一级天然气热值（天然气发热量赋值技术）

无论使用直接法或间接法测定天然气发热量都涉及比较复杂的技术和设备，因而只适用于大型计量站，而供气量较少的界面一般都应用赋值方法来估计供出气体的发热量。鉴于此，中国石油西南油气田公司天然气研究院与中国石油大学（北京）合作，于2006 年完成了题为《天然气发热量等物性参数赋值方法及软件编制》的研究报告，并在陕京输气管道、西气东输管道沿线的一系列分输站、清管站和压气站对计算软件进行了现场测试，证实其计算精度完全符合要求。

发热量赋值的计算过程是:根据基本的流体力学方程组推导出管线压力分布和质量流量的计算公式,结合物性参数求出体积流量和流动速度,进而求出装备有在线气相色谱设备的站点测出的气体组分到达被赋值站点的流动时间,从而对组分和发热量进行赋值计算。在发热量赋值模型方面,由流体力学基本理论出发,结合等温和稳态流动假设,得到水平管段和起伏管段各自的流速计算公式，并给出气体在管道内流动时间的计算方法,从而奠定赋值软件的基础。

但在实际生产中,管道的输气温度必然与环境温度相关,在阀门、接头、流量计等处必然存在湍流,因此模型的计算和赋值精度必然受到一定程度的限制。另外,在天然气输送过程中,管道的实际运行参数如流量、压力、温度、管道坡度等均会对赋值模型计算结果的不确定度产生影响。因此,管道管理公司提高信息化管理水平和数据应用能力是赋值技术能够达到现场赋值精度要求的必要条件。

根据GB/T 22723《天然气能量的测定》的规定，天然气能量测定有下列多种赋值方法。

一．固定赋值

1. 利用测定发热量的固定赋值（一种气质——一个气体流动方向）

如果能够满足发热量和体积测量点之间的气体流动方向不变，且在能量测定周期中天然气的气质变化及发热量测定点与流量测定点之间的输送时间变化均甚小等条件时，通常在一段简单的、分开的管网内进行能量测定周期中，计费区内发热量可采用固定赋值。图1 所示例子是单一气源向某管道的众多界面供气，由天然气输送公司在管道入口点测定气体发热量（HS），然后赋值给所有界面作为入口点的发热量。此时，不对气体输送至不同界面所用的时间进行修正。

2．两种经测定发热量的气体——一个气体流动方向的固定赋值

图2 的示例是表明气体输送公司有可能将两股不同气质的天然气送入同一管道，但在管道入口处分别测定了这两股气体的发热量HS1 和HS2，并利用这两个数据向入口点下游的界面4～界面7 赋值。

当实施此种固定赋值方式时，气体输送公司应保证做到以下几点：

（1）在一个供气时段内保证从一个气源持续地稳定供气；

（2）不能出现同时供应两种不同气质的天然气；

（3）记录下两种不同气质天然气各自的供气周期；

（4）在相应的供气周期中，应能从一个或几个发热量测定点选择用于固定赋值的数据。

二．利用公告发热量的固定赋值

假定发热量在整个能量测定周期中是合理的恒定值，且在发热量测定站测定的数据已经过核实。此时，该发热量可作为公告发热量合理地赋值给所有下游界面。当本地分销公司决定对其输气管网上所有界面使用固定赋值的公告发热量时，在某一时间段内应以下列条件为基础进行公告：

（1）向用户所供气体的平均发热量应等于或略高于公告发热量（约高0.1MJ/m3）；

（2）在公告期间，应以每天所供天然气的最低发热量的平均值来计算向用户所供气体的平均发热量；

（3）每天应测定进入管网的所有天然气的发热量；

（4）如果能量测定的任何时间段内的发热量低于公告数据，本地分销公司应在后续时间段内修订公告值，以便使发热量测定值等于或高于这两个时间段的平均公告发热量。

三．可变赋值

1. 可变赋值应用于两种气质——两个气体流动方向

在开放的输气管网中界面处的气质可能会有显著的变化；此时固定赋值方法不再适用，而应该使用可变赋值的方法。如图3 所示，在一个能量测定周期中有不同数量和质量的天然气通过（输入站）界面1 和界面2，定义的零位浮点可位于这两个界面之间。根据界面4～界面7 的外输结构，发热量为HS1 的天然气可能供给界面4 和界面5，而发热量为HS2 的天然气可能供给界面7。从界面1 和界面2 来的天然气所组成的混合气体可能通过界面6。在此供气条件下，发热量HS1 可赋值给界面4 和界面5，发热量HS2 可赋值给界面2。但对界面6 而言，有代表性的发热量或在此界面处测定，或通过来自界面1的气量Q1 和界面2 的气量Q2，以及可以利用的发热量HS1 和HS2 用流量或算术加权平均的方法确定。

2. 可变赋值应用于两种气质——一个气体方向流动

如图4 所示，在整个能量测定中都应测量界面1 处的天然气流量Q1 及其发热量HS1 和在界面2 处的天然气流量Q2 及其发热量HS2。据此计算得到的两个总发热量彼此不同，而且在整个能量测定周期中还可能有变化。根据有关已知条件，在将发热量赋值给界面4～界面7 的过程中，应在界面4 处形成类似于图4 那样的图形。在能量测定周期中，对于流量分别为Q4～Q7 的天然气而言，应该在阀1 和阀2 后面的混合点处计算（混合后天然气的）加权平均发热量，并结合考虑发热量为HS1 和HS2 的两种天然气从计量站至混合点的输送时间

一级天然气热值（天然气发热量赋值技术）(1)