王棟，張凱靈，黃曉波，于劍虹，路陽(yáng)，孔朝金

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司天然氣銷售廣東分公司， 廣東 廣州 510200）

（2.中國(guó)石油西南油氣田分公司輸氣管理處， 四川 成都 610000）

（3.中國(guó)石油管道局工程有限公司質(zhì)量安全環(huán)保部， 河北 廊坊 065000）

（4.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司， 貴州 貴陽(yáng)550001）

（5.中國(guó)石油吐哈油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心， 新疆 鄯善 838202）

（6.中國(guó)石油西南管道南寧輸油氣分公司， 廣西 南寧 530022）

天然氣作為清潔能源，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活密切相關(guān)。隨著中亞、中緬和中俄天然氣管道工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)，天然氣在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)將發(fā)揮更重要的作用。天然氣的開發(fā)、輸送和銷售過(guò)程中需進(jìn)行分析、測(cè)試和計(jì)量等操作。天然氣作為一種多種組分的氣體混合物，應(yīng)對(duì)有害物質(zhì)和雜質(zhì)組分進(jìn)行嚴(yán)格限制。隨著天然氣氣源的多樣化，國(guó)家政策、用戶需求都對(duì)天然氣質(zhì)量提出更高要求[1]。管道輸送企業(yè)應(yīng)對(duì)天然氣管道氣質(zhì)質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)予以重視，統(tǒng)籌考慮安全運(yùn)行、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)成本三者間的關(guān)系，并提出可行的應(yīng)對(duì)措施。

1 我國(guó)天然氣管道氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國(guó)標(biāo)GB 17820-2018《天然氣》是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定天然氣按照高位發(fā)熱量、總硫、硫化氫和二氧化碳含量分為一類和二類。進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣應(yīng)符合一類氣的質(zhì)量要求。GB/T 37124-2018《進(jìn)入天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體質(zhì)量要求》是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，未對(duì)天然氣進(jìn)行分類。GB 17820和GB/T 37124規(guī)定進(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(guò)渡期的要求，過(guò)渡期至2020年12月31日。GB/T 37124規(guī)定的天然氣氣質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)較低，數(shù)值等同于GB 17820中二類天然氣的氣質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)。

石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5922-2012《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》和中石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY 30-2002《天然氣長(zhǎng)輸管道氣質(zhì)要求》規(guī)定的數(shù)值與GB/T 37124一致。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在天然氣氣質(zhì)質(zhì)量存在差異，不能有效規(guī)范氣田從源頭開始控制進(jìn)入長(zhǎng)輸管道的天然氣質(zhì)量，特別是雜質(zhì)含量，也不利于長(zhǎng)輸管道安全運(yùn)行。管道企業(yè)在天然氣標(biāo)準(zhǔn)制定方面話語(yǔ)權(quán)弱，指標(biāo)偏低[2]。

表1 天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

2 國(guó)內(nèi)外天然氣氣質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較

國(guó)內(nèi)外天然氣氣質(zhì)質(zhì)量關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比見表2。我國(guó)一類天然氣氣質(zhì)質(zhì)量基本達(dá)到國(guó)外平均水平，二類天然氣存在差距。針對(duì)高位發(fā)熱量和二氧化碳，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)差異不大；針對(duì)總硫和硫化氫，我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距。

表2 國(guó)內(nèi)外天然氣氣質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比

2.1 發(fā)熱量

在跨國(guó)天然氣貿(mào)易中執(zhí)行按質(zhì)論價(jià)的基本原則。我國(guó)天然氣計(jì)量未采用能量計(jì)量，發(fā)熱量的重要性難以體現(xiàn)。隨著我國(guó)天然氣消費(fèi)量的快速增加，能量計(jì)量勢(shì)在必行，并開展天然氣互換性研究。

2.2 總硫

總硫是有機(jī)硫化物的總稱，包括硫氧碳（COS）、低級(jí)硫醇、甲硫醚、二硫化碳等。研究表明總硫含量對(duì)管道腐蝕存在影響，特別是低級(jí)硫醇。發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)格限制天然氣的總硫含量，俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 5542-1987《工業(yè)與民用天然氣》規(guī)定天然氣中硫醇含量超過(guò)36mg/m3只能用于發(fā)電燃料，應(yīng)用特殊管道輸送；加拿大阿爾伯塔省商品天然氣總硫含量不超過(guò)115mg/m3，但通過(guò)長(zhǎng)輸管道輸往美國(guó)的天然氣總硫含量必須降至23mg/m3。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820指出我國(guó)致力于逐漸降低天然氣中總硫含量，控制在8mg/m3。這充分體現(xiàn)了天然氣作為綠色優(yōu)勢(shì)能源的特點(diǎn)，也反映了我國(guó)改善生態(tài)環(huán)境和能源結(jié)構(gòu)的需求。

2.3 硫化氫

硫化氫可能造成長(zhǎng)輸管道內(nèi)腐蝕問題。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)長(zhǎng)輸管道輸送天然氣的硫化氫含量指標(biāo)為不大于6mg/m3。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820一類天然氣的硫化氫指標(biāo)適合管道系統(tǒng)，二類天然氣的硫化氫指標(biāo)對(duì)管道系統(tǒng)明顯偏高。為達(dá)到6mg/m3的目標(biāo)，天然氣田應(yīng)改進(jìn)天然氣處理裝置，研發(fā)深度脫硫處理工藝技術(shù)。管道企業(yè)應(yīng)對(duì)硫化氫進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測(cè)（在線分析儀），特別是氣質(zhì)容易超標(biāo)的進(jìn)氣點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.4 二氧化碳

天然氣中二氧化碳含量，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際水平基本一致。二氧化碳含量過(guò)高，可能影響天然氣管道輸送效率，增加壓縮機(jī)運(yùn)行能耗。從技術(shù)層面，通過(guò)調(diào)節(jié)天然氣脫硫脫碳裝置工藝參數(shù)，可較好地控制二氧化碳含量。

2.5 水露點(diǎn)

水露點(diǎn)的物理意義是預(yù)防管道輸送過(guò)程中產(chǎn)生液態(tài)水，造成硫化氫對(duì)管道的內(nèi)腐蝕。僅從水露點(diǎn)數(shù)值看，我國(guó)與國(guó)際水平差別不大。但我國(guó)國(guó)土遼闊，各地氣候條件差別懸殊。對(duì)于溫暖地區(qū)輸氣管道系統(tǒng)要求偏嚴(yán)，增加了脫水裝置成本。目前我國(guó)天然氣管網(wǎng)輸配壓力等級(jí)還無(wú)統(tǒng)一規(guī)定。俄羅斯按照不同地區(qū)和季節(jié)規(guī)定了4種不同的水露點(diǎn)指標(biāo)，指標(biāo)差別達(dá)到23℃，科學(xué)合理地解決了天然氣水露點(diǎn)和生產(chǎn)成本的關(guān)系，具有借鑒意義。

2.6 烴含量/烴露點(diǎn)

烴露點(diǎn)的物理意義是判定管道中是否存在液態(tài)烴，液態(tài)烴影響管道計(jì)量的準(zhǔn)確性，增加摩阻損失。國(guó)外對(duì)天然氣烴露點(diǎn)限制不多。但在天然氣處理中遵循基本原則，從保障天然氣管道安全運(yùn)行角度，在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，盡可能回收天然氣中的重組分（天然氣中的重?zé)N對(duì)發(fā)熱量影響大）。

2.7 機(jī)械雜質(zhì)（固體顆粒）

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820規(guī)定天然氣中固體顆粒應(yīng)不影響天然氣的輸送和利用。由于國(guó)標(biāo)未規(guī)定機(jī)械雜質(zhì)的具體指標(biāo)，我國(guó)天然氣管道的固體雜質(zhì)含量普遍偏高，嚴(yán)重影響輸氣站過(guò)濾器等設(shè)備運(yùn)行。建議參考俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 5542規(guī)定為小于1mg/m3。應(yīng)指出，固體雜質(zhì)指標(biāo)還應(yīng)限制其粒徑，Q/SY 30規(guī)定天然氣中固體顆粒直徑應(yīng)小于5μm。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820是全文強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家能源局為歸口單位，這體現(xiàn)了國(guó)家層面對(duì)天然氣質(zhì)量嚴(yán)格管理的趨勢(shì)，該標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性和約束力也得到提升和保證。

(2)天然氣田應(yīng)改進(jìn)天然氣處理裝置，研發(fā)深度脫硫脫碳處理工藝技術(shù)。

(3)水露點(diǎn)、硫化氫和總硫含量是影響天然氣質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，管道企業(yè)應(yīng)采取在線連續(xù)監(jiān)測(cè)方式，特別是氣質(zhì)容易超標(biāo)的進(jìn)氣點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

(4)建議制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820的配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如天然氣在線監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、分析的方法和技術(shù)要求，天然氣分析系統(tǒng)操作性能評(píng)定等，以便天然氣生產(chǎn)企業(yè)和管道企業(yè)更好地執(zhí)行貫徹該標(biāo)準(zhǔn)，避免因技術(shù)方法不一致導(dǎo)致執(zhí)行不徹底、不到位的問題。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 張金冬，譚羽非，于克成. 天然氣市場(chǎng)發(fā)展消費(fèi)特點(diǎn)及調(diào)峰方式分析[J].煤氣與熱力，2019，39(10)：1-6.

[2] 呂政. 中國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道集中調(diào)控企業(yè)發(fā)展環(huán)境與戰(zhàn)略現(xiàn)狀[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2019，38(12)：1330-1337.