过程中确定出精确的量,为能量计量的实施做好前期铺垫。

 

目前,我国已有部分计量站开创能量计量先例。1996年,中国海洋石油总公司从崖13-1气田向香港中华煤气供应天然气,采用了能量计量方式进行天然气计量交接。另外,分别于2007年和2008年投产的广东大鹏LNG接收站和福建LNG接收站采用能量计量的方式,以及中海油气电集团有限公司珠海贸易分公司与珠海天然气发电厂在上海石油天然气交易中心于2015年12月30日完成了我国首笔以热值计量的天然气现货交易合同,成交量1492×104GJ(约合4×108m3天然气),成交单价为74.54元/GJ,该笔交易对我国后续天然气能量计量方式的推广具有重要的示范和推动作用。

 

四、结束语

天然气色谱具有选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快、应用范围广等特点,可更好的满足天然气能量计量中组分分析的迫切需要。随着我国推行天然气能量计量的基础条件已基本具备,天然气色谱的推广将可较大程度的提高我国天然气行业的在线监测和能量计量水平,有助于降低生产成本、提高经济效益和社会效益。

 

转自博燃网微信公众号

 

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2019-12-25 16:33
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