LNG接收站低热值调整技术方案研究
时间：2021-02-09 12:02:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 本文介绍了天然气的热值调整方法及其必要性，并详细介绍了天然气及其代用品和其他气体燃料的发热量、密度、相对密度和华白指数的计算方法。结合LNG接收站的特点，在国内首次提出低热值LNG的热值调整方案，该方案合理可行，在工程上具有较强的现实指导意义。
Abstract： This article describes the calorific value adjustment method of natural gas and its necessary， also describes the calculation method of heat， density， relative density and Wobbe index for natural gas，its substitutes and other fuel gas in detail. Considering the characteristics of LNG terminal， calorific value adjustment process of low calorific value LNG was proposed for the first time in China， the adjustment process is reasonable and feasible，and there are some instructional meaning in realistic engineering.
关键词： LNG接收站；热值调整；掺混；工艺流程
Key words： LNG Terminal；calorific value adjustment；blending；process
中图分类号：TE8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0047-03
0 引言
近几年，随着西气东输二线、沿海LNG接收站等工程的不断开工以及各地区天然气管网的贯通，导致了天然气供应市场的多元化，由于各个气源的组成及燃烧特性不同，下游终端用户的用气设施与不同特性天然气的相互匹配问题应运而生。
根据《城镇燃气分类和基本特性》（GB/T13611—2006），当一种燃气置换另一种燃气时，只有两种燃气的华白数相近（误差在±2%），才可以保证终端用户燃具的正常使用。因此，不同特性的燃气相互替代时，必须充分考虑燃气之间的“互换性”和燃具的“适应性”，置换气必须对基准气具有“互换性”，否则将不能保证终端用户的安全使用。同时，一些工业用户如陶瓷、玻璃及显像管等生产行业，生产工艺对温度控制要求非常严格，天然气热值必须相对平稳（允许天然气热值在±0.418MJ/Nm范围内波动）。据此，热值相差太大的天然气进入管网前必须进行热值调整。
1 热值调整方法
根据下游管网的要求，热值调整分为升高天然气热值和降低天然气热值两种方法，具体采用哪种调整方法需要根据外来气源与基准气源的热值进行比较，然后确定调整方向。
升高天然气热值是指向天然气中掺混高热值气体，例如液化石油气（LPG）、轻烃气体等，使其热值升高到基准值。
降低天然气热值分三种不同的方法。第一，是指向天然气中掺混低热值气体，例如氮气（液氮）、空气或其他低热值气体等，使其热值降低基准值；第二，是指利用轻烃分离，将天然气中热值相对较高的乙烷、丙烷等重组分分离出来，提高甲烷在天然气中的相对比例，使其热值减低到基准值；第三，是天然气掺混，即将不同热值、不同来源的天然气或其他燃气按相应的比例进行混合，使其热值降低到基准值。
2 热值计算方法
2.1 热值计量与燃烧状态 目前，根据天然气（GB 17820-1999）规范中的相关条款，我国天然气热值计量参比条件为101.325kPa（绝压），20℃。
2.2 计算范围 本文计算范围包括高位发热量、低位发热量、压缩系数、相对密度及华白指数的计算方法，当已知气体组成时，可用本文所述方法计算任何干天然气、天然气代用品以及其他气体燃料的上述参数。在实际燃烧过程中，烟气排放温度均比水蒸气冷凝温度高得多，燃烧产物中的水蒸气不能冷凝，冷凝潜热也得不到利用，所以在工程计算中一般采用低位发热量。
2.3 计算方法
2.3.1 LNG摩尔分数和体积分数在标准状态下的转换 通常情况下，气体采用的是摩尔分数，通过查表可得到各组分在标准状况下该摩尔分数所对应的摩尔体积。以组分j为例，组分j的摩尔分数乘以其对应的摩尔体积与各组分摩尔分数乘以各自对应摩尔体积的和的比值即为组分j的体积分数。计算公式如下：
V■=■ （1）
式中：V■—组分j的体积分数；x■—组分j的摩尔分数；φ■—组分j在标准状况下的摩尔体积（查表）。
同理，体积分数与摩尔分数之间的转化可根据体积分数、压缩系数和摩尔分数之间的关系进行，计算公式如下：
x■=■ （2）
式中：V■—组分j的体积分数；x■—组分j的摩尔分数；Z■—组分j在标准状况下的压缩因子（查表）。
2.3.2 压缩因子 由于气体的非理想性，在计算体积发热量、密度、相对密度以及华白指数时，需要对气体体积进行修正，通过使用压缩因子Zmix可对气体的非理想性来进行修正。天然气压缩因子计算方法分两种，一种是利用已知气体的详细摩尔组成来计算，又称为AGA8-92DC计算方法；另一种是利用可获得的高位发热量、相对密度、CO2和H2含量等非详细的分析数据进行计算，又称为SGERG-88计算方法。由于LNG接收站天然气中N2、CO2和C2H6的含量较低，本文计算采用前者，计算公式如下：
Z■=1-■x■×■■ （3）
