影響液化天然氣氣化率的因素及控制措施

液化天然氣氣化是城市燃氣供應(yīng)企業(yè)的一個重要的工藝流程，氣化率的高低直接影響燃氣企業(yè)的購供差及企業(yè)利益。研究液化天然氣氣化率影響因素，制定和采取控制液化天然氣氣化率和熱值的措施成為液化天然氣經(jīng)營企業(yè)的重要研究課題。

一、背景分析

截至2015年底，天然氣在我國一次能源中占比僅5.8%，《中國天然氣發(fā)展報告(2017)》顯示，2016年中國天然氣表觀消費量為2058億m3 (不含向港澳供氣)，同比增加6.6%。天然氣在一次能源消費結(jié)構(gòu)中占比6.4%。遠低于全球天然氣24%的消費比例 ;隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境保護政策的落實，天然氣作為清潔能源在國家能源結(jié)構(gòu)中將會占據(jù)越來越重的地位。由于我國天然氣產(chǎn)量低，需大量從海外進口。

中投顧問發(fā)布的《2017—2021年中國液化天然氣(LNG)行業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告》數(shù)據(jù)顯示：2015-2016年，我國液化天然氣進口總量由19,651,151,170千克增長到26,060,199,426kg，增長了32.6%;2017年1-4月，我國液化天然氣進口總量為9,963,812,125kg，比上年同期增長26.5%。

液化天然氣正迎來大量需求快速增長的時刻。但是，如何降低液化天然氣在氣化過程中的氣化損失，提高氣化率，成為液化天然氣經(jīng)營企業(yè)需要解決的主要問題。

二、液化天然氣基本特性

液化天然氣的簡稱LNG，它是天然氣經(jīng)過凈化(脫水、脫烴、脫酸性氣體)后，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的化天然氣LNG，被公認是地球上最干凈的化石能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，液化天然氣的質(zhì)量僅為同體積水的45% 左右。

LNG燃燒后對空氣污染非常小，而且放出的熱量大，所以液化天然氣是一種比較先進的能源。

通常LNG儲存在 -161.5℃、0.1MPa 左右的低溫儲存罐內(nèi)。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。

三、LNG中各有關(guān)成分氣化率分析

LNG中除了甲烷等外還有惰性氣體，其在燃燒過程吸收熱量、降低燃燒效率、并且具有阻燃特性。根據(jù)國內(nèi)液廠和北方碼頭船液提供的LNG成分檢測報告來看，主要成分為甲烷、乙烷等重?zé)N、氮等。

影響液化天然氣氣化率的因素主要有：

1)LNG的組分和含量影響氣化率，甲烷含量高的液化天然氣氣化率高;

2)0℃標(biāo)況氣化率和20℃工況氣化率相差較大，一般液化天然氣氣化后氣態(tài)天然氣溫度為0~5℃，測量體積比燃氣工況下氣化率低0.073%;

3)液氮氣化率低，僅為甲烷的44.91%。

四、控制LNG氣化率的措施分析

1)由于液氮液化溫度為 -195℃，LNG 中加入適量液氮有利于長途運輸保溫效果。但液氮氣化率低，又無熱值。甲烷含量高的LNG密度低氣化率高，因此需要在入庫環(huán)節(jié)進行甲烷和液氮含量的檢測，對由上游天然氣液供貨方提供出廠的LNG氣質(zhì)檢測報告進行驗證，保證LNG中甲烷含量相對較高，嚴(yán)格控制液氮含量，提高LNG氣化率。

2)由于標(biāo)況溫度和工況溫度下LNG的氣化率每噸相差1404.5-1308.67=95.83，因此在氣化后的計量表需要安裝帶有溫度補償?shù)捏w積修正儀，以減少氣化率損失。

3)建立科學(xué)有效的用氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法，大用戶安裝SCADA 遠傳技術(shù)，對用氣數(shù)據(jù)定時采集、監(jiān)控，統(tǒng)計液化天然氣氣化前數(shù)據(jù)和氣化后的天然氣數(shù)據(jù)，縮短數(shù)據(jù)采集分析周期，及時發(fā)現(xiàn)液化天然氣不正常的氣化率等情況，并積極查找原因。

五、天然氣組分監(jiān)測

對于液化天然氣的購銷過程中，監(jiān)測天然氣組分及其變化情況以控制其氣化率，采取氣體成分分析儀分析得到天然氣組分數(shù)據(jù)，并由此計算其熱值(簡稱間接法)。氣體成分分析儀主要有氣相色譜儀和紅外分析儀兩種，燃氣企業(yè)可以根據(jù)情況選用。

2018年8月國家發(fā)展改革委組織編制的《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法》中“第十五條”規(guī)定，天然氣管網(wǎng)設(shè)施運營企業(yè)接收和代天然氣生產(chǎn)、銷售企業(yè)向用戶交付天然氣時，應(yīng)以熱值和體積為計量標(biāo)準(zhǔn)，以熱量作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。因此，檢測天然氣組分數(shù)據(jù)除滿足控制天然氣氣化率外，還成為熱量計量的重要依據(jù)。

六、結(jié)束語

由于LNG中除了甲烷等外還有其他成分的氣體，氣化率低、熱值低，能量計量值就低。燃氣企業(yè)必須通過監(jiān)測采購的LNG組分，安裝帶有體積修正儀的流量計修正基表數(shù)據(jù)，以及建立科學(xué)有效的用氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法，從多個角度控制液化天然氣的氣化率。通過檢測LNG組分同時也監(jiān)測LNG的熱值，這樣除利于目前的供銷差控制外，還能為即將到來 的熱量計量做好充分準(zhǔn)備。