文 | 劉俊

一、背景分析 

截至2015年底，天然氣在我國(guó)一次能源中占比僅5.8%，《中國(guó)天然氣發(fā)展報(bào)告（2017）》顯示，2016年中國(guó)天然氣表觀消費(fèi)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(fèi)結(jié)構(gòu)中占比6.4%。遠(yuǎn)低于全球天然氣24%的消費(fèi)比例 ；隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)政策的落實(shí)，天然氣作為清潔能源在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中將會(huì)占據(jù)越來(lái)越重的地位。由于我國(guó)天然氣產(chǎn)量低，需大量從海外進(jìn)口。 

中投顧問(wèn)發(fā)布的《2017—2021年中國(guó)液化天然氣（LNG）行業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2015-2016年，我國(guó)液化天然氣進(jìn)口總量由19,651,151,170千克增長(zhǎng)到26,060,199,426kg，增長(zhǎng)了32.6%；2017年1-4月，我國(guó)液化天然氣進(jìn)口總量為9,963,812,125kg，比上年同期增長(zhǎng)26.5%。 

液化天然氣正迎來(lái)大量需求快速增長(zhǎng)的時(shí)刻。但是，如何降低液化天然氣在氣化過(guò)程中的氣化損失，提高氣化率，成為液化天然氣經(jīng)營(yíng)企業(yè)需要解決的主要問(wèn)題。 

二、液化天然氣基本特性 

液化天然氣的簡(jiǎn)稱LNG，它是天然氣經(jīng)過(guò)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(rèn)是地球上最干凈的化石能源。無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)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?jī)H為同體積水的45% 左右。 

LNG燃燒后對(duì)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(jìn)的能源。 

通常LNG儲(chǔ)存在 -161.5℃、0.1MPa 左右的低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運(yùn)輸，使用時(shí)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(guò)程吸收熱量、降低燃燒效率、并且具有阻燃特性。根據(jù)國(guó)內(nèi)液廠和北方碼頭船液提供的LNG成分檢測(cè)報(bào)告來(lái)看，主要成分為甲烷、乙烷等重?zé)N、氮等。 

（1）采用理想氣體方程式pV=nRT等分別計(jì)算出純甲烷、純乙烷、液氮、LNG 在0℃標(biāo)況和20℃工況下的氣化率，并比較如下（見(jiàn)表1）。 

從表1可以看出，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(cè)量體積比燃?xì)夤r下氣化率低0.073%； 

3）液氮?dú)饣实?，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(zhǎng)途運(yùn)輸保溫效果。但液氮?dú)饣实?，又無(wú)熱值。甲烷含量高的LNG密度低氣化率高，因此需要在入庫(kù)環(huán)節(jié)進(jìn)行甲烷和液氮含量的檢測(cè)，對(duì)由上游天然氣液供貨方提供出廠的LNG氣質(zhì)檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行驗(yàn)證，保證LNG中甲烷含量相對(duì)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(jì)量表需要安裝帶有溫度補(bǔ)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(jì)分析方法，大用戶安裝SCADA 遠(yuǎn)傳技術(shù)，對(duì)用氣數(shù)據(jù)定時(shí)采集、監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)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(shí)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(cè) 

對(duì)于液化天然氣的購(gòu)銷過(guò)程中，監(jiān)測(cè)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?jǐn)?shù)據(jù)，并由此計(jì)算其熱值（簡(jiǎn)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?xì)馄髽I(yè)可以根據(jù)情況選用。 

2018年8月國(guó)家發(fā)展改革委組織編制的《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開(kāi)放監(jiān)管辦法》中“第十五條”規(guī)定，天然氣管網(wǎng)設(shè)施運(yùn)營(yíng)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(shí)，應(yīng)以熱值和體積為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，以熱量作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。因此，檢測(cè)天然氣組分?jǐn)?shù)據(jù)除滿足控制天然氣氣化率外，還成為熱量計(jì)量的重要依據(jù)。 

六、結(jié)束語(yǔ) 

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(jì)量值就低。燃?xì)馄髽I(yè)必須通過(guò)監(jiān)測(cè)采購(gòu)的LNG組分，安裝帶有體積修正儀的流量計(jì)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(jì)分析方法，從多個(gè)角度控制液化天然氣的氣化率。通過(guò)檢測(cè)LNG組分同時(shí)也監(jiān)測(cè)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(lái) 的熱量計(jì)量做好充分準(zhǔn)備。