美国国家天然气委员会对于LNG和管道天然气可互换性的研究

主要参数并确定该参数在最低和最高限时对最终使
（吹 ５ 灭； ）
（不完全燃烧（ 产生Ｃ ） ６ ） ｏ； ） ７ （黄焰。
排放特性方面的影响包括：
用效果的影响。 数是最合理的选择， 数高限 华白 华白 用于解决黄焰、 不完全燃烧、Ｏ 和Ｃ Ｎ 、 Ｏ排放等燃烧 问题， 数低限用于解决脱焰、 华白 吹灭和 Ｃ Ｏ排放等
热值超过 ４ ９Ｍ 耐 的燃气。这可以通过采用一个 ． ／ ０ Ｊ ８ 相对保守的华白 数高限、同时规定热值高限的方法
备的燃烧工况恶化， 燃烧效率降低， 污染物排放增 加， 燃烧设备寿命缩短， 引燃火熄灭导致故障停车，
往复式发动机敲缸等。
来解决。实验表明， 通过规定一个热值高限， 可以解 决自 敲缸）回火、 燃（ 、 燃烧动态特性问题， 同时与华 白 数相配合， 可以解决不完全燃烧和黑烟问题。或 者， 也可以通过规定特定烃类组分的高限方法（ 例如 丁烷） 解决上述问题。
峰设施 （ 如我国上海的液化天然气事故调峰站） 北
工生产设施。 燃气组分变化可能产生的影响表现在燃烧现象 和排放特性两个方面。 燃烧现象方面的影响包括：
（自 发动机的 ； ） １ 燃（ 敲缸） ） ｚ （燃烧动力特性（ 压力波动和脉动） ； （回 ３ 火； ） ４ （脱焰； ）
天然气处理等行业的近百家企业以及部分政府和科
研机构组成工作组（ Ｎ Ｃ ， 简称 Ｇ ＋ 开展了燃气可互 ） 换性的研究， ０ 年 ２ 于２０ ５ 月发布了《 天然气可互换 性及非燃烧应用白 皮书》 。
Ｎ Ｃ 对燃气” Ｇ十 可互换性” 的定义是 ： 在不明显改
气化后的Ｌ Ｇ与美国管网天然气相比， Ｎ 组分和 热值存在较大差别（ １， 见表 ）主要表现在Ｌ Ｇ中含 Ｎ 有较高比 例的乙烷、 丙烷和丁烷组分， 基本不含氮气 或Ｃ ： Ｏ 等惰性气体。在用燃气利用设备转换为使用 Ｌ Ｇ后， Ｎ 可能存在性能、 安全、 排放方面的问题。Ｎ ＬＧ
变运行安全、 效率和性能， 或者不会明显增加空气污 染物排放量的情况下， 在燃烧设施中采用一种燃气 替代另外一种燃气的能力。这一定义与传统定义有 所不同， 传统定义主要关注燃烧性能是否受到影响。
表 飞 美国国内天然气与进口Ｌ 气源的气质差异 Ｇ Ｎ
美国天然气 典型值
甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷
０ ０ ． ６
０１ ．３ ０１ ．０
０ ０ ．０
０７ ．０ ０２ ．０ ３。０ ９０ ００ 。３
３ ．９ ９ １
Ｎ ２
０４ ．２ ４ ．９ ０４
０ １ ．０
００ ．９
４．７ ２ １
００ ．０ ４．１ １９
００ ．９ ４．１ ３５
热值
４．３ ０８
（ ／３ Ｊ ） Ｍｍ Ｅ ｖ ｏ ｔ ａ ｎ ｃ ｏ ｏ Ｚ〕年１ 月１ Ｎ Ｉ Ｎ玩ｅ ｔ ａ ｏ ｒ ｎ侧５ ０ ２日 Ｒ ｍ ｉ ｌｒ ａ ｏ Ｐ ｔ ｉ
３１ 在 Ｌ Ｇ产地 ． Ｎ
Ｎ Ｌ Ｇ液化工厂会对天然气进行预处理， 分离戊 烷、 烷和更重的烃类组分， 己 以避免这些组分在液化
工艺中发生冰堵。 Ｎ Ｌ Ｇ液化工厂可以增加设备分离
体。注人 １ ％的氮气或空气可以将天然气的华白数 降低大约 １ ％。 ． ３ 掺混空气与注氮相比价格要低得多。但注人 ３ ％的空气就会将天然气中的氧含量提高到０ ％， ． ６
． ３ 在 Ｌ Ｇ接收站 ２ Ｎ
备废气气源条件。 废气中的Ｃ ： Ｏ 和水分可能会导致 管道腐蚀， 特别是对于储气库上游等天然气中水分 含量较高的管道。
） ３ （不同 掺混。 Ｎ Ｇ 气源的 在Ｌ 接收站内 进行两种
Ｌ Ｇ的掺混， Ｎ 或者由 管道公司进行 Ｌ Ｇ和国内各种 Ｎ 气源的掺混看似经济可行的选择， 但通常会碰到运 行方面的困难， 例如管道公司每天运输的天然气中 各种气源所占的比例都会发生变化， 很难做到精确
ｗ、 Ｖ ｈ ａ ａ ｏｇＣ Ｖ ． ｉ ｇ ｓ ｒ．ｎ 、ｃ ｎ
万方数据
城市燃气 ２０／ ０６８洲０３８ １７） ．
１ 燃气组分变化可能对燃气设备造成
的影 响
目 前在用的燃气燃烧设备大致可以分为两类 ：
定的量化的经验参数衡量。衡量燃气可互换性的指 标包括单一指数（ 数） 华白 和多重指数两类：
ｌ （华白 华白 数是使用最为广泛的 ） 数； 单一指数，
用于衡量燃气设备单位时间内的能量输人， 计算公
式为Ｗ Ｈｓ． 其中Ｈ代表燃气的高热值，为燃 ＝ ｏ５ ｌ 。 ５
气的相对密度。
传统的 燃气燃烧设备采用理想空燃比， 通常对燃气 组分的变化具有较强的忍耐力； 低排放燃烧设备采 用了 各种精密的 控制系统和尾气处理技术（ ， 例如， 稀 薄预混燃烧” 技术） ， 有助于降低排放和提高效率， 但 对燃气组分变化的敏感程度有所增加。
（ 管道安全性问题） ， 还会对储气库、 化工企业以及城 市天然气液化调峰设施的运行造成不利影响。
选择注人废气方案需要在 Ｌ Ｇ接收站附近具 Ｎ
设施；）Ｎ 采用热值计量， Ｎ 保留 ３ （ ＬＧ 在ＬＧ中 一定重
烃组分对生产商来说有利可图。事实上， 不同Ｌ Ｇ Ｎ 工厂对于重烃组分的分离程度有所不同， 从表 １ 中 可以看出， 特立尼达Ｌ Ｇ的重烃组分所占比 Ｎ 例明显 低于其它Ｌ Ｇ气源。 Ｎ
） ｌ （落基山地区的城市燃气公司在城市门站采
用 注人 空气 的方法将该 地 区天然 气 的华 白数从
） ２ Ｎ （在ＬＧ中注人氮气、 空气或废气这三种气
２ ４
４ ５Ｍ ｍ 调减到４． Ｍ ｍ， ． ｌ ９４ Ｊ ， ４ ７ Ｊ ， 这在美ｖ ． ｉ ｇ ｓ ｇｃ 、ｃ ｎ ｏ
这会超过管道公司对进人管道天然气 的气质要求
乙烷、 丙烷和丁烷， 但大多数工厂没有这么做。这主
要是由于以下原因：） 本、 ｌ （ 日 韩国和台湾是主要的 Ｎ ＬＧ市场， 这些国家根据Ｌ Ｇ热值制定城市燃气质 Ｎ 量标准， 基本不存在可互换性问题； 大多数ＬＧ ） ２ （ Ｎ
产地远离天然气凝析液市场， 也缺乏凝析液的储运
配比使其保持固定的华白数。
（分离重烃组分。 ） １ 建设重烃组分分离设施的 可
行性取决于经济因素和凝析液市场因素。凝析液也 可以 作为接收站的发电燃料， 但凝析液产量通常远 远高于发电 需求。美国在用的５ Ｌ Ｇ接收站中， 座Ｎ
只有在墨西哥湾沿岸的接收站建设了小规模的凝析
综上所述， 在北美洲的Ｌ Ｇ接收站， Ｎ 惰性气体
黄焰指数 、 热负荷指数和不完全燃烧指数。 多重指数 主要描述基本的燃烧现象。
） ｌ 般燃 （一 气燃烧设 施； ） ２ （工业锅炉、 窑炉和工艺加热装置；
（往复式发动机（ ３ ） 包括天然气汽车） ；
） ＃ 轮 （ 气 机； 燃
） ５ （非燃烧类利用装置， 包括城市天然气液化调
问题。
（氮氧化物（ｏ） Ｎ ｘ； １ ） ） ｚ （未燃烧的 碳氢化合物；
３ （一氧化碳 ） （排放控制技术的反应。 ４ ）
上述影响最终表现出的问题是 ：天然气燃烧设
鉴于各种燃气的 组分差别可能很大， 仅采用华 白 数还不能完全解决不完全燃烧问题， 特别是对于
万方数据
城市燃气 ２０／ ０６８洲０３８ １７） ．
领域是个特例。 在法国， 一些大型工业用户（ 例如玻 璃生产企业） 也采用空混设备控制燃气质量。 ） ２ （对燃气燃烧设备进行检测， 在必要时进行调 节。这种方法需要由 专业人员对大部分在用设备进 行检测和调整， 时间周期很长， 投资巨大， 但却是解
决问题的有效方法。
热值最高限定值为 ４． Ｍ ／， ０８ Ｊ 。 ９ ｍ
） ｚ （其它组分的最高限定值：
丁烷及以上组分：５ 摩尔百分比） １ ％（ ． ； 惰性气体合计组分： 摩尔百分比） ４ ％（ 。
Ｎ Ｃ 将燃气利用设备进行了如下分类 ： Ｇ＋
２ （多重指数， 最常用的 ） 包括美国 燃气协会３ 号 ６ 公告（Ｇ ｕｅｎ ６指数和韦弗（ ｅ ｅ 指数两 Ａ ＡＢｌｔ ３） ｌｉ ｗａｒ ｖ）
个系列。 Ｇ Ａ Ａ指数系列包括脱焰指数、 回火指数和 黄焰指数； 韦弗指数系列包括脱焰指数、 回火指数、
城市燃气 ２ ６８洲。３８ ０／ ｝７ ）
超 晚 妞：。，。 皿 盆 洲． 。 ；‘ ．
美国国家天然气委员会对于 Ｌ Ｇ和管道天然气 Ｎ
可互换性的研究
北京 城市燃气工程设计公司 ００６ 刘艳华 ｌ ） （ ０２
２０ 年 ３ 美国２ 多年来首座新建的Ｌ Ｇ 月， ０５ ０ Ｎ 接收站在墨西哥湾投产。 ０ 年， 进口Ｌ Ｇ折 ２０ 美国 ５ Ｎ 合天然气 １４ 亿 ｍ ，仅 占天然气消费总量的 ８． ７ ， ． ２ ％， ６ ８ 但正在建设和已获批准的ｎ个Ｌ Ｇ接收站 Ｎ 项目 合计进口 能力已达到每年 ２ ０ 耐 天然气， ６ １ 亿 此外还有更多的项目 处在计划阶段。根据美国国家 石油理事会（Ｐ ２０ 年的预测， Ｎ Ｇ在国内 Ｎ Ｃ０３ ） 进口Ｌ
掺混是研究和实施最多的控制 Ｌ Ｇ可互换性的方 Ｎ
法； 凝析液分离在特定条件下也可以 采用。 无论哪种 方式， 都会增加天然气的 供应成本。
． ３ 在最终使用场所 ３
液分离设施， 处理一部分重新气化的Ｌ Ｇ ２ ６ Ｎ 。０ 年 １ 印度Ｏ Ｇ 月， Ｎ Ｃ和壳牌公司宣布， 双方将考虑在位 于印度古杰尔邦的Ｌ Ｇ接收站建设乙烷分离厂。 Ｎ
９ ．６ ５０ ３０ ． ８ ０５ ．５ ０２ ．４
９．４ １９ ５４ ．４
１９ ．７
８．０ ９８ ９４ ．０ ０７ ．０ ００ ．０
００ ．０ ００ ．０ ００ ．０
３８ ．４ ０４ ．５ ００ ．４ ００ 。３ ００ ．１
７０ ．７ ２５ ，０ ０４ ．６ ０６ ．９ ００ １
３３ ２ ０８ ５ ０８ ．５
天然气消费总量 中所 占比例将于 ２２ 年提高到 ０ ５