液化天然氣的計量方法及其標準化模板

1、液化天然氣的計量方法及其標準化資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。液化天然氣的計量方法及其標準化 HYPERLINK t _blank 液化天然氣, HYPERLINK t _blank 標準化, HYPERLINK t _blank 計量第36卷第2期石油與天然氣化工CHEMlCAL ENGlNEERlNG OF OlL& GAS 1575 液化天然氣的計量方法及其標準化張福元 王勁松 孫青峰。 羅 勤 許文曉(1中石油西南油氣田公司天然氣研究院2西氣東輸管道公司南京計量檢測中心3中石油天然氣與管送分公司LNG處).摘 要 介紹了國際貿(mào)易中通用的液化天然氣計量方法和相

2、關標準, 結合中國實際情況提出了液化天然氣計量方案的建議。關鍵詞 儲罐容積標定液位測量 密度計算/ 液化天然氣(以下簡稱LNG)是一種新興的一級能源, 其形成產(chǎn)業(yè)的歷史尚不足50年。與壓縮天然氣(CNG)一樣, LNG也是商品天然氣的一種特殊形式, 生產(chǎn)此種形式天然氣的目的是解決資源地域分布與市場需求之間的特殊矛盾。上世紀90年代以來, 由于LNG生產(chǎn)和儲運工藝技術開發(fā)都取得了長足進步, 隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加速, LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為迅速。近10多年來, LNG消費量的年平均增長率達到616 , 遠高于其它一級能源(天然氣: 220 , 核能: 247 , 水力能: 152 , 石油:

3、106 , 煤炭: 085 )。為緩解天然氣供不應求且缺口嚴重的矛盾, 在充分進行了可行性研究的基礎上, 中國政府做出大規(guī)模引進LNG以解決沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)能源短缺問題的重大決策, 并于 審批了中海油的廣東LNG試點項目和福建LNG項目。而后又審批了中石油、 中石化和中海油其它8個LNG項目。當前廣東項目已經(jīng)投產(chǎn), 福建項目將于 投產(chǎn)。中國的LNG產(chǎn)業(yè)步人了高速發(fā)展的軌道。由于LNG屬新興產(chǎn)業(yè), 當前在中國基本上是個空白的領域。為適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要, 全國天然氣標準化技術委員會(SACTC244)于 設立了液化天然氣標準技術工作組, 著手制定急需的技術標準, 并開展LNG專業(yè)的標準體系研究,

4、當前已經(jīng)發(fā)布了1項國家標準, 報批了3項國家標準, 發(fā)布了2項行業(yè)標準。這些標準都屬于基本建設類的標準, 沒有涉及到計量方面。l 液化天然氣計量方法從LNG產(chǎn)業(yè)鏈看, 其計量可分為液化前、 氣化前和氣化后的計量, 液化前和氣化后的計量屬于管道天然氣計量, 國內(nèi)的技術和標準化都處于國際水平上, 在此只討論LNG氣化前的計量方法。從原理上講, LNG氣化前的計量與油品類似, 可分為動態(tài)和靜態(tài)計量兩種方式。由于LNG氣化前是處于極低溫度(約一165 oC)下儲存和輸送, 雖然個別流量計(如質量式)能對其流量進行動態(tài)測量, 但流量計當時尚不可能進行檢定或校準, 故其量的測量只能使用靜態(tài)計量方式。LNG

5、靜態(tài)計量與油品的靜態(tài)計量類似, 都是經(jīng)過測量儲罐的液位等參數(shù)后計算其體積, 再使用密度計算質量, 不同的是;所使用的設備和方法受到極低溫度的限制, 在能量計量方式中, 還要計算發(fā)熱量和能量。當前國外LNG氣化前的計量方法概要如下: 儲罐容積標定。儲罐容積標定方法有物理;測量、 立體照相測量和三角測量3種方法; 液位測量。液位測量有電容液位計、 浮式液位計和微波液位計3種; 液相和氣相溫度測量。液相和氣相溫度測.量有電阻溫度計和熱電偶2種; 樣品采集。要求使用特殊設備采集液體樣品, 并使之均勻氣化, 壓縮到氣體樣品容器中供組成分析用; 158 液化天然氣的計量方法及其標準化 組成分析。LNG的組

6、成分析方法與管輸天然氣的方法相同; 密度計算。使用組成分析和測量的液體溫度數(shù)據(jù)計算; 體積計算。使用測量的液位、 溫度和壓力, 利用儲罐容積標定(校正)表計算; 質量計算。使用計算的密度和體積計算; 發(fā)熱量計算。使用組成分析數(shù)據(jù)計算; 能量計算。使用計算的發(fā)熱量和質量計算。對大宗LNG貿(mào)易交接計量, 國際慣例是采用離岸交接計量(FOB), 計量地點是在裝載LNG的船.上; 對使用汽車和火車運輸?shù)挠嬃? 是使用地磅和軌道衡直接稱量質量, 測量技術和標準與油品計量相:同。2 液化天然氣計量標準與LNG計量相關的標準當前只有ISO和ASTM兩個標準化組織在制定, 共有l(wèi)3份標準, 全國天然.氣標準化

7、技術委員會已經(jīng)把這些標準納入LNG標!準體系。21 交接程序標準ISO 13398 規(guī)定了LNG船上貿(mào)易交接程序, 主要內(nèi)容如下: (1)規(guī)定了測量液位、 溫度、 壓力的測量儀器的數(shù)量(最少)和安裝據(jù)要求; (2)保證液位、 溫度和壓力測量準確度預防措施; (3)LNG取樣和分析方法; (4)儲罐(棱柱形和球形)橫傾和縱傾校正表,制作程序; (5)安全的防范要求。22 儲罐容積標定標準儲罐容積標定方法有物理測量(ISO 831l l2 )、 .立體照相測量(ISO 9091一l )和三角測量(ISO90912 )3種方法, 前者適用于船上薄膜儲罐和獨立菱形儲罐, 后2個適用于船上球形儲罐。3個

8、標準對測量公差要求如下: (1)ISO 831 1和ISO 9091一l的要求為: 20)mm: 2mm, 20ram: 3mm, 扁移: 05mm; (2)ISO 909l一2的要求為: l6s。23 液位測量標準) ISO 8309(電容液位計) 、 ISO 10574(浮式液位計) 和ISO 13689(微波液位計) 是以液位測量原理為基礎制定的標準, 適用于船上和岸上儲罐液位的測量; ISO 18132一l 。 和ISO 181322 (工作組文件階段)是以儲罐所處位置(船上和岸上)為基礎制定的標準; 當ISO l81322發(fā)布時, 后2個標準將代替前面3個標準。由于ISO 18132

9、2正處于工作組文件階段, 沒有取得相應的文件, 只能就在船上儲罐液位測量方面對前2個標準的技術指標;進行比較, 結果列于表l。項 目 ISO 8309 ISO 10574 ISO 13689 ISO 181321分辨率 1mm 1mm 1mm 1mm合成(綜合)誤差 5ram 75ram最大允許誤差(7510)mm 2mm (3374)mm 注: 誤差與液位有關, 液位取(050)m計算。24 溫度測量標準ISO 8310 規(guī)定了冷凍輕烴流體液相和氣相溫度測量的方法, 有電阻溫度計和熱電偶兩種。綜合誤差要求列于表2。用于LNG LPG和其它3 A級 液相 03C 1(適用于貿(mào)易計量) 氣相 2

10、C 2C8 q, W5 h: x( 8 C(適用于一般計量) 氣相 注: 特有的誤差取決于LNG、 LPG和其它流體的膨脹系數(shù)的差異。25 樣品采集標準LNG樣品采集標準為ISO 8943 , 當前已經(jīng)采標, 正處于國標報批稿階段。26 參數(shù)計算標準ISO 6578 規(guī)定了與冷凍輕烴流體計量相關的計算有密度、 體積、 質量、 發(fā)熱量和能量等的計算方法; ASTM D4784 規(guī)定了LNG 密度計算方法, 并已經(jīng)采標, 正處于國標報批稿階段。當前國外只有ISO 6578規(guī)定了與冷凍輕烴流第36卷 第2期石油與天然氣化工CHEMICAL ENGINEERING OF OIL& GAS l59- d

11、) 體計量相關的計算有體積、 質量、 發(fā)熱量和能量等的計算方法, 而且ASTM D4784沒有提供計算LNG密度所需要的數(shù)據(jù)(需要購買), 實際使用時還需要使用ISO 6578計算LNG密度。由于該標準只提供計算15 c=下發(fā)熱量的數(shù)據(jù), 中國的標準參比溫度為20C, 需要時可使用GBT 1 1062 或ISO 6976標準計算20(2的發(fā)熱量。3 液化天然氣能量計量方案當前國際上LNG進口采用的貿(mào)易方式是離岸價格(FOB)方式。對于岸上儲罐, 也需要對LNG進行計量。前者是貿(mào)易交接計量, 后者是內(nèi)部管理計量, 兩者設備和計量準確度上都有所區(qū)別。另外, 還應考慮LNG運輸者從船上向擁有岸上儲罐

12、的企業(yè)輸送LNG的計量, 這種計量一般屬于不同部門之間的內(nèi)部交接計量, 也可能涉及到商檢計量。31 離岸貿(mào)易交接計量)離岸貿(mào)易交接計量是在國外LNG裝載港口進行的, 計量設備不屬于我方。只能對其進行確認, 建議在合同中明確進行規(guī)定。涉及到的內(nèi)容如下: 311 船上交接計量程序按ISO 13398 標準規(guī)定的方法制定貿(mào)易交接計量程序。312 儲罐容積標定根據(jù)船上LNG儲罐的類型, 要求采用如下ISO標準規(guī)定的方法標定儲罐容積: (1)薄膜罐和獨立菱形罐: 物理測量(2)球形罐: 立體照相測量(ISO 9091131)或三角測量(ISO 90912 )。要求標定機構必須有資質(如實驗室認可), 有

13、標定報告及相關的校正表等資料, 并在有效期內(nèi), 具體要求見采用的標準。313 儲罐液位測量每個儲罐至少安裝兩套不同工作原理的液位測量儀表, 如下為3種ISO標準確認的液位測量儀表: (1)電容式液位計(ISO 8309 ); (2)浮式液位計(ISO 1057461); (3)微波式液位計(ISO 13689 )。要求對液位測量儀表進行檢定或校準。檢定或校準機構必須有資質(如實驗室認可), 有檢定或校準報告及與儲罐配套的容積(體積)一液位表和相關的校正表等資料, 并在有效期內(nèi), 具體要求見采用的標準。314 儲罐液相和氣相溫度測量可采用熱電阻或熱電偶, 建議采用智能式鉑電阻溫度變送器。要求對溫

14、度變送器進行檢定或校準。檢定或校準機構必須有資質(如實驗室認可), 有檢定或校準報告及相關的校正表等資料, 并在有效期內(nèi), 具體要求見ISO 8310 。315 蒸氣壓力測量要求對壓力變送器進行檢定或校準。檢定或校準機構必須有資質(如實驗室認可), 有檢定或校準報告及相關的校正表等資料, 并在有效期內(nèi)。316 體積計算按ISO 13398 標準規(guī)定的方法先修改相應的測量值, 而后計算體積。317 天然氣組成分析LNG組成分析的應注意如下幾點: (1)LNG樣品采集, 取樣口和取樣裝置應按ISO 8943 標準的要求配置和安裝。(2)組成分析, 使用實驗室氣相色譜儀分析采集的天然氣樣品組成, 所

15、使用的標準應為GBT13610 或ASTM D1945 或ISO 6974 或/GPA 2261 之一。(3)標準氣體組成分析用的標準氣體應是有證的二級或一級標準氣體; 標準氣體的組成應盡量接近LNG實際組成并在有效期內(nèi), 與樣品相比, 對于摩爾分數(shù)不大于5 的組分, 標準氣體中相應組分的摩爾分數(shù)應不大于10 , 也不低于50 , 對于摩爾分數(shù)大于5 的組分, 標準氣體中相應組分的摩爾分數(shù)應不大于200 , 也不低于50 ; 標準氣體配制廠家最好是國際上認可的。(4)組成分析實驗室或承擔者應是經(jīng)過實驗室認可或相關政府或權威機構授權。318 密度計算按ISO 6578 或ASTM D4784 標

16、準規(guī)定的l60 液化天然氣的計量方法及其標準化 方法計算對應溫度下LNG的密度。319 發(fā)熱量計算按ISO 6578 或ISO 6976 (GBT 11062 )標準規(guī)定的方法計算標準參比條件下LNG的質量發(fā)熱量。3110 質量計算按ISO 6578 標準規(guī)定的方法使用計算得到的密度和體積計算LNG的質量。311 1 能量計算按ISO 6578 12標準規(guī)定的方法使用計算得到的質量和標準參比條件下的質量發(fā)熱量計算標準參比條件下LNG的能量。3112 船上自耗氣計量一般情況, LNG船的動力和生活能量都取自船,上的LNG, 應有相應的計量儀表計量從離岸至到岸所消耗的天然氣, 計量儀表應該經(jīng)過相應

17、機構的檢定或校準, 并在有效期內(nèi)。32 到岸計量到岸計量是船上儲罐向岸上儲罐的交接(可能# g)也是企業(yè)內(nèi)部的交接)計量, 也可能是商檢計量, 此時船上的計量儀表與離岸貿(mào)易交接計量是相同的對于船上儲罐向岸上儲罐的交接計量, 因不屬于法制計量, 除LNG組成數(shù)據(jù)使用離岸時的數(shù)據(jù)外, 其余方法與31相同, 同時還要考慮船上自耗氣的量。當要求進行商檢計量時, 除要遵循船上儲罐向岸上儲罐的交接計量的要求外, 還應考慮如下事宜: (1)船上的儲罐容積標定、 液位、 溫度和壓力等計量儀表的檢定或校準結果應得到商檢部門的認可, 一般采用如下方法: a商檢部門認可直接使用離岸時船上所有檢定或校準資料; b檢定

18、或校準由國內(nèi)的授權機構或認可的國外機構(如檢定或校準結果互認的機構)完成; e委托國內(nèi)授權機構參與國外機構檢定或校準活動, 國內(nèi)外機構共享數(shù)據(jù), 但出據(jù)自己的檢定或校準報告等資料。(2)與商檢部門協(xié)商使用離岸時的LNG組成數(shù)據(jù), 如果協(xié)商未果, 應按317的要求配置LNG采樣和組成分析設備(能夠是移動的, 幾個接收站共享), 此時組成分析用標準氣體應使用國內(nèi)或國家認可的有證標準氣體(二級或一級), 分析標準使用GBT 13610 。不論是否存在商檢計量, 建議按ISO 8943 11標準的要求在船上儲罐向岸;上儲罐輸送LNG的管道上安裝取樣口(在岸上)。33 內(nèi)部管理計量內(nèi)部管理計量是指對岸上

19、儲罐內(nèi)LNG的計量, 不屬于法制計量管理范疇, 基本方法同31, 不同之處為: (1)內(nèi)部管理可使用體積量進行管理, 故不涉及到密度、 發(fā)熱量和質量的計算, 不需要考慮311 316的內(nèi)容 (2)岸上儲罐容積標定可采用標準尺, 必要時可參照JJG 168規(guī)程 制定標準尺(測量尺)及相應的溫度修正的內(nèi)部檢定和校準規(guī)程, 也可請國內(nèi)相關機構進行標定。(3)岸上儲罐液位及溫度等計量儀表的檢定或校準可參照國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)程和如下相應標準進行: a液位, 根據(jù)選擇的液位計類型, 可使用ISO8309 (電容式液位計)、 ISO 10574 (浮式液位計)或ISO 13689 (微波式液位計); b溫度, IS

20、O 8310 1o; c壓力, ISO 13398 。必要時可參照相應標準和規(guī)程制定內(nèi)部檢定和校準規(guī)程, 也可請國內(nèi)相關機構進行檢定或校準。管理計量的方法可納入企業(yè)內(nèi)部的QHSE體系。4 結束語本文就LNG計量方法和標準化進行了探討, 歸納總結如下: (1)由于技術條件限制, 當前LNG計量只能采用靜態(tài)計量方法。(2)13個LNG計量標準包括了LNG產(chǎn)品計量中的儲罐標定、 液位計標定及液位測定、 汽液相溫度測量、 蒸汽壓力測量、 液體取樣、 密度計算、 發(fā)熱量計算、 能量計算和船上貿(mào)易交接程序等, 能滿足LNG產(chǎn)品計量領域對技術和標準需求。(3)這13個標準中的12個標準為ISO標準, 這些I

21、SO標準能滿足LNG計量對參數(shù)測量和計算, 石油與天然氣化工CHEMICAL ENGINEERING OF OIL& GAS l6l最終到計算用于貿(mào)易結算的質量或能量的所有環(huán)節(jié)的技術、 方法和標準要求, 配套性強。(4)對于使用罐車或槽車的LNG公路或鐵路運輸?shù)挠嬃? 可采用油品計量中的地磅或軌道衡稱LNG的質量, 再計算LNG能量。參考文獻1 ISO 13398: 1997, Refrigerated light hydrocarbon fluids Liquefiednatural gas Procedure for custody transfer Oil board ship2 ISO

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23、ed light hydrocarbon fluids Calibrationof spherical tanks in ships Part2: Triangulation measurement5 ISO 8309: 1991, Refrigerated light hydrocarbon fluids Measurement/ V4of liquid level in tanks containing liquefied gases - Electrical capacitance gauges. 6 ISO 10574: 1993, Refrigerated light hydroca

24、rbon fluids Measure。ment of liquid levels in tanks containing liquefied gases - Float type level gauges7 ISO 13689: , Refrigerated light hydrocarbon fluids Measure。ment of liquid levels in tanks containing liquefied gases Microwave type level gauge- + R, B2 J5 u% j& u3 g8 ISO 18132 1: Refrigerated l

25、ight hydro carbon fluids General2 requirements for automatic level gauges Part I: Gauges onboard& Aships carrying liquefied gases9 ISOWD 181322Refrigerated light hydrocarbon fluids General2 requirements for automatic level gauges Part 2: Gauges in refrigera。tedtype shore tanks10 ISO 8310: 1991, Refr

26、igerated light hydrocarbon fluids Measurementof temperature in tanks containing liquefied gases - Resistancethermometers and thermocouples8 m71 1 ISO 8943: 1991, Refrigerated light hydrocarbon fluids Sampling ofliquefied natural gas Continuous method12 ISO 6578: 1991, Refrigerated hydrocarbon fluids

27、 Static measurement. Calculation procedure13 ASTM 1)4784 -93 Standard Specification for LNG Density Calcula-tion Models14 GBT 110621998天然氣發(fā)熱量、 密度、 相對密度和沃泊指數(shù),計算方法15 ISO 6976: 1995, Natural gasCalculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition16 GBT 13610 , 天然氣

28、組成分析氣相色譜法17 ASTM D19451996, Natural gas Determination of hydrogen, inertgases and hydrocarbonGas chromatographic method1 8 ISO 6974 1: Natural Gas Determination of Compositionwith defined uncertainty by gas chromatography part 1: Guidelines Mfor tailored analysis$ 19 ISO 6974 2: , Natural Gas Determ

29、ination of Compositionwith defined uncertainty by gas chromatography part 2: Measuring system characteristics and statistics for processing data20 ISO 6974 3: , Natural Gas Determ ination of Composition1with defined uncertainty by gas chromatography part 3: Determi。nation of hydrogen, helium , oxygen,