天然气转换的热值标准选择.doc

1、天然气转换的热值标准选择赖元楷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国家 实现天然气转换时间（年） 气源美国 1

2、945 1958 管道天然气为主前苏联 1948 1960 管道天然气为主英国 1964 1977 前期用 LNG，后期用管道天然气法国 1962 1982 LNG 与管道天然气德国 1960 1970 以管道天然气为主，少量 LNG澳大利亚 1976 1986 管道天然气日本 1969 1998 全部 LNG 供应（2） 日本四大煤气公司天然气转换情况变化情况 东京 大阪 东部 西部引入天然气 1969 年 1972 年 1977 年 1988 年开始热量转换 1972 年 1975 年 1978 年 1990 年实现转换 1988 年 1990 年 1993 年 1998 年注：热量转换是

3、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

4、、 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甲烷 乙烷 丙烷 异丁 烷 正丁 烷 戊

5、烷 氮气 高位热值 低位热值 华白指数 燃烧 势CH4 C2H6 C3H8 iC4H10nC4H10C5H12N2项 目（体积：）MJ/Nm3（kcal/Nm 3） CP气体相对密度陕甘宁 94.7 0.55 0.08 001 0.01 0 4.64 38.2(9124) 34.47(8232) 50.26（12004） 37.89 0.5778塔里木 96.266 1.770 0.300 0.062 0.075 0.125 1.442 40.27(9616) 36.36(8684) 52.99(12658) 39.85 0.5775广西北海 80.38 12.48 1.80 0.08 0.1

6、1 0.06 5.0843.16（10309）39.21（9365）46.85（11189） 32.03 0.8490成都市 96.15 0.25 0.01 0 0 0 3.59 38.47（9188） 34.70（8288） 50.96（12171） 38.42 0.5699忠武线 97.0 1.50 0.50 0 0 0 1.0 40.18（9597） 36.27（8663） 53.16（12697） 40.09 0.5714东海气 88.48 6.68 0.35 0 0 0 4.49 40.28(9621) 36.40(8694) 51.58(12320) 39.39 0.6098青岛

7、96.56 1.34 0.35 0.19 0 1.50 39.89(9533) 36.68(8623) 52.77(12613) 39.74 0.7417昌邑 98.06 0.22 0.12 0.13 0 1.45 39.47(9433) 35.61(8510) 52.58(12566) 39.56 0.7286渤海气 85.57 8.08 0.08 二氧化碳 4.13 4.14 37.02(8847) 33.29(7949)南海东方 1-176.021 1.50 0.29 0.07 0.03 20.5931.7(7587)28.6(6343)34.2(8174) 0.8616表内参数均为标准

8、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甲烷 乙烷 丙烷 异丁 烷 正丁 烷 戊烷 氮气 高位热值 低位热值 华白指数 燃烧 势CH4 C2H6 C3H8 iC4H10nC4H10C5H12N2项 目（体积：）MJ/Nm3（kcal/Nm 3） CP气体相对密度广东LNG 88.77 7.54 2.59 0.45 0.56 0 0.0744.61（10656）40.39（9647）56.05（13387） 41.85 0.63

9、35福建LNG 71.89 5.64 2.57 1.44 0 3.59 14.8743.16（10309）39.21（9365）46.85（11189） 32.03 0.7677海南LNG78.48019.830 0.457 0.004 0.002 0.001 1.22245.66（10906）41.38（9884）56.10（13400） 43.89 0.6623新疆LNG82.42211.109 4.553 0 0 0 1.91645.24（10805）40.99（9792）55.55（13269） 41.91 0.6631中原LNG 95.88 3.36 0.34 0.05 0.05 0

10、.02 0.3041.05（9805）37.07（8854）53.99（12896） 40.85 0.5780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

11、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 9200 Kcal / Nm3。在这些天然气中加进丙烷和空气，将其热值调整到 8200 Kcal / 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 8700 Kcal /N m3 进行联网操作。称为NG1。个别地区直接使用热值为 9700 Kcal /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

12、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 8500 Kcal / 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 8500500Kcal / 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）甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 氧气 氮气 高位热值 低位热值 华

13、白指数 燃烧势CH4 C2H6 C3H8 C4H10 O20 N2（体积：） （kcal/Nm3） CP气体密度KG/Nm382.82 7.03 2.42 0.94 1.41 5.32 9941 9000 12254 38.72 0.851081.89 6.96 2.39 0.94 1.63 6.19 9830 8900 12082 38.31 0.855980.97 6.88 2.36 0.92 1.84 6.95 9720 8800 11913 37.93 0.860880.05 6.80 2.34 0.92 2.06 7.82 9610 8700 11744 37.56 0.865779

14、.13 6.72 2.31 0.90 2.28 8.35 9499 8600 11576 37.21 0.870678.21 6.64 2.28 0.89 2.50 9.46 9389 8500 11409 36.87 0.875577.29 6.57 2.26 0.88 2.72 10.19 9278 8400 11244 36.55 0.880476.37 6.49 2.23 0.87 2.93 11.09 9168 8300 11080 36.25 0.885375.45 6.41 2.20 0.86 3.15 11.81 9057 8200 10916 35.96 0.890274.5

15、3 6.33 2.17 0.85 3.37 12.72 8947 8100 10753 35.68 0.895173.61 6.25 2.15 0.83 3.59 13.44 8837 8000 10591 35.41 0.9000（6）按设定 8500Kcal / Nm3 操作的案例、浙江桐乡港华和山东威海港华操作模式西 气 东 输CNG16-20Mpa广汇 LNG9792Kcal / Nm3压缩空气0.6Mpa调 配 热 值用户管网未来气源补充气源主气源8000-8500Kcal / Nm38500Kcal / Nm3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

16、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 8500 kcal/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。 广东大鹏LNG热值调配构思管道天然气大鹏LNG9647Kcal / Nm3重组分提取C 2、C 3、C 4、C 5 调配热值用户管网8500Kcal / Nm38800Kcal/Nm38500Kcal/Nm3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 8800

17、kcal/Nm3 左右，然后再混入空气调配热值至 8500 kcal/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，热混空气压 缩 空 气0.6Mpapa值 8500kcal/Nm3 左右的管道天然气联网操作。 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福山气田天然气9498Kcal / Nm3东方 1-1 气田天然气6843Kcal / Nm3两种气体混合用户管网47%8200Kcal / Nm353%5、中等热值操作的意义以 8500Kcal / Nm3 作为设定热

18、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（C 2、C 3、C 4、C 5）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

19、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： 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。 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。 燃气具生产单位和天然气利用研究单位考虑按 8500500 Kcal / Nm3 范围内进行燃气具

20、的技术研究、开发和生产。（2）希望： 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。 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。 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

21、 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 燃 气 热 值 控 制 的 探 索 与 实 践 ， 2005 年

22、中 国 LNG 卫 星 站专 题 研 讨 会 ， 2005/6/28， 广 东 东 莞 。作者简介：赖 元 楷 香 港 中 华 煤 气 有 限 公 司 首 席 顾 问 、 华 南 理 工 大 学 天 然 气 利 用 研 究 中 心常 务 副 主 任 、 教 授 、 重 庆 大 学 硕 士 研 究 生 导 师 、 国 务 院 政 府 特 殊 津 贴 专 家 、 深圳 市 燃 气 集 团 有 限 公 司 前 董 事 长 、 上 海 清 泰 液 化 天 然 气 有 限 公 司 董 事 长 、 中 国城 市 燃 气 学 会 副 理 事 长 、 中 国 城 市 燃 气 协 会 科 学 技 术 委 员 会 委 员 、 广 东 省 燃 气协 会 科 学 技 术 委 员 会 委 员 、 深 圳 市 规 划 委 员 会 委 员 、 深 圳 市 梓 元 咨 询 有 限 公 司总 裁 、 2004 年 中 国 燃 气 行 业 十 大 热 点 人 物 之 一 。地 址：广东省深圳市福田区深南大道北侧 7060 号财富广场 B 座 19L邮 编：518040E-mail: