試析CNG加氣站的天然氣進(jìn)銷差率

成都市煤氣總公司　　魏宗濂　　黃木桂

1概述
　　 近年成都訕壓縮天然氣加氣站的建設(shè)得到了較快的發(fā)展，2000年以來投入運(yùn)行的了站近20座。隨著運(yùn)行牟持續(xù)與深入，人們深刻的感受到天然氣銷差是影響生產(chǎn)經(jīng)營狀況的重要因素之一。目前，成都市在運(yùn)行CNG站的進(jìn)氣計(jì)量一般采用AVK渦輪流量計(jì)，帶有壓力、溫度修正儀；售氣計(jì)量常用的有川中CNG公司生產(chǎn)的售氣機(jī)和北京長城公司睡產(chǎn)和售氣機(jī)。
　　 CNG加氣站天然氣進(jìn)銷差率是指天然氣在CNG加氣站的進(jìn)銷過程中因計(jì)量儀表的不確定度和生產(chǎn)運(yùn)行過程中的損耗所形成的損失程度，計(jì)算公式如下：
進(jìn)銷差率＝(進(jìn)氣總量－銷售總量)/進(jìn)氣總量X100%
通常進(jìn)銷差率由兩方面構(gòu)成，一是天然氣的進(jìn)氣與銷售計(jì)量儀表不確定度引起；另一方面是加氣站建設(shè)、生產(chǎn)工藝過程及運(yùn)行管理所產(chǎn)生的天然氣損耗。前者應(yīng)努力保持在規(guī)定的計(jì)量精度范圍內(nèi)，后者應(yīng)提高建設(shè)水平，完善工藝過程，強(qiáng)化管理以盡量減小損耗的氣量。對(duì)這兩方面造成的影響的原因很多，歸結(jié)起來可分為客觀上和主觀上兩個(gè)方面的原因。
　　 （1） 客觀原因的產(chǎn)生是因?yàn)樘烊粴庖后w的綜合性、動(dòng)態(tài)性。天然氣流量測量必然存在的不確定度受多參數(shù)影響主要涉及以下幾點(diǎn)：a測量與配套儀表本身的準(zhǔn)確度的影響。B天然氣的組份與物理性質(zhì)的波動(dòng)及組份測量產(chǎn)生的不確定度的影響。
　　 （2） 加氣站建設(shè)，運(yùn)行管理及市場經(jīng)濟(jì)中人員素質(zhì)的影響都會(huì)造成加氣站生產(chǎn)運(yùn)行中天然氣氣量損耗的增加。這些主觀原因的影響通過技術(shù)水平的提高和自身努力來盡量減小損耗。
2CNG加氣站的天然氣計(jì)量不確定度估算
CNG加氣站睥原料天然氣計(jì)量與售氣計(jì)量都是以體積流量（m3）為單位。而體積流量受壓力，溫度變化的影響，因?yàn)榇_定大家公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是計(jì)量的重要基礎(chǔ)。我國天然氣待業(yè)貿(mào)易結(jié)算體積流量均以20℃、101.325kpa狀態(tài)下計(jì)量天然氣體積，從而避免為此產(chǎn)生較大的人為誤差。
計(jì)量儀表的選用、使用、維護(hù)和調(diào)校都必須遵循計(jì)量法的規(guī)定與要求，保持計(jì)量儀表始終處天受控狀態(tài)下使用，其流量測量的準(zhǔn)確度能達(dá)到可控制的范圍。這也是本文不確定度估算的基礎(chǔ)。

2.1原料天然氣進(jìn)氣計(jì)量的不確定度
　　 （1） 原料天然氣進(jìn)氣計(jì)量為丹麥AVK渦輪流量計(jì)，常用規(guī)格為D100。計(jì)量精度為Qmin－20%Qmax，+2%；20%Qmax－Qmax，+1%。流量修正儀精度為：標(biāo)準(zhǔn)條件下+0.5%，其它條件時(shí)+1%。
　　 （2） 進(jìn)氣計(jì)量的不確定度
進(jìn)氣計(jì)量裝置由渦輪流量計(jì)和流量較正儀組成，渦輪流量計(jì)通常在20%Qmax－Qmax范圍內(nèi)工作，故該裝置總不確定度，按均方根計(jì)算為+1.4%。

2.2售氣機(jī)計(jì)量的不確定度
　　 CNG加氣站使用的川中油氣田壓縮天然氣工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的售氣機(jī)或北京長空牌加氣機(jī)，其計(jì)量裝置均采用質(zhì)量流量計(jì)，使用前預(yù)先輸入被測介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，計(jì)量時(shí)則自動(dòng)計(jì)量出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。

2.2.1售氣機(jī)(加氣機(jī))的計(jì)量準(zhǔn)確度為+0.5%。

2.2.2天然氣密度測量的不確定度估算
　　 目前國內(nèi)普遍采用通過測量氣流壓力、溫度和定點(diǎn)取樣分析氣流全組份，經(jīng)過計(jì)算得到天然氣的密度。根據(jù)目前現(xiàn)場常用儀器儀表的使用范圍、的遵守的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范等進(jìn)行具體計(jì)算、綜合考慮，天然氣密度測量的不確定度據(jù)有關(guān)資料介紹最小為+1.571%。
　　 另一方面，天然氣定時(shí)定點(diǎn)取樣，在其取樣間隔時(shí)間內(nèi)天然氣組份有所變化(或波動(dòng))，將導(dǎo)致天然氣密度測量的附加不確定度。某單位于1999年定點(diǎn)定時(shí)取樣分析22次，所測得的密度值見表1。由表1 可知在析范圍內(nèi)天然氣的密度變化幅度為-1.8%-+1.2%。
　　　　　　　　　　　　 表1 某單位1999年天然氣密度測試報(bào)告

注：測試狀態(tài)為0℃，101.325kPa

　　天然氣是以各種碳?xì)浠�合物為主的混合氣體。氣源單位供應(yīng)成都市的天然氣中，CH4體積百分比通常為90%以上，其余成分主要是C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、CO2、N2等。CH4超過80%的天然氣有如圖1所示的壓力-溫度示意圖。
　　圖1中，N和M分別代表具有最高凝析壓力和最高凝析溫度的點(diǎn)。C電是臨界點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的臨界壓力和臨界溫度用Pc和Tc表示。在低于最高凝析溫度的某一溫度值時(shí)，壓力升高到露點(diǎn)線后，天然氣中將出現(xiàn)主要由重涇組成的液體；在一定壓力下，溫度下降至露點(diǎn)溫度時(shí)，亦會(huì)出現(xiàn)液體。天然氣的涇露點(diǎn)與天然氣的壓力和組成有關(guān)。在CNG站天然氣的加壓、儲(chǔ)存、銷售過程中，伴隨著溫度與壓力的變化，最高壓力達(dá)25Mpa。當(dāng)原料天然氣中重涇組份相對(duì)較多時(shí)，在壓力、溫度的變化過程中，會(huì)部分凝析出重涇組份液體，從而引起銷售氣體的密度下降。此外，原料天然氣在CNG站經(jīng)過脫水干燥處理，也使天然氣的密度產(chǎn)生微量下降。今日我們對(duì)甲、乙兩座站的進(jìn)出天然氣進(jìn)行了采樣分析，分析數(shù)據(jù)詳見表2、表3。根據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲、乙兩站售出天然氣的密度比原料氣分別下降了1.7%和1.5%。

表2 甲站天然氣組份分析報(bào)告

注：參數(shù)狀態(tài)是20℃，101.325kPa

　　　　　　　　　　　　　　表3 乙站天然氣組份分析報(bào)告

注：參數(shù)狀態(tài)是0℃，101.325kPa

　　上述各項(xiàng)密度不確定度算術(shù)相加得到天然氣的密度測量的不確定度。

2.2.3 售氣計(jì)量的不確定度
　　 前述2.2.1、2.2.2兩項(xiàng)構(gòu)成售氣計(jì)量的不確定度。在2.2.2項(xiàng)中關(guān)于在重涇成分部分凝析的問題尚待掌握其變化規(guī)律，此問題與天然氣的組成，壓力與溫度的變化密切相關(guān)，有待進(jìn)一步探索與分析。本文僅以甲站因凝析造成的密度下降值1.71%為準(zhǔn)進(jìn)行售氣計(jì)量不確定度的試算。為此，按均方根計(jì)算，售氣計(jì)量的不確定度為-2.86%~+4.5%。

2.3 CNG加氣站天然氣計(jì)量的不確定度
　　 略去二次項(xiàng)時(shí)，CNG架起站的計(jì)量不確定度為原料天然氣進(jìn)氣計(jì)量不確定度與售氣計(jì)量不確定度的算術(shù)和，由兩項(xiàng)相加則得出CNG加氣站計(jì)量不確定度，最小為-4.27%，****為+5.9%。

3.0 CNG站的天然氣損耗
　　 加氣站運(yùn)行過程中，壓縮機(jī)要進(jìn)行排污與卸荷操作，再生干燥裝置也要定期排污，這些操作都附帶有天然氣排放。當(dāng)加氣站設(shè)有廢氣回收裝置時(shí)，可部分回收排放的天然氣，其余則為損耗天然氣。
　　另一方面，設(shè)備或管路維修，泄漏等都將產(chǎn)生天然氣損耗。
　　這些天然氣損耗量隨機(jī)性很大，往往難于定量分析，它與CNG站的工藝系統(tǒng)、運(yùn)行工況、操作管理制度及水平緊密相關(guān)。
4.0 努力降低天然氣進(jìn)銷差
　　降低天然氣進(jìn)銷差是節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要方面。在CNG站建設(shè)與運(yùn)行的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)充分發(fā)揮客觀因素的****效益，盡可能減少主觀因素的不利影響。
（1）建站時(shí)應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置壓縮機(jī)進(jìn)氣緩沖罐，并設(shè)于進(jìn)氣計(jì)量與壓縮機(jī)之間，以使流經(jīng)流量計(jì)的氣流處于穩(wěn)定流狀態(tài)。
（2）正確選用進(jìn)氣流量計(jì)，合理配置，避免機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)影響流量計(jì)的正常工作。
（3）建站時(shí)宜設(shè)置廢氣系統(tǒng)及回收罐，盡量回收部分排放的氣體。
（4）合理安排壓縮機(jī)的運(yùn)行，減少啟動(dòng)次數(shù)；合理安排排污周期。若采用前置脫水可適當(dāng)加長壓縮機(jī)排污周期。壓縮機(jī)排污若手動(dòng)操作時(shí)，應(yīng)緩慢開啟閥門，以盡量避免低壓管路系統(tǒng)安全閥放空。
（5）后置脫水裝置倒塔時(shí)停機(jī)排污易于引起低壓管路安全閥放空。應(yīng)完善操作，盡量減少或杜絕這一放空現(xiàn)象。
（6）加強(qiáng)設(shè)備與管路系統(tǒng)的維修保養(yǎng)，杜絕外泄漏的發(fā)生。
（7）計(jì)量儀表應(yīng)嚴(yán)格按計(jì)量法規(guī)的要求加強(qiáng)管理，使之始終處于受控之中，始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。
（8）售氣機(jī)（加氣機(jī)）應(yīng)準(zhǔn)確置入標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（20℃，101.325kPa）所使用的天然氣密度并經(jīng)常關(guān)注天然氣的密度變化。
（9）提高人員素質(zhì)，嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)量法，避免有意或無意的人為因素影響。
（10）建議計(jì)量行政主管部門統(tǒng)一規(guī)范密度測試周期，并規(guī)范以售氣機(jī)售出氣樣為分析測試樣本。
（11）國產(chǎn)售氣機(jī)的精度保證，目前亦是十分重要的問題，制造廠必須高度重視，認(rèn)真接受使用地技術(shù)監(jiān)督部門的計(jì)量監(jiān)督。
　　 鑒于對(duì)CNG站進(jìn)銷差率問題的認(rèn)識(shí)尚十分粗淺，大量分析研究工作還有待深入進(jìn)行。本文試析，僅提供參考思路而已，目的在于與大家一道共同努力，提高水平，減少進(jìn)銷差率。文中謬誤之處，亦請(qǐng)見諒