试析CNG加气站的天然气进销差率

成都市煤气总公司　　魏宗濂　　黄木桂

1概述
　　 近年成都讪压缩天然气加气站的建设得到了较快的发展，2000年以来投入运行的了站近20座。随着运行牟持续与深入，人们深刻的感受到天然气销差是影响生产经营状况的重要因素之一。目前，成都市在运行CNG站的进气计量一般采用AVK涡轮流量计，带有压力、温度修正仪；售气计量常用的有川中CNG公司生产的售气机和北京长城公司睡产和售气机。
　　 CNG加气站天然气进销差率是指天然气在CNG加气站的进销过程中因计量仪表的不确定度和生产运行过程中的损耗所形成的损失程度，计算公式如下：
进销差率＝(进气总量－销售总量)/进气总量X100%
通常进销差率由两方面构成，一是天然气的进气与销售计量仪表不确定度引起；另一方面是加气站建设、生产工艺过程及运行管理所产生的天然气损耗。前者应努力保持在规定的计量精度范围内，后者应提高建设水平，完善工艺过程，强化管理以尽量减小损耗的气量。对这两方面造成的影响的原因很多，归结起来可分为客观上和主观上两个方面的原因。
　　 （1） 客观原因的产生是因为天然气液体的综合性、动态性。天然气流量测量必然存在的不确定度受多参数影响主要涉及以下几点：a测量与配套仪表本身的准确度的影响。B天然气的组份与物理性质的波动及组份测量产生的不确定度的影响。
　　 （2） 加气站建设，运行管理及市场经济中人员素质的影响都会造成加气站生产运行中天然气气量损耗的增加。这些主观原因的影响通过技术水平的提高和自身努力来尽量减小损耗。
2CNG加气站的天然气计量不确定度估算
CNG加气站睥原料天然气计量与售气计量都是以体积流量（m3）为单位。而体积流量受压力，温度变化的影响，因为确定大家公认的标准状态是计量的重要基础。我国天然气待业贸易结算体积流量均以20℃、101.325kpa状态下计量天然气体积，从而避免为此产生较大的人为误差。
计量仪表的选用、使用、维护和调校都必须遵循计量法的规定与要求，保持计量仪表始终处天受控状态下使用，其流量测量的准确度能达到可控制的范围。这也是本文不确定度估算的基础。

2.1原料天然气进气计量的不确定度
　　 （1） 原料天然气进气计量为丹麦AVK涡轮流量计，常用规格为D100。计量精度为Qmin－20%Qmax，+2%；20%Qmax－Qmax，+1%。流量修正仪精度为：标准条件下+0.5%，其它条件时+1%。
　　 （2） 进气计量的不确定度
进气计量装置由涡轮流量计和流量较正仪组成，涡轮流量计通常在20%Qmax－Qmax范围内工作，故该装置总不确定度，按均方根计算为+1.4%。

2.2售气机计量的不确定度
　　 CNG加气站使用的川中油气田压缩天然气工程技术开发公司生产的售气机或北京长空牌加气机，其计量装置均采用质量流量计，使用前预先输入被测介质标准状态下的密度，计量时则自动计量出标准状态下的体积。

2.2.1售气机(加气机)的计量准确度为+0.5%。

2.2.2天然气密度测量的不确定度估算
　　 目前国内普遍采用通过测量气流压力、温度和定点取样分析气流全组份，经过计算得到天然气的密度。根据目前现场常用仪器仪表的使用范围、的遵守的标准、规程、规范等进行具体计算、综合考虑，天然气密度测量的不确定度据有关资料介绍最小为+1.571%。
　　 另一方面，天然气定时定点取样，在其取样间隔时间内天然气组份有所变化(或波动)，将导致天然气密度测量的附加不确定度。某单位于1999年定点定时取样分析22次，所测得的密度值见表1。由表1 可知在析范围内天然气的密度变化幅度为-1.8%-+1.2%。
　　　　　　　　　　　　 表1 某单位1999年天然气密度测试报告

注：测试状态为0℃，101.325kPa

　　天然气是以各种碳氢化合物为主的混合气体。气源单位供应成都市的天然气中，CH4体积百分比通常为90%以上，其余成分主要是C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、CO2、N2等。CH4超过80%的天然气有如图1所示的压力-温度示意图。
　　图1中，N和M分别代表具有最高凝析压力和最高凝析温度的点。C电是临界点，对应的临界压力和临界温度用Pc和Tc表示。在低于最高凝析温度的某一温度值时，压力升高到露点线后，天然气中将出现主要由重泾组成的液体；在一定压力下，温度下降至露点温度时，亦会出现液体。天然气的泾露点与天然气的压力和组成有关。在CNG站天然气的加压、储存、销售过程中，伴随着温度与压力的变化，最高压力达25Mpa。当原料天然气中重泾组份相对较多时，在压力、温度的变化过程中，会部分凝析出重泾组份液体，从而引起销售气体的密度下降。此外，原料天然气在CNG站经过脱水干燥处理，也使天然气的密度产生微量下降。今日我们对甲、乙两座站的进出天然气进行了采样分析，分析数据详见表2、表3。根据分析结果发现甲、乙两站售出天然气的密度比原料气分别下降了1.7%和1.5%。

表2 甲站天然气组份分析报告

注：参数状态是20℃，101.325kPa

　　　　　　　　　　　　　　表3 乙站天然气组份分析报告

注：参数状态是0℃，101.325kPa

　　上述各项密度不确定度算术相加得到天然气的密度测量的不确定度。

2.2.3 售气计量的不确定度
　　 前述2.2.1、2.2.2两项构成售气计量的不确定度。在2.2.2项中关于在重泾成分部分凝析的问题尚待掌握其变化规律，此问题与天然气的组成，压力与温度的变化密切相关，有待进一步探索与分析。本文仅以甲站因凝析造成的密度下降值1.71%为准进行售气计量不确定度的试算。为此，按均方根计算，售气计量的不确定度为-2.86%~+4.5%。

2.3 CNG加气站天然气计量的不确定度
　　 略去二次项时，CNG架起站的计量不确定度为原料天然气进气计量不确定度与售气计量不确定度的算术和，由两项相加则得出CNG加气站计量不确定度，最小为-4.27%，最大为+5.9%。

3.0 CNG站的天然气损耗
　　 加气站运行过程中，压缩机要进行排污与卸荷操作，再生干燥装置也要定期排污，这些操作都附带有天然气排放。当加气站设有废气回收装置时，可部分回收排放的天然气，其余则为损耗天然气。
　　另一方面，设备或管路维修，泄漏等都将产生天然气损耗。
　　这些天然气损耗量随机性很大，往往难于定量分析，它与CNG站的工艺系统、运行工况、操作管理制度及水平紧密相关。
4.0 努力降低天然气进销差
　　降低天然气进销差是节约能源、提高经济效益的重要方面。在CNG站建设与运行的每一个环节中，应充分发挥客观因素的最佳效益，尽可能减少主观因素的不利影响。
（1）建站时应按规范要求设置压缩机进气缓冲罐，并设于进气计量与压缩机之间，以使流经流量计的气流处于稳定流状态。
（2）正确选用进气流量计，合理配置，避免机器运转时震动影响流量计的正常工作。
（3）建站时宜设置废气系统及回收罐，尽量回收部分排放的气体。
（4）合理安排压缩机的运行，减少启动次数；合理安排排污周期。若采用前置脱水可适当加长压缩机排污周期。压缩机排污若手动操作时，应缓慢开启阀门，以尽量避免低压管路系统安全阀放空。
（5）后置脱水装置倒塔时停机排污易于引起低压管路安全阀放空。应完善操作，尽量减少或杜绝这一放空现象。
（6）加强设备与管路系统的维修保养，杜绝外泄漏的发生。
（7）计量仪表应严格按计量法规的要求加强管理，使之始终处于受控之中，始终保持良好的运行状态。
（8）售气机（加气机）应准确置入标准状态下（20℃，101.325kPa）所使用的天然气密度并经常关注天然气的密度变化。
（9）提高人员素质，严格执行计量法，避免有意或无意的人为因素影响。
（10）建议计量行政主管部门统一规范密度测试周期，并规范以售气机售出气样为分析测试样本。
（11）国产售气机的精度保证，目前亦是十分重要的问题，制造厂必须高度重视，认真接受使用地技术监督部门的计量监督。
　　 鉴于对CNG站进销差率问题的认识尚十分粗浅，大量分析研究工作还有待深入进行。本文试析，仅提供参考思路而已，目的在于与大家一道共同努力，提高水平，减少进销差率。文中谬误之处，亦请见谅