試析CNG加氣站的天然氣進銷差率

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得到了較快的發展，2000年以來投入運行的了站近20座。隨著運行牟持續與深入，人們深刻的感受到天然氣銷差是影響生產經營狀況的重要因素之一。目前，成都市在運行CNG站的進氣計量一般采用AVK渦輪流量計，帶有壓力、溫度修正儀；售氣計量常用的有川中CNG公司生產的售氣機和北京長城公司睡產和售氣機。
　　 CNG加氣站天然氣進銷差率是指天然氣在CNG加氣站的進銷過程中因計量儀表的不確定度和生產運行過程中的損耗所形成的損失程度，計算公式如下：
進銷差率＝(進氣總量－銷售總量)/進氣總量X100%
通常進銷差率由兩方面構成，一是天然氣的進氣與銷售計量儀表不確定度引起；另一方面是加氣站建設、生產工藝過程及運行管理所產生的天然氣損耗。前者應努力保持在規定的計量精度范圍內，后者應提高建設水平，完善工藝過程，強化管理以盡量減小損耗的氣量。對這兩方面造成的影響的原因很多，歸結起來可分為客觀上和主觀上兩個方面的原因。
　　 （1） 客觀原因的產生是因為天然氣液體的綜合性、動態性。天然氣流量測量必然存在的不確定度受多參數影響主要涉及以下幾點：a測量與配套儀表本身的準確度的影響。B天然氣的組份與物理性質的波動及組份測量產生的不確定度的影響。
　　 （2） 加氣站建設，運行管理及市場經濟中人員素質的影響都會造成加氣站生產運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加氣站的天然氣計量不確定度估算
CNG加氣站睥原料天然氣計量與售氣計量都是以體積流量（m3）為單位。而體積流量受壓力，溫度變化的影響，因為確定大家公認的標準狀態是計量的重要基礎。我國天然氣待業貿易結算體積流量均以20℃、101.325kpa狀態下計量天然氣體積，從而避免為此產生較大的人為誤差。
計量儀表的選用、使用、維護和調校都必須遵循計量法的規定與要求，保持計量儀表始終處天受控狀態下使用，其流量測量的準確度能達到可控制的范圍。這也是本文不確定度估算的基礎。

2.1原料天然氣進氣計量的不確定度
　　 （1） 原料天然氣進氣計量為丹麥AVK渦輪流量計，常用規格為D100。計量精度為Qmin－20%Qmax，+2%；20%Qmax－Qmax，+1%。流量修正儀精度為：標準條件下+0.5%，其它條件時+1%。
　　 （2） 進氣計量的不確定度
進氣計量裝置由渦輪流量計和流量較正儀組成，渦輪流量計通常在20%Qmax－Qmax范圍內工作，故該裝置總不確定度，按均方根計算為+1.4%。

2.2售氣機計量的不確定度
　　 CNG加氣站使用的川中油氣田壓縮天然氣工程技術開發公司生產的售氣機或北京長空牌加氣機，其計量裝置均采用質量流量計，使用前預先輸入被測介質標準狀態下的密度，計量時則自動計量出標準狀態下的體積。

2.2.1售氣機(加氣機)的計量準確度為+0.5%。

2.2.2天然氣密度測量的不確定度估算
　　 目前國內普遍采用通過測量氣流壓力、溫度和定點取樣分析氣流全組份，經過計算得到天然氣的密度。根據目前現場常用儀器儀表的使用范圍、的遵守的標準、規程、規范等進行具體計算、綜合考慮，天然氣密度測量的不確定度據有關資料介紹最小為+1.571%。
　　 另一方面，天然氣定時定點取樣，在其取樣間隔時間內天然氣組份有所變化(或波動)，將導致天然氣密度測量的附加不確定度。某單位于1999年定點定時取樣分析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告

注：測試狀態為0℃，101.325kPa

　　天然氣是以各種碳氫化合物為主的混合氣體。氣源單位供應成都市的天然氣中，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。C電是臨界點，對應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，壓力升高到露點線后，天然氣中將出現主要由重涇組成的液體；在一定壓力下，溫度下降至露點溫度時，亦會出現液體。天然氣的涇露點與天然氣的壓力和組成有關。在CNG站天然氣的加壓、儲存、銷售過程中，伴隨著溫度與壓力的變化，最高壓力達25Mpa。當原料天然氣中重涇組份相對較多時，在壓力、溫度的變化過程中，會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站經過脫水干燥處理，也使天然氣的密度產生微量下降。今日我們對甲、乙兩座站的進出天然氣進行了采樣分析，分析數據詳見表2、表3。根據分析結果發現甲、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告

注：參數狀態是20℃，101.325kPa

　　　　　　　　　　　　　　表3 乙站天然氣組份分析報告

注：參數狀態是0℃，101.325kPa

　　上述各項密度不確定度算術相加得到天然氣的密度測量的不確定度。

2.2.3 售氣計量的不確定度
　　 前述2.2.1、2.2.2兩項構成售氣計量的不確定度。在2.2.2項中關于在重涇成分部分凝析的問題尚待掌握其變化規律，此問題與天然氣的組成，壓力與溫度的變化密切相關，有待進一步探索與分析。本文僅以甲站因凝析造成的密度下降值1.71%為準進行售氣計量不確定度的試算。為此，按均方根計算，售氣計量的不確定度為-2.86%~+4.5%。

2.3 CNG加氣站天然氣計量的不確定度
　　 略去二次項時，CNG架起站的計量不確定度為原料天然氣進氣計量不確定度與售氣計量不確定度的算術和，由兩項相加則得出CNG加氣站計量不確定度，最小為-4.27%，****為+5.9%。

3.0 CNG站的天然氣損耗
　　 加氣站運行過程中，壓縮機要進行排污與卸荷操作，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。當加氣站設有廢氣回收裝置時，可部分回收排放的天然氣，其余則為損耗天然氣。
　　另一方面，設備或管路維修，泄漏等都將產生天然氣損耗。
　　這些天然氣損耗量隨機性很大，往往難于定量分析，它與CNG站的工藝系統、運行工況、操作管理制度及水平緊密相關。
4.0 努力降低天然氣進銷差
　　降低天然氣進銷差是節約能源、提高經濟效益的重要方面。在CNG站建設與運行的每一個環節中，應充分發揮客觀因素的****效益，盡可能減少主觀因素的不利影響。
（1）建站時應按規范要求設置壓縮機進氣緩沖罐，并設于進氣計量與壓縮機之間，以使流經流量計的氣流處于穩定流狀態。
（2）正確選用進氣流量計，合理配置，避免機器運轉時震動影響流量計的正常工作。
（3）建站時宜設置廢氣系統及回收罐，盡量回收部分排放的氣體。
（4）合理安排壓縮機的運行，減少啟動次數；合理安排排污周期。若采用前置脫水可適當加長壓縮機排污周期。壓縮機排污若手動操作時，應緩慢開啟閥門，以盡量避免低壓管路系統安全閥放空。
（5）后置脫水裝置倒塔時停機排污易于引起低壓管路安全閥放空。應完善操作，盡量減少或杜絕這一放空現象。
（6）加強設備與管路系統的維修保養，杜絕外泄漏的發生。
（7）計量儀表應嚴格按計量法規的要求加強管理，使之始終處于受控之中，始終保持良好的運行狀態。
（8）售氣機（加氣機）應準確置入標準狀態下（20℃，101.325kPa）所使用的天然氣密度并經常關注天然氣的密度變化。
（9）提高人員素質，嚴格執行計量法，避免有意或無意的人為因素影響。
（10）建議計量行政主管部門統一規范密度測試周期，并規范以售氣機售出氣樣為分析測試樣本。
（11）國產售氣機的精度保證，目前亦是十分重要的問題，制造廠必須高度重視，認真接受使用地技術監督部門的計量監督。
　　 鑒于對CNG站進銷差率問題的認識尚十分粗淺，大量分析研究工作還有待深入進行。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，減少進銷差率。文中謬誤之處，亦請見諒