天然气能量计算与天然气热值气相色谱仪

在天然气计量方面，有体积计量、质量计量、能量计量几种方式，目前国际上普遍采用能量计量方式进行贸易结算，即将流量计测得的体积（或质量）流量乘以在线分析仪测得的发热量（热值），从而得到其能量。作为燃料的天然气，其商品价值是其所含的发热量，即使用天然气的实质是天然气的能量，采用能量计量方式进行贸易结算是科学、合理的，因为同样体积（或质量）的天然气，其发热量不一定相同，甚至差异较大。

       我国以前采用体积（或质量）计量方式进行贸易结算，近年来国家颁布了一系列标准，规定逐步采用能量计量方式替代体积（或质量）计量方式进行贸易结算，以便与国际标准接轨，同时也使天然气的贸易结算更趋科学、合理。与此有关的标准主要如下：

GB/T 18608-2001   天然气计量系统技术要求

GB/T 18604-2001   用气体超声流量计测量天然气流量

GB/T 18940-2003   封闭管道中气体流量的测量 涡轮流量计

SY/T 6148-2004     用标准孔板流量计测量天然气流量

GB 17747.1~8-1999   天然气压缩因子的计算

GB/T 11062-1998    天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法

GB/T 13609-1999    天然气取样导则

GB/T 1368-1999     天然气的组分分析  气相色谱法

GB/T 17281-1998   天然气中丁烷至十六烷烃类的测定 气相色谱法

       天然气的发热量、密度和沃泊指数计算由天然气热值色谱仪自动完成，下面根据GB/T11062-1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》，简单介绍有关概念、计算步骤和公式。

（1)气体的发热量

高位发热量（superior calorific value)规定量的气体在空气中完全燃烧时所释放出的热量。在燃烧反应发生时，压力p1保持恒定，所有燃烧产物的温度降至与规定的反应物温度t1相同的温度，除燃烧中生成的水在温度t1下全部冷凝为液态外，其余所有燃烧产物均为气态。

低位发热量（inferior calorific value)规定量的气体在空气中完全燃烧时所释放出的热量。在燃烧反应发生时，压力p1保持恒定，所有燃烧产物的温度降至与规定的反应物温度t1相同的温度，所有燃烧产物均为气态。

高位发热量用H,表示，低位发热量用H;表示，两者的区别在于：Hs包括燃烧产物中的水蒸气完全冷凝为水时放出的气化潜热，而H;不包括这部分气化潜热。

天然气能量计量中一般按高位发热量进行计算。

当上述规定量的气体分别由摩尔、质量和体积给出时，发热量分别称为摩尔发热量（用H表示）、质量发热量（用Ĥ表示）和体积发热量（用H表示）。

（2)燃烧参比条件和计量参比条件

燃烧参比条件 指规定的燃料燃烧时的温度t1和压力P1.

计量参比条件 指规定的燃料燃烧时，计量的温度t2和压力P2.

我国目前使用的计量和燃烧参比条件相同，即t1=t2=20=293.15K,p1=P2=101.325kPa.

国际标准化组织ISO规定的计量和燃烧参比条件为：t1=t2=15℃=288.15K,P1=P2=101.325kPa.

世界各国使用的计量和燃烧参比条件不完全相同，如美、英等国的计量和燃烧参比条件为15.6℃(60°F)及101.325kPa.

（3)计算示例

用在线色谱仪测得天然气各组分的摩尔分数如表所示，试计算其体积高位发热量和密度。参比条件为国际标准化组织ISO标准参比条件：t1=t2=15℃=288.15K,p1=P2=101.325kPa.

天然气各组分的摩尔分数