天然氣成分熱值分析法淺析

焦玉華

摘要：天然氣是烴類和少量非烴類混合氣體的總稱。由于不同產地的天然氣，其組成成分和燃燒特性各有差異，即便是相同體積的天然氣，其燃燒所產生的能量也各不相同，當前，天然氣能量計量與計價已成為國際上最流行的天然氣貿易計量與結算方式。天然成分熱值分析法作為天然氣能量計量的主要分析方法，可有效避免因氣源不同引起的熱值偏差，準確計量天然氣熱值，減少貿易結算糾紛，促進天然氣行業的健康發展。

關鍵詞：天然氣;成分;熱值;分析法;行業;發展

天然氣成分熱值分析法是基于天然氣中每個組分對熱值所做出貢獻的原理進行測試，目的是通過適當的分析方法來測定不同氣體組分的摩爾分數。熱值可以通過加權不同摩爾分數的氣體成分和其相應組分氣體的摩爾熱值從而計算獲得。通過這一原則可以計算出天然氣的摩爾熱值。目前，國內外天然氣成分熱值分析方法普遍使用的技術有氣相色譜GC法、非分光紅外NDIR法和激光拉曼光譜天然氣分析法，下面對其工作原理及特性作了分別介紹。

一、氣相色譜儀GC法熱值分析

GC由氣路系統、進樣系統、色譜柱、電氣系統、檢測系統、記錄器或數據處理系統組成。其工作原理為：待測混合氣體首先被惰性氣體（即載氣，一般是N2、H2、He等）帶入色譜柱，柱內含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動的，這種平衡實際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動，使樣品組分在運動中進行反復多次的分配或吸附/解附，結果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當組分流出色譜柱后，立即進入檢測器，檢測器能夠將樣品組分的存在與否轉變為電信號，而電信號的大小與被測組分的量或濃度成比例，當將這些信號放大并記錄下來時，就可以形成色譜圖，它包含了色譜的全部原始信息。在沒有組分流出時，色譜圖的記錄是檢測器的本底信號，即色譜圖的基線。

二、CNG天然氣加壓分析

壓縮天然氣（Compressed Natural Gas，簡稱CNG）是天然氣加壓（超過3，600磅/平方英寸）到20-25MPa，再經過高壓深度脫水并以氣態儲存在容器中。它與管道天然氣的組分相同。CNG可作為車輛燃料利用。

天然氣的儲存方式：

1、地下儲氣庫是將長輸管道輸送來的商品天然氣重新注入地下空間而形成的一種人工氣田或氣藏，一般建設在靠近下游天然氣用戶城市的附近。與地面球罐等方式相比較，地下儲氣庫具有以下優點：儲存量大，機動性強，調峰范圍廣;經濟合理，雖然造價高，但是經久耐用，使用年限長達30～50年或更長;安全系數大，安全性遠遠高于地面設施。

2、天然氣儲存方式主要有壓縮天然氣（CNG：15Pa～20MPa）.液化天然氣（LNG：沸點-162℃）和吸附天然氣（ANG）;CNG是目前車用天然氣燃料的主要儲存方式，缺點是儲氣瓶重量重.占用體積大;與液體燃料相比，天然氣體積能量密度低，20MPa壓力下的CNG燃料僅相當于汽油能量密度的30%。

3、國際上天然氣另一儲存方式是液化天然氣，LNG是對地質開采的天然氣通過“三脫”凈化處理.實施低溫液體處理而成，液化后的體積僅是原氣態體積的1/625，LNG的能量密度是CNG的三倍多.能量密度大大提高，但LNG的生產成本相對較高，儲存容器的絕熱性要求高，這些是制約其發展的因素。

4、吸附式儲存天然氣（ANG）技術是目前尚處研究階段的一種天然氣儲存方式，它用多孔吸附劑填充在儲存容器中，在中高壓（3.5MPa左右）條件下，利用吸附刑對天然氣高的吸附容量來增加天然氣的儲存密度。ANG作為未來替代CNG的一項新技術將有廣闊的發展前景，但由于技術上的不少難點還有持解決，故在目前還尚難進入實用化階段。

三、摻液化氮摻假行為有什么危害

大幅度降低熱值由上述模擬計算可知僅采用甲烷計算熱值降幅都在2MJ/m3以上，而如果是正常的LNG降幅將會更大。也就是說以前1立方 LNG 跑的里程，現在跑不了了。

1、如果為車用會導致車動力嚴重不足，嚴重者會造成發動機壽命縮短;熱值不足導致車用時能量供應不足司機必然會加大油門，如此一來就造成不耐燒、動力不足，且由于LNG與空氣混合比例的異常長時間使用必會造成發動機的壽命縮短。

2、工業使用會導致殘次品的增多;行業內的人都知道，事實上液氮并非高純氮，許多工業用戶選擇LNG的原因就是它遠比管道氣純凈，而液氮的加入就改變了這種狀況，勢必會導致殘次品的增多。

3、運輸與存儲造成較大隱患，由于LNG與液氮密度差異較大，從而導致罐內液

體容易分層，而分層會導致 LNG 的翻滾，LNG的翻滾則極易導致罐體超壓，隱患可想而知！且這種操作易造成溫度的異常分布會導致罐體應力的異常分布，嚴重時可能會導致罐體被破壞！

四、鑒別正常LNG與摻假的LNG

最精確方便的方法是進行樣品檢測：有條件的客戶可根據自身情況配備相應的天然氣成分檢測儀。當一車LNG送到時，對照這車LNG原廠的“氣質報告”進行取樣分析檢測，原廠 LNG 通常氮的含量不會超過0.5%，如果檢測結果氮含量大于0.5%則很有可能有摻假行為。

1、看溫度。通常LNG經過長途運輸溫度均會有所上升，如果經過長途運輸后溫度仍然很低能夠達到-160℃左右的話，則可能是溫度更低的液氮混合后降低了原車LNG的溫度，應進一步進行分析檢測。高壓低溫的液尤其要注意。

2、嚴格控制采購環節。（找靠譜的貿易商）

天然氣成分檢測儀，天然氣中氮氣的克星，熱值分析！讓你的用氣無后顧之憂！

隨著煤改氣政策全面實施，全國范圍開展‘禁煤令’。燃煤鍋爐逐步淘汰，燃氣鍋爐數量日益擴大，燃氣價格隨市場需求不斷上漲。在利益的驅使下部分燃氣商戶為獲得可觀的經濟利潤，在LNG中摻入液氮。據業內人士介紹，液氮這種物質原本只是用來調整LNG的固定熱值，但由于利潤驅使，逐漸變成了一些不法商戶牟利的方法。上海烜晟公司針對這一現象為挽回LNG用戶損失，研制出一款便攜式全自動燃氣熱值分析儀，可實現對各種燃氣中氮、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷、丁烷、戊烷等成份的一次進樣全分析。利用熱值工作軟件自動計算出被檢測氣組分含量、高熱值、低熱值、密度、相對密度、華白數、燃燒勢等自動生成報表的一種專用儀器。

參考文獻：

[1]常宏崗;中國天然氣工業標準化的現狀與發展方向[J].石油工業技術監督，2004（07）

[2]郭大鵬.海外油企為何放棄中國天然氣[J].中國企業家，2004（12）

[3]王臘梅;中亞，中國天然氣陸路供應先鋒[J].中國石油和化工（綜合版），2007（01）