丁思家，周盛，楊建明，劉鴻，徐沖

中國(guó)石油西南油氣田分公司 輸氣管理處（四川 成都 610213）

0 引言

天然氣強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820—2018《天然氣》于2018 年11 月19 日發(fā)布，2019 年6 月1 日正式實(shí)施，代替2012 年發(fā)布的GB 17820—2012《天然氣》。

GB 17820—2018《天然氣》作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)天然氣開發(fā)、輸送、銷售及檢驗(yàn)過程中發(fā)揮了重要作用。隨著我國(guó)天然氣工業(yè)技術(shù)的提高，進(jìn)入天然氣管道氣源的多樣化，用戶對(duì)天然氣質(zhì)量的更多要求以及國(guó)家政策的戰(zhàn)略調(diào)整，都需要對(duì)天然氣的技術(shù)指標(biāo)做出進(jìn)一步的提升。作為天然氣管道運(yùn)營(yíng)專業(yè)化企業(yè)和天然氣生產(chǎn)、凈化及提供方，必須對(duì)天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)變化引起足夠多的重視，現(xiàn)結(jié)合GB/T 37124—2018《進(jìn)入天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體質(zhì)量要求》，分析GB 17820—2018《天然氣》的技術(shù)內(nèi)容變化，并探討了企業(yè)的應(yīng)對(duì)措施。

1 2018版《天然氣》新修訂標(biāo)準(zhǔn)的主要變化

與2012版的標(biāo)準(zhǔn)相比，2018版新修訂標(biāo)準(zhǔn)的主要變化有以下幾個(gè)方面[1-2]：

1）GB 17820—2018《天然氣》明確了標(biāo)準(zhǔn)全部技術(shù)內(nèi)容為強(qiáng)制性條款，并且刪掉了天然氣的第三類指標(biāo)。

2）修改了一類氣和二類氣的發(fā)熱量、總硫、硫化氫和二氧化碳的質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣高位發(fā)熱量由31.4 MJ/m3修改為34.0 MJ/m3，總硫由200 mg/m3修改為20 mg/m3，硫化氫由20 mg/m3修改為6 mg/m3。

3）刪除了水露點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)，在“5 輸送和使用”中，增加了“在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣中不應(yīng)存在液態(tài)水和液態(tài)烴”的表述。2012 版和2018 版標(biāo)準(zhǔn)中天然氣質(zhì)量要求對(duì)比詳見表1。

4）在2018版標(biāo)準(zhǔn)的第4章節(jié)“試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則”中對(duì)總硫和硫化氫含量有以下表述：“對(duì)于一類氣，如果總硫含量或硫化氫含量測(cè)定瞬時(shí)值不符合表1（標(biāo)準(zhǔn)中的表1）的規(guī)定，應(yīng)對(duì)總硫含量和硫化氫含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，總硫含量和硫化氫含量測(cè)定瞬時(shí)值應(yīng)分別不大于30 mg/m3和10 mg/m3，并且總硫含量和硫化氫含量任意連續(xù)24 h 測(cè)定平均值應(yīng)分別不大于20 mg/m3和6 mg/m3?！?/p>

5）在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施方面，進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣，對(duì)高位發(fā)熱量、總硫、硫化氫和二氧化碳引入過渡期的要求，原天然氣貿(mào)易交接執(zhí)行2012 版一、二類氣質(zhì)量要求的，過渡期至2020年12月31日。

6）在資料性附錄A中給出了歐美部分國(guó)家和地區(qū)對(duì)天然氣中硫含量的質(zhì)量要求，并提出我國(guó)中長(zhǎng)期的目標(biāo)是將總硫含量控制為8 mg/m3。

表1 2012版和2018版《天然氣》標(biāo)準(zhǔn)中天然氣質(zhì)量要求對(duì)比

2 2018版標(biāo)準(zhǔn)天然氣技術(shù)指標(biāo)新修訂內(nèi)容分析

2.1 天然氣分類及標(biāo)準(zhǔn)歸口單位的變化

最新的2018 版標(biāo)準(zhǔn)中整體刪除2012 版天然氣的第三類指標(biāo)，并且在標(biāo)準(zhǔn)開篇明確給出了該標(biāo)準(zhǔn)的全部技術(shù)內(nèi)容為強(qiáng)制性條款，新標(biāo)準(zhǔn)的歸口單位為國(guó)家能源局，而2012版的標(biāo)準(zhǔn)之上規(guī)定了第3章和第5.3 條為強(qiáng)制性的，且標(biāo)準(zhǔn)的歸口單位為全國(guó)天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，這些變化很顯然透露出該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣的質(zhì)量技術(shù)要求更加嚴(yán)格的趨勢(shì)，并且標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性和約束性得到進(jìn)一步的提升。

2.2 總硫和硫化氫含量

除了刪除2012版天然氣的第三類指標(biāo)，硫化氫的要求沒有發(fā)生變化，總硫含量的要求變得更加嚴(yán)格，2018新版《天然氣》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)總硫指標(biāo)提升幅度顯著，與歐洲標(biāo)準(zhǔn)一致，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2018新標(biāo)準(zhǔn)這一變化也響應(yīng)了國(guó)家綠色發(fā)展的要求，凸顯了天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢(shì)，滿足了人民群眾對(duì)改善生態(tài)環(huán)境的訴求。

2018 版新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣總硫由200 mg/m3修改為20 mg/m3，硫化氫由20 mg/m3修改為6 mg/m3，即強(qiáng)制規(guī)定進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣應(yīng)達(dá)到一類氣的要求。這一變化給天然氣凈化工作提出了挑戰(zhàn)，必將大力推動(dòng)有機(jī)硫深度脫除、總硫在線監(jiān)測(cè)等天然氣處理新技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)天然氣處理裝置和工藝的改造，提升自主創(chuàng)新能力，推動(dòng)天然氣工業(yè)技術(shù)進(jìn)步。同時(shí)，對(duì)于天然氣輸送企業(yè)來講，也必須加大對(duì)總硫和硫化氫含量的檢測(cè)，并且規(guī)定了“對(duì)于一類氣，如果總硫含量或硫化氫含量測(cè)定瞬時(shí)值不符合表1（標(biāo)準(zhǔn)中的表1）的規(guī)定，應(yīng)對(duì)總硫含量和硫化氫含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，”這變相提出，對(duì)于那些易超標(biāo)的進(jìn)氣點(diǎn)應(yīng)安裝在線分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]。此外，標(biāo)準(zhǔn)中指出，我國(guó)中長(zhǎng)期的目標(biāo)是將總硫含量控制在8 mg/m3以內(nèi)，也對(duì)在線分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)控提出了要求。

2.3 水露點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水露點(diǎn)的目的是防止管道中液態(tài)水的產(chǎn)生。只要有游離水的存在，就會(huì)降低輸氣管道的輸送效率，并加速硫化氫、二氧化碳對(duì)輸氣管道和其他設(shè)備產(chǎn)生腐蝕[4]，而2018 新版的《天然氣》標(biāo)準(zhǔn)在表1 中刪除了水露點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)，只在其第5章“輸送和使用”中，增加了“在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣中不應(yīng)存在液態(tài)水和液態(tài)烴”的表述。這一變化并沒有真正降低對(duì)水露點(diǎn)的要求，在2019 年7 月1 日實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37124—2018《進(jìn)入天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體質(zhì)量要求》中，依然保留了對(duì)水露點(diǎn)的要求，即“水露點(diǎn)應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5 ℃；進(jìn)入天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體，水露點(diǎn)的壓力應(yīng)是進(jìn)氣處的管道設(shè)計(jì)最高輸送壓力[5]”，其中，最低輸送環(huán)境溫度應(yīng)取管道頂部埋地處的最低溫度。在2012 版天然氣標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)水露點(diǎn)的要求是交接點(diǎn)壓力下的水露點(diǎn)溫度，因此，相比而言，GB/T 37124—2018 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)進(jìn)入長(zhǎng)輸管道氣源水露點(diǎn)的要求更為嚴(yán)格。

2.4 烴露點(diǎn)

烴露點(diǎn)關(guān)系到管輸天然氣中是否含液態(tài)烴的一個(gè)重要指標(biāo)，液態(tài)烴在管道內(nèi)冷凝并積聚后會(huì)產(chǎn)生兩相流而影響計(jì)量的準(zhǔn)確性，并加大管道阻力，同時(shí)可能會(huì)造成生產(chǎn)操作方面的安全隱患[6]。在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)烴露點(diǎn)給出了原則性的技術(shù)要求，即“在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣中應(yīng)不存在液態(tài)烴”。天然氣中的微量重?zé)N對(duì)發(fā)熱量有較大貢獻(xiàn)，一方面要保證不存在液態(tài)烴，另一方面又要保證較高的發(fā)熱量，二者需平衡，這是以能量計(jì)量為計(jì)量交接對(duì)象時(shí)必須考慮的一個(gè)重要問題。

2.5 二氧化碳含量

2018 版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二氧化碳指標(biāo)單位由舊標(biāo)準(zhǔn)的體積分?jǐn)?shù)修訂為摩爾分?jǐn)?shù)，與采用GB/T 13610—2014《天然氣的組成分析氣相色譜法》分析天然氣組成，并以摩爾分?jǐn)?shù)表示二氧化碳含量一致。規(guī)定一類氣的二氧化碳指標(biāo)由2.0%修改為3.0%，二類氣的二氧化碳指標(biāo)由3.0%修改為4.0%。但由于規(guī)定對(duì)應(yīng)天然氣的高位發(fā)熱量，便間接規(guī)定了對(duì)二氧化碳含量的限制；同時(shí)，在即將實(shí)施的能量計(jì)量的趨勢(shì)下，二氧化碳也是一個(gè)需要重點(diǎn)監(jiān)控的技術(shù)指標(biāo)。

3 氣質(zhì)現(xiàn)狀及應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)修訂標(biāo)準(zhǔn)GB 17820—2018《天然氣》的正式實(shí)施，天然氣各技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步趨于嚴(yán)格，各天然氣生產(chǎn)及運(yùn)營(yíng)企業(yè)應(yīng)積極掌握管道中的氣質(zhì)現(xiàn)狀，尤其是涉及長(zhǎng)輸管網(wǎng)管理的企業(yè)應(yīng)采取積極應(yīng)對(duì)措施，重點(diǎn)關(guān)注天然氣中硫化氫、水露點(diǎn)、總硫含量等影響氣質(zhì)和輸送安全的天然氣技術(shù)指標(biāo)，及時(shí)制定行之有效的應(yīng)對(duì)措施。以下以某企業(yè)為例來說明這些指標(biāo)變化帶來的影響。

1）從2018 年4 個(gè)季度取樣離線檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)可知，絕大部分氣源均滿足2012 版一類氣要求，所有氣源的高位發(fā)熱量均不小于34 MJ/m3，硫化氫含量超過6 mg/m3的占比4.1%，總硫含量超過20 mg/m3的占比21.3%。在該統(tǒng)計(jì)樣本中，所有氣源的硫化氫和總硫含量均滿足2012版二類氣的技術(shù)要求，但是對(duì)于部分氣源不滿足進(jìn)入長(zhǎng)輸管道氣體質(zhì)量要求的情況，在2020年12月31日的過渡期內(nèi)，依然符合要求。但是在為期一年半的過渡期結(jié)束后，進(jìn)氣點(diǎn)的氣質(zhì)情況對(duì)長(zhǎng)輸管網(wǎng)的氣質(zhì)監(jiān)測(cè)依然會(huì)帶來很大的挑戰(zhàn)，除了加強(qiáng)人工離線檢測(cè)外，還需采取在線監(jiān)測(cè)和對(duì)重點(diǎn)進(jìn)氣點(diǎn)加密取樣分析等多種方式，掌握天然氣氣質(zhì)變化。由于目前還沒有成熟的在線總硫分析儀，還需積極尋找和探索在線總硫分析儀的應(yīng)用，同時(shí)，相關(guān)職能部門也需要加強(qiáng)與上游進(jìn)氣單位的溝通，嚴(yán)格把控進(jìn)入長(zhǎng)輸管網(wǎng)的氣體質(zhì)量要求。

2）從2018 年4 次季度取樣人工檢測(cè)水露點(diǎn)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)可知，工況條件下測(cè)試的水露點(diǎn)測(cè)試結(jié)果（包括復(fù)檢結(jié)果）可以滿足GB 17820—2012要求，在將這些水露點(diǎn)測(cè)試時(shí)的工況壓力換算至管線設(shè)計(jì)壓力時(shí)，水露點(diǎn)測(cè)試結(jié)果不滿足GB/T 37124—2018 要求的占比4.8%。比如某氣源的水露點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果為+7.0 ℃（工況氣源壓力為1.7 MPa，可以計(jì)算該氣源的絕對(duì)水分含量為555.9 mg/m3），當(dāng)月地下80 cm 處最低環(huán)境溫度為18 ℃，此時(shí)是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的，但是結(jié)合該氣源管線的設(shè)計(jì)壓力為6.3 MPa，在現(xiàn)有氣源水分含量情況下，經(jīng)過計(jì)算，在該管線設(shè)計(jì)壓力下該氣源的水露點(diǎn)將會(huì)變?yōu)?27.2 ℃，明顯超過最低環(huán)境溫度18 ℃。因此，針對(duì)GB/T 37124—2018標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)進(jìn)入長(zhǎng)輸管道氣源水露點(diǎn)的要求下，將會(huì)有更多的氣源水露點(diǎn)不滿足要求。為了應(yīng)對(duì)這一新的情況，依然需要采取在線監(jiān)測(cè)和對(duì)重要進(jìn)氣點(diǎn)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)等方式，及時(shí)掌握天然氣水露點(diǎn)變化。

3）適時(shí)開展對(duì)烴露點(diǎn)的檢測(cè)。重?zé)N含量較高的天然氣有可能造成重組分烴凝析，形成氣液混合輸送，不僅會(huì)影響計(jì)量的準(zhǔn)確性，還會(huì)對(duì)站場(chǎng)工藝設(shè)備產(chǎn)生危害，對(duì)有凝析油的清管作業(yè)帶來安全隱患。

4 結(jié)束語

天然氣的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820 由2012 版更新為2018 版，并且與GB/T 37124—2018《進(jìn)入天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體質(zhì)量要求》一起對(duì)天然氣的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)做出了要求，尤其是對(duì)總硫指標(biāo)要求做出了大幅提升，并首次提出了氣質(zhì)過渡期要求。建議天然氣生產(chǎn)、凈化、輸送及銷售等各相關(guān)企業(yè)，及時(shí)掌握天然氣的氣質(zhì)狀況，積極部署天然氣監(jiān)控手段，重點(diǎn)對(duì)在線實(shí)時(shí)分析手段進(jìn)行調(diào)研、安裝，以應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的變化對(duì)天然氣品質(zhì)提出的新要求。同時(shí)，也建議相關(guān)權(quán)威部門出臺(tái)關(guān)于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 17820—2018規(guī)定的質(zhì)量技術(shù)要求及檢測(cè)方法要求的解釋細(xì)則，以幫助利益相關(guān)方對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本的準(zhǔn)確理解，避免因理解不同導(dǎo)致的檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)和法律風(fēng)險(xiǎn)。