天然气转换的热值标准选择

中国与世界上许多国家一样，城市燃气发展都经历过煤制气→油制气→液化石油气→天然气转换过程→天然气。

    1、天然气转换过程

    所谓天然气转换过程，就是用天然气不断置换原先所使用的燃气(煤制气、油制气、液化石油气)以达到以天然气为主气源供气的整个置换过程，包括气体转换过程和热值转换过程。用天然气取代其它气源是一种必然趋势。
    20世纪50年代以后，一些发展国家就致力开发天然气资源，即使本身缺乏天然气资源的国家和地区都在大量进口天然气，不断进行人工煤气或液化石油气向天然气转换的工程，以实现天然气转换的目标。
    (1)部分国家天然气转换时间表

    (2) 日本四大煤气公司天然气转换情况

    注：热量转换是在LNG气化之后加进一定数量的LPG气体，使其热值维持在11000Kcal/Nm³范围内。日本称13AGas。

    2、天然气时代的特征

    当城市燃气进入以天然气为主气源供应的时段，人们称之为天然气时代，这个使用着“无悔燃料”天然气的时代，将会延续相当长的一段历史时期。
    (1)当天然气成为城市燃气的主气源时，其供应方式必将朝着跨地区、大面积、大管网的方向发展。
    (2)燃气企业将朝着上、中、下游利益共享、设施配套、产供销一体化的产业集团方向发展。
    (3)供气管网将朝着跨地区、跨省市、甚至是跨国界的方向发展。
    (4)共同遵守天然气的质量标准，包括天然气的热值标准和燃器具的燃烧技术标准。

    3、天然气转换的“互换性”要求

    要安全有效地完成一个地区或一个国家的天然气转换和热值转换，是燃气事业者的历史责任和历史使命。
    规定天然气的热值指标，实际上就是限定燃烧气体的华白指数范围，解决气源互换性的重要手段，满足华白指数在5%～10%范围内波动，有利于对燃器具燃烧技术的规范。
    提出符合国家实际的天然气热值标准，让天然气转换的燃气互换性和燃具的适应性相互匹配，顺利完成天然气转换是一个非常重要的课题。

    4、天然气转换的热值标准选择

    对我国各地天然气组分与燃烧特性以及在我国使用的LNG组分与燃烧特性结合起来综合分析：
    (1)国内各地天然气组分与燃烧特性参数一览表

    表内参数均为标准状态下(0℃、101.325kpa)值，大部分数据来源于资源方提供的化验数据。一般情况下，出于商务方面的考虑，实际供应的天然气热值要要较表中值低一些。
    (2)在我国使用的天然气(LNG)组分与燃烧特性参数一览表

    表内参数均为标准状态下(0℃、101.325kpa)值，大部分数据来源于资源方提供的化验数据。一般情况下，出于商务方面的考虑，实际供应的天然气热值要要较表中值低一些。
    (3)台湾地区的天然气热值转换
    据台湾中国石油有限公司高级顾问李正明在2005年11月16日在广州东方宾馆举行的《2005年中国LNG国际会议》上介绍：2004年台湾使用天然气量98亿立方米，其中52%来自印度尼西亚，37%来自马来西亚，9%为本地生产天然气，2%为其他LNG。
    在1990年3月31日使用进口天然气之前，主要使用本地天然气，不同的气井天然气热值相差较大，最低的只有5600Kcal/Nm³(因 CO₂含量高)，最高的达9200Kcal/Nm³。在这些天然气中加进丙烷和空气，将其热值调整到 8200Kcal/Nm³进行操作。
    到1990年3月31日永安镇进口LNG接收站建成投产之后，将本地产天然气与进口天然气混合，将热值调整为8700Kcal/Nm³进行联网操作。称为NG1。
    个别地区直接使用热值为9700Kcal/Nm³的LNG进行操作。称为NG₂。
    (4)选择符合中国国情的天然气热值标准
    通过对渤海、东海、南海各气田天然气热值的普查，借鉴台湾地区天然气热值转换实例以及西气东输、川气出川等地天然气热值分析，选择8500Kcal/Nm³作为我国天然气热值转换标准，是符合我国天然气利用和长远发展规律的客观要求和实际需要。操作上可控制在8500±500Kcal/Nm³之间波动，其华白指数可控制在1.46%-7.41%之间波动，符合燃烧器具适应华白指数在5.0%-10.0%之间波动的要求。这样将有利于我国燃器具产业的发展和保证燃器具用户的使用安全。
    (5) 天然气热值转换标准范围(8500±500Kcal/Nm³)

    (6)按设定8500Kcal/Nm³操作的案例
    ①、浙江桐乡港华和山东威海港华操作模式

   

    操作工艺简单描述:
    浙江桐乡港华和山东威海港华两个LNG小区气化站目前均采用新疆广汇LNG作为主气源，设有CNG三级调压应急备用气源，并用混空气的办法，将 9792kcal/Nm³热值的LNG调配至8500kcal/Nm³热值的混合气体供应用户，便于将来与西气东输的天然气和渤海管道天然气联网操作。
    ②广东大鹏LNG热值调配构思

    工艺流程简单描述:
    大鹏LNG主要从澳大利亚进口，其组份含量有相当数量的重烃C₂、C₃、C₄、C₅，可以提取作为化工原料，降低热值至8800kcal/Nm³左右，然后再混入空气调配热值至8500kcal/Nm³，如若不提取重烃，也可以直接 混入空气调配热值至8500 kcal/Nm³进行操作，将来可与在珠海横琴岛登陆，热值 8500kcal/Nm³左右的管道天然气联网操作。
    ③ 海口- 文昌-琼海-万宁混和热值操作
    海南福山气田天然气与东方1-1气田天然气混和热值流程

5、中等热值操作的意义

    以8500Kcal/Nm³作为设定热值标准进行操作，对中国的西气、川气、海气管道供气来说非常接近，对国产或进口LNG气来说存在一个降低热值过程，与日本升高热值至 11000Kcal/Nm³标准相比要省事些。
    在LNG气中加入空气或其他低热值燃气，使天然气热值降至所设定的目标值8500Kcal/Nm³进行操作，具有以下几个意义：
    (1)有利于LNG气区域管网与管道天然气管网的联网操作；
    (2)可使LNG或NG的重组分(C₂、C₃、C₄、C₅) 分离留有空间，可消除天然气在高压下重组分的“凝结”或产生“液态”，增加管道的局部阻力，影响燃烧器的正常燃烧或积碳影响效率；
    (3)可灵活操作和调度气源和气种的变化；
    (4)建空压站比建LPG供应站更省事，并可大大节约操作费用；
    (5)便于燃器具燃烧技术标准的统一和协调发展，以单一技术标准生产燃器具，可以降低成本，减少事故率，降低维修服务费用，提高社会的安全性和经济性。

6、建议与希望

    (1)建议：
    ①中国有关燃气方面的设计院在设计LNG小区气化和LNG大管网时可考虑把多样化的热值统一到8500Kcal/Nm³标准上来进行规划设计。
    ②有关LNG利用和LNG小区气化建设单位应充分考虑按8500Kcal/Nm³热值标准统筹建设。
    ③燃气具生产单位和天然气利用研究单位考虑按8500±500Kcal/Nm³范围内进行燃气具的技术研究、开发和生产。
    (2)希望：
    ①希望我国法规编制单位尽早出台有关天然气利用和LNG利用的相关政策和法规。
    ②希望我国有关业务主管部门尽快出台相关政策法规包括天然气质量标准和热值标准，以便实施加快天然气利用工作和天然气的转换工作。   
    ③希望中国能源研究会主编的《能源政策研究》杂志多刊登一些有关天然气转换的文章，以便沟通燃气企业与上游气源单位的关系，为中国天然气转换多做一些贡献。  
                               
参考文献：
    [1] 同济大学、重庆建筑工程学院、哈尔滨建筑工程学院、北京建筑工程学院合编《燃气燃烧与应用》，北京中国建筑工业出版社，1988年7月第二版。
    [2] 李正明，《台湾进口LNG的经验和教训》，2005年中国LNG国际会议，2005/11/16，广州。
    [3] 赖元楷、罗东晓，《统一天然气热值标准是中国天然气工业发展的需要》，城市燃气，2005(6)：7-12。
    [4] 李青平，《深圳市天然气置换方案探讨》，广东燃气，2000(1)；9-12。
    [5] 诸立新，《中国天然气热值控制的探索与实践》，2005年中国LNG卫星站专题研讨会，2005/6/28，广东东莞。