天然氣熱值與密度的計(jì)算

1、天然氣熱值與密度的計(jì)算作者：金志剛范 文章來源：天津大學(xué) 點(diǎn)擊數(shù)： 573 更新時(shí)間：2009-4-4 22:10:31 The author suggests using different symbols and subscript symbols to distinguish dry natural gas and wet natural gas and to differentiate their units to avoid confusion in practice. It is proposed that latent heat of water vapor should not

2、 be considered when calculation of gas calorific value. 引言天然氣已經(jīng)是國際市場(chǎng)上的商品。在交易時(shí)天然氣的熱值與密度是表明天然氣質(zhì)量的重要參數(shù)，其中熱值就能直接影響價(jià)格。國際標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)天然氣的摩爾成分用計(jì)算方法計(jì)算天然氣的熱值與密度。城市燃?xì)饨?，一般用水流式熱量?jì)測(cè)定燃?xì)鉄嶂?，或者根?jù)燃?xì)怏w積成分計(jì)算。這樣做，對(duì)于一般工程計(jì)算是能夠滿足要求。但是，對(duì)于大型天然氣交易就欠精確。同時(shí)與我國GB/T11062標(biāo)準(zhǔn)有一定矛盾，與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6976也不能接軌。GB/T11062-1998 neq ISO 6976(以后簡(jiǎn)稱GB/T1106

3、2，見參1)是參照國際標(biāo)準(zhǔn)制定的國家參考標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)中有一些概念在城市燃?xì)饨缰袝r(shí)常被忽略。今后城市燃?xì)饨绺鶕?jù)具體任務(wù)的要求，也需要參照國際標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算天然氣的熱值與密度。為此本文介紹的用摩爾成分的計(jì)算方法和主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基本來源于GB/T11062。文中的符號(hào)也基本與該標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)相同。本文仍使用城市燃?xì)饨绲牧?xí)慣用語“熱值”(Calorific values)，沒有使用 “發(fā)熱量”的名詞。為了使讀者便于理解，作者在原有的例題中，增加了由天然氣成分的體積百分?jǐn)?shù)換算成摩爾分?jǐn)?shù)和濕天然氣熱值的計(jì)算內(nèi)容。作者建議用不同符號(hào)的下標(biāo)來分清“干天然氣”與“濕天然氣”以及其在量綱上的差別。這樣可以避免，實(shí)際運(yùn)用時(shí)發(fā)生

4、混淆。同時(shí)還提出不考慮水蒸氣潛熱的觀點(diǎn)。這篇文章主要是在學(xué)習(xí)GB/T與ISO的基礎(chǔ)上提出作者個(gè)人的體會(huì)與建議，只供有關(guān)人士參考。不當(dāng)之處還望指正。一. 基本概念與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（一） 基本概念、數(shù)據(jù)與使用范圍1. 熱值與密度的定義(1) 熱值高位熱值superior calorific value：規(guī)定量的燃?xì)庠诳諝庵型耆紵龝r(shí)所釋放出的熱量。在燃燒反應(yīng)發(fā)生時(shí)，壓力為p1，溫度為t1。在燃燒過程中壓力p1保持恒定。完全燃燒后，所有燃燒產(chǎn)物的溫度降至規(guī)定的反應(yīng)溫度t1。除燃燒中生成的水在溫度t1下全部冷凝為液體外，其余所有燃燒產(chǎn)物均為氣態(tài)。低位熱值inferior calorific value：規(guī)定

5、量的燃?xì)庠诳諝庵型耆紵龝r(shí)所釋放出的熱量。在燃燒反應(yīng)發(fā)生時(shí)，壓力為p1，溫度為t1。在燃燒過程中壓力p1保持恒定。完全燃燒后，所有燃燒產(chǎn)物的溫度降至規(guī)定的反應(yīng)溫度t1，所有的燃燒產(chǎn)物均為氣態(tài)。燃燒參比條件與計(jì)量參比條件燃?xì)鉄嶂凳苋紵磻?yīng)發(fā)生時(shí)的溫度與壓力影響，所以要求標(biāo)注燃燒參比條件。燃燒參比條件：根據(jù)燃?xì)鉄嶂档亩x，燃燒反應(yīng)發(fā)生時(shí)的溫度與壓力，影響熱值的量值。為此在標(biāo)注燃?xì)獾臒嶂禃r(shí)，需要標(biāo)明燃燒參比條件。由于燃燒參比條件中的壓力一般固定為101.325kPa，所以只需標(biāo)注燃燒參比條件中的溫度即可。燃?xì)獾捏w積受溫度壓力的影響，所以需要標(biāo)注計(jì)量用的參比條件。計(jì)量參比條件：燃?xì)馐菤怏w燃料，通常是以

6、體積計(jì)量的。為此就要考慮溫度、壓力對(duì)體積的影響。在城市燃?xì)饨缌?xí)慣用“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”規(guī)定計(jì)量體積時(shí)的溫度與壓力。通常1標(biāo)準(zhǔn)立方米是指在壓力為101.325kPa，溫度為0時(shí)的體積。各個(gè)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中的壓力均為101.325kPa。但是，溫度就有差異了，甚至于在我國，不同行業(yè)規(guī)定的溫度都不一樣，并且很難統(tǒng)一。為此在標(biāo)注體積熱值時(shí)，除了標(biāo)注燃燒參比條件外，還必須標(biāo)明體積的計(jì)量的參比條件，即計(jì)量體積用的參比壓力與參比溫度。既然標(biāo)注出計(jì)量參比溫度與壓力就沒有必要再提“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”了。(2) 密度與相對(duì)密度天然氣的密度：在規(guī)定溫度與壓力條件下，干天然氣的質(zhì)量除以它的體積。天然氣的相對(duì)密度：在相同的規(guī)定溫度

7、與壓力條件下，干天然氣的密度除以由標(biāo)準(zhǔn)成分組成的干空氣的密度。注：以上提到的天然氣熱值與密度是指沒有水分的干天然氣的熱值與密度。2. 理想氣體與真實(shí)氣體在城市燃?xì)饨缰?，除了液化石油氣外，其它的城市燃?xì)舛伎山频卣J(rèn)為是理想氣體。實(shí)際上各種氣體與理想氣體都有一定差別，這對(duì)一般工程影響不大。但是在大量的商品交易時(shí)，這一點(diǎn)偏差是難以容忍的。因此要求天然氣的熱值和密度以真實(shí)氣體計(jì)。因此就提出了理想氣體與真實(shí)氣體的換算問題。(1) 理想氣體：理想氣體是在各種溫度下都遵從波義爾定律、查理定律和阿伏伽德羅定律的氣體。GB/T 11062標(biāo)準(zhǔn)給出的基礎(chǔ)的物理量就是天然氣中各組分的理想氣體(標(biāo)準(zhǔn))摩爾燃燒焓。當(dāng)天

8、然氣的理想氣體燃燒焓換算為真實(shí)氣體的燃燒焓時(shí)，只做氣體體積的修正，省去了焓的修正。(2) 真實(shí)氣體：真實(shí)的氣體不同于理想氣體。將天然氣的理想氣體熱值換算為真實(shí)氣體的熱值時(shí)，需要使用壓縮因子Zmix對(duì)氣體體積修正。(3) 壓縮因子：在規(guī)定溫度與壓力條件下，一定質(zhì)量氣體的真實(shí)體積(也就是實(shí)際體積)除以在相同條件下按理想氣體定律計(jì)算出的該氣體的體積。由多種單一氣體組成的天然氣的壓縮因子Zmix的計(jì)算公式如下：3. 摩爾分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)過去城市燃?xì)饨缌?xí)慣用體積分?jǐn)?shù)(體積百分比)計(jì)算燃?xì)鉄嶂?。各種文獻(xiàn)提供的各個(gè)單一可燃?xì)怏w的熱值數(shù)據(jù)也有所不同。為此計(jì)算結(jié)果也可能出現(xiàn)差異。國際上是用以摩爾或質(zhì)量為基準(zhǔn)的物性

9、的計(jì)算方法，各單一可燃?xì)怏w的摩爾熱值有統(tǒng)一的規(guī)定?，F(xiàn)在應(yīng)該以GB/T11062給出的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)。特別要注意的是，如果天然氣的組成以體積分?jǐn)?shù)給出時(shí)，必須將其換算成摩爾分?jǐn)?shù)，換算方法如下，由體積分?jǐn)?shù)換算到摩爾分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式如果天然氣的組成是以體積分?jǐn)?shù)給出，用以下公式將體積分?jǐn)?shù)換算到摩爾分?jǐn)?shù)。式中：xj天然氣組分j的摩爾分?jǐn)?shù)；j天然氣組分j的體積分?jǐn)?shù)；Zj(t2，p2)天然氣組分j 在計(jì)量參比條件(t2，p2)下的壓縮因子，見GB/T1102的表2。例1：已知天然氣的成分及各成分的體積百分?jǐn)?shù)j，在計(jì)算熱值、密度之前，必須將體積百分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。同時(shí)要求算出天然氣的壓縮因子。具體計(jì)算見例題表1

10、。 HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/20090404221536718.jpg表中的第2列j是已經(jīng)知道的天然氣各種成分的體積百分?jǐn)?shù)。這是城市燃?xì)饨绯Ｓ玫谋硎痉椒?。?列j是天然氣各種成分的體積分?jǐn)?shù)。第4列Zj是從GB/T1102的表2中查到各組分在101.325kPa和15下的壓縮因子。4.天然氣熱值和計(jì)算方法的適用范圍本計(jì)算方法僅適用于組成中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)不小于0.5的干天然氣。此外除甲烷外對(duì)其余的組分含量也有限制，通常對(duì)于N2的摩爾分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過0.3，CO2和C2H6的摩爾分?jǐn)?shù)均不應(yīng)超過0.15，其他組分的摩爾分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過0.05。作為城市燃

11、氣的天然氣中的甲烷摩爾分?jǐn)?shù)大都不小于0.5。因此可以按這種方法計(jì)算其熱值與密度。城市燃?xì)庵屑淄榈哪柗謹(jǐn)?shù)小于0.5時(shí)，可以根據(jù)最近即將頒布的GB12206及GB12207合并標(biāo)準(zhǔn)中的城市熱值與相對(duì)密度測(cè)定方法，用“水流式熱值測(cè)定儀”求得城市燃?xì)獾臒嶂?；用“泄流式密度儀”求城市燃?xì)獾南鄬?duì)密度。根據(jù)這兩種方法求得的熱值與密度也是針對(duì)干燃?xì)獾摹?. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在計(jì)算天然氣熱值與密度時(shí)，采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均與GB/T11062統(tǒng)一。(1)干天然氣條件水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)不大于0.00005的天然氣。 (2)標(biāo)準(zhǔn)干空氣(簡(jiǎn)稱干空氣)的性質(zhì)干空氣的標(biāo)準(zhǔn)摩爾組成，及其摩爾質(zhì)量、壓縮因子和真實(shí)氣體的密度如下。干空氣的摩

12、爾組成：組成摩爾分?jǐn)?shù)組成摩爾分?jǐn)?shù)氮?dú)?.78102甲烷0.0000015氧氣0.20946氪氣0.0000011氬氣0.00916氫氣0.0000005二氧化碳0.00033一氧化二氮0.0000003氖氣0.0000182一氧化碳0.0000002氦氣0.0000052氙氣0.0000001干空氣的摩爾質(zhì)量：Mair=28.9626kgkmol-1干空氣在3個(gè)常用的計(jì)量參比條件下的壓縮因子：Zair(273.15K，101.325kPa)=0.99941Zair(273.15K，101.325kPa)=0.99958Zair(273.15K，101.325kPa)=0.99963干空氣的真實(shí)

13、氣體密度：air(273.15K，101.325kPa)=1.292923kgm-3air(273.15K，101.325kPa)=1.225410kgm-3air(273.15K，101.325kPa)=1.204449kgm-3(3)摩爾氣體常數(shù)GB/T11062推薦的摩爾氣體常數(shù)R的量值與單位如下：R=(8.3145100.000070)Jmol-1K-1二. 天然氣熱值的計(jì)量分類1. 燃?xì)鉄嶂蹈鶕?jù)計(jì)量方法的分類、符號(hào)與量綱 由于計(jì)量燃?xì)饬康姆椒ú煌細(xì)獾臒嶂颠€可分為摩爾熱值、質(zhì)量熱值與體積熱值三種。不同的計(jì)量方法，應(yīng)采用不同的計(jì)算方法。此外其符號(hào)量綱的表示方法也不一樣。(1)摩爾熱值

14、：以燃?xì)饽枮榛鶞?zhǔn)的熱值，即單位摩爾燃?xì)猱a(chǎn)生的熱值 ，稱為摩爾熱值。符號(hào)為，括號(hào)中的t1，標(biāo)注了燃燒參比溫度。量綱為kJmol-1。與燃燒參比壓力p1無關(guān)，所以對(duì)于理想氣體摩爾熱值的命名省略了燃燒參比壓力p1。(2)質(zhì)量熱值：以燃?xì)赓|(zhì)量為基準(zhǔn)的熱值，即單位質(zhì)量燃?xì)猱a(chǎn)生的熱值，稱為質(zhì)量熱值。符號(hào)為 HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/20090404221538160.jpg，量綱為MJkg-1。(3)體積熱值：當(dāng)燃?xì)饬坑审w積給出時(shí)，稱為體積熱值， 符號(hào)為，量綱為MJm-3。符號(hào)中的t2和p2為氣體體積計(jì)量參比條件。2. 燃燒參比條件與體積參比條件的

15、標(biāo)注(1)燃燒參比條件的標(biāo)注：根據(jù)定義，燃?xì)馊紵磻?yīng)發(fā)生時(shí)的壓力為p1，溫度為t1。因?yàn)槎x中明確要求壓力保持恒定，是為等壓燃燒過程。對(duì)于體積熱值，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都是在p1=101.325kPa條件下給出的。所以可以不注p1(特殊情況除外)。對(duì)于摩爾熱值不受壓力影響，所以更沒有必要標(biāo)注燃燒參比壓力。燃燒參比溫度t1對(duì)燃?xì)鉄嶂涤杏绊?。為此在表示各種熱值時(shí)都要求把燃燒參比溫度t1標(biāo)出。(2)計(jì)量參比條件的標(biāo)注：體積熱值的量值，除受燃燒參比條件影響外，還受體積計(jì)量參比條件的影響。因此在標(biāo)注體積熱值時(shí)，需要分別標(biāo)注燃燒與體積計(jì)量參比條件，其中當(dāng)p1=101.325kPa時(shí)可以省去p1，。摩爾熱值與質(zhì)量熱值與

16、體積計(jì)量參比條件無關(guān)，因此不標(biāo)注p2和t2。不同國家的氣體體積計(jì)量參比條件都有所不同，但是可以互相換算。GB/T11062指出：“我國目前使用的計(jì)量參比條件與燃燒參比條件相同，均為101.325Kpa，20。”如果不注明計(jì)量參比壓力P2，一般理解為P2=101.325kPa。我國地域廣大，高差相差懸殊，應(yīng)該特別注意計(jì)量參比壓力的影響。三. 天然氣熱值的計(jì)算方法1 摩爾熱值計(jì)算：(1)理想氣體摩爾熱值：已知成分組成的天然氣在燃燒參比溫度t1下理想摩爾熱值可按下式計(jì)算：(2)真實(shí)氣體摩爾熱值： HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/20090404221

17、539813.jpgGB/T11062指出：“對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)而言，真實(shí)氣體摩爾發(fā)熱量(熱值)與相應(yīng)理想氣體發(fā)熱量在數(shù)值上被看作是相等的”。由理想氣體摩爾熱值精確地計(jì)算真實(shí)氣體摩爾熱值時(shí)，原則上還需要進(jìn)行焓的修正。然而這個(gè)修正值很小，由此產(chǎn)生的誤差不超過50Jmol-1(0.005%)，常將其略去。2 質(zhì)量熱值計(jì)算(1)理想氣體質(zhì)量熱值，有兩種計(jì)算方法(2)真實(shí)氣體質(zhì)量熱值：真實(shí)氣體的質(zhì)量熱值與相應(yīng)的理想氣體質(zhì)量熱值在數(shù)值上被看作是相等的。3 體積熱值計(jì)算(1)理想氣體體積熱值有兩種計(jì)算方法 HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/2009040422154

18、1206.jpg(2)真實(shí)氣體體積熱值四. 天然氣密度與相對(duì)密度的計(jì)算方法根據(jù)基本概念中提出的定義，天然氣的密度與溫度與壓力關(guān)系密切。為此密度的量值必須標(biāo)明計(jì)量參比溫度與壓力的參數(shù)。相對(duì)密度與空氣有密切關(guān)系，為此應(yīng)該采用前面給出的標(biāo)準(zhǔn)干空氣的數(shù)據(jù)。1. 相對(duì)密度的計(jì)算(1)理想氣體的相對(duì)密度d0按下式計(jì)算， 式中：d0天然氣理想氣體相對(duì)密度；Mj天然氣組分j的摩爾質(zhì)量，kgkmol；Mair標(biāo)準(zhǔn)組成的干空氣的摩爾質(zhì)量，kgkmol。Mair=28.9626kgkmol-1。(2)真實(shí)氣體的相對(duì)密度d(t2，p2)按下式計(jì)算，由于燃?xì)馀c空氣的壓縮因子在計(jì)量參比條件下不相同，因此真實(shí)氣體的相對(duì)密度

19、受計(jì)量參比條件影響，要求標(biāo)注計(jì)量參比條件t2與p2。 式中：d(t2，p2)天然氣真實(shí)氣體相對(duì)密度。Zmix(t2，p2)天然氣的壓縮因子；Zair(t2，p2)標(biāo)準(zhǔn)組成的干空氣的壓縮因子。2. 密度的計(jì)算(1)理想氣體的密度0(t，p)按下式計(jì)算 式中：0(t，p)天然氣理想氣體密度，kgm-3；R摩爾氣體常數(shù)，Jmol-1K-1； T2絕對(duì)溫度，K。T2=27.15+t2。(2)真實(shí)氣體的密度(t2，p2)按下式計(jì)算 式中：(t2，p2)天然氣真實(shí)氣體密度，kgm-3。注：以上計(jì)算都是針對(duì)干天然氣的。五.精密度與準(zhǔn)確度1. 精密度 通過計(jì)算得到的熱值與密度值的精密度完全由天然氣成分分析過程

20、中的隨機(jī)誤差決定的。也就是說計(jì)算結(jié)果的精度是由天然氣成分分析的儀器(一般為色譜儀)的本身與操作對(duì)分析數(shù)據(jù)引起的隨機(jī)誤差決定的。所以計(jì)算獲得的天然氣熱值與密度的精密度取決于天然氣成分分析數(shù)據(jù)的精密度。具體可以用重復(fù)性與再現(xiàn)性來表示。 GB/T11062給出了置信水平為95%時(shí)，重復(fù)性與再現(xiàn)性的估算公式。這些計(jì)算方法屬于數(shù)理統(tǒng)計(jì)范疇，由于篇幅限制本文暫不做深入討論。2. 準(zhǔn)確度 天然氣熱值與密度的絕對(duì)準(zhǔn)確度由以下3方面決定：（1） GB/T11062給出的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不確定度；（2） 計(jì)算方法的偏差；（3） 各單一成分分析數(shù)據(jù)的不確定度。GB/T11062強(qiáng)調(diào)來自基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不確定度的貢獻(xiàn)值預(yù)期小于0

21、.05%，來自計(jì)算方法的偏差的貢獻(xiàn)值小于0.015%。這兩項(xiàng)與第3項(xiàng)比可以忽略不計(jì)。由此可見，計(jì)算所得的天然氣熱值的準(zhǔn)確度主要是由天然氣組分分析儀器與方法的偏差決定的。3. 有效數(shù)字 對(duì)于天然氣熱值或密度的數(shù)值給出的有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)該反映出預(yù)期的計(jì)算準(zhǔn)確度。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要，決定熱值與密度數(shù)據(jù)的精度和與其相應(yīng)的有效數(shù)字。例如對(duì)于大量天然氣交易過程中，買賣雙方，必須明確規(guī)定衡量天然氣質(zhì)量的熱值與密度數(shù)據(jù)的精度，與有效數(shù)字。GB/T11062在1。范圍中就提出：用以加和的各組分摩爾分?jǐn)?shù)應(yīng)統(tǒng)一到小數(shù)點(diǎn)后第4位(0.0001)。對(duì)于摩爾分?jǐn)?shù)大于0.00005的所有組分均應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。如果采

22、用GB/T11062提出的基礎(chǔ)數(shù)字，分析天然氣成分的精度也能滿足要求時(shí)，就可以達(dá)到此水平。受GB/T11062提出的基礎(chǔ)數(shù)精度的影響，計(jì)算結(jié)果不應(yīng)優(yōu)于下列有效位數(shù)水平：熱值：摩爾熱值：0.01kJmol-1質(zhì)量熱值： 0.01MJkg-1體積熱值： 0.01MJm-3密度：相對(duì)密度： 0.0001密度： 0.0001kgm-3如果進(jìn)一步要求提高精度時(shí)，就要考慮GB/T11062提出的基礎(chǔ)數(shù)字是否滿足要求。但是，在實(shí)際工作中，不是所有地方都要求如此高的要求。這樣就可以根據(jù)實(shí)際要求，降低分析成分的精度要求以節(jié)約人力與物力。這時(shí)為了統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，仍采用GB/T11062提出的基礎(chǔ)數(shù)字。不過修約后的有

23、效數(shù)字應(yīng)根據(jù)成分分析的精度相應(yīng)地減少。例題2：在例題1的條件下，求天然氣的熱值與密度。解1.1 天然氣理想氣體摩爾高位熱值1.2 天然氣實(shí)際氣體摩爾高位熱值2 天然氣的摩爾高位質(zhì)量第5列是由GB/T11062中的表1查得在天然氣各組分的理想氣體的摩爾質(zhì)量Mj第6列為xjMj，其總合即為天然氣的摩爾質(zhì)量M=17.478kgkmol-1。3 天然氣的高位質(zhì)量熱值4 天然氣的體積高位熱值(1)天然氣理想氣體體積高位熱值(2)天然氣真實(shí)氣體體積熱值 HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/20090404221548493.jpg5 天然氣的相對(duì)密度與密度 (

24、1) 天然氣理想氣體的相對(duì)密度天然氣的相對(duì)密度可以根據(jù)天然氣的摩爾質(zhì)量M和標(biāo)準(zhǔn)空氣的摩爾質(zhì)量Mair利用以下公式計(jì)算， (2)天然氣真實(shí)氣體的相對(duì)密度 HYPERLINK /lwen/UploadFiles_20951/200904/20090404221549903.jpg6 天然氣的密度注：以上計(jì)算都是針對(duì)干天然氣的。為了不與帶水分的濕天然氣數(shù)據(jù)混淆，作者建議用下標(biāo)dry表示干天然氣；下標(biāo)wet表示帶水分的濕天然氣。例如(15，101.325)dry代表干天然氣在15101.325kPa時(shí)的真實(shí)氣體密度。再如代表干天然氣在15的燃燒參比溫度，101.325kPa和15計(jì)量參比條件時(shí)的真實(shí)氣

25、體體積熱值。六. 濕天然氣熱值計(jì)算問題以上的計(jì)算方法與計(jì)算例題都是針對(duì)干天然氣的。但是，天然氣中總會(huì)有一些水分，當(dāng)水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)小于0.00005就可以認(rèn)為是干天然氣，也就是說可以不考慮水蒸氣的影響。當(dāng)水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)大于0.00005時(shí)，就存在如何處理水蒸氣組分的問題。在GB/T11062中的附錄C中提出水蒸氣對(duì)熱值3個(gè)效應(yīng)。(1)體積效應(yīng)：水蒸氣占據(jù)了一定的體積，應(yīng)予以排除。排除方法與城市燃?xì)饬?xí)慣用法相同。以前面的例題為例，本文作者為了避免干燃?xì)馀c濕燃?xì)鉄嶂档幕煜?，建議采用以下符號(hào)以區(qū)分干、飽和濕和不飽和濕天然氣的熱值。以理想氣體體積熱值為例： 符號(hào)中的100代表相對(duì)濕度=100%的飽和

26、濕天然氣；對(duì)于不飽和濕天然氣應(yīng)標(biāo)注值。計(jì)算時(shí)將與相對(duì)應(yīng)的水蒸氣分壓力求出，即可按照上面介紹的方法計(jì)算不飽和濕天然氣的高位熱值。 作者理解熱值符號(hào)H的下標(biāo)S應(yīng)該代表高位熱值，以此推論下標(biāo)I應(yīng)代表低位熱值。(2) 潛熱效應(yīng)：濕天然氣中的水蒸氣含量不僅有體積效應(yīng)，還有水蒸汽凝結(jié)為水的潛熱效應(yīng)。如果燃燒前天然氣中有水蒸氣存在，那么燃燒后如何處理這部分水蒸氣就成了問題。處理方法有二：一為不冷凝法，假定燃燒后這部分水蒸氣仍為氣態(tài)，因此這部分水蒸氣對(duì)產(chǎn)熱沒有影響；另一為冷凝法，假定在燃燒參比溫度下，這部分水蒸氣同樣冷凝為液態(tài)，而這部分水蒸氣所釋放出來的汽化潛熱，應(yīng)加到高位熱值中?！八魵夥橇銦嶂怠保篏B/T

27、11062提出：“建議對(duì)高位熱量來說，最合理和一致的處理是假定所有的水，包括燃燒前氣體中所包括的水和燃燒中所產(chǎn)生的水，在燃燒摻比溫度t1下均冷凝為液態(tài)，因此氣體含有的水蒸氣作為天然氣的一個(gè)組分，以一個(gè)特定的摩爾分?jǐn)?shù)來表示，并有一個(gè)由水的汽化潛熱所獲得的發(fā)熱量(熱值)。”。這就要求在計(jì)算高位熱值時(shí)，在各組分熱值的加和中多了一項(xiàng)水蒸氣的熱值(xjHj)。這就是說，存在天然氣中的任何水蒸氣將為天然氣的高位熱值貢獻(xiàn)汽化潛熱。這也是在GB/T11062的表3、4、5中給出的水蒸氣的熱值不為零的緣故。GB/T11062還指出這種處理導(dǎo)致熱值的增量是很小的。如果天然氣被水蒸氣飽和，則高位熱值的增加值與氣體組

28、成無關(guān)，而取決于氣體的計(jì)量溫度。對(duì)于飽和氣體，其體積高位熱值的增量為：在計(jì)量溫度為0時(shí)，增量為0.01MJm-3；在計(jì)量溫度為15時(shí)，增量為0.03MJm-3；在計(jì)量溫度為20時(shí)，增量為0.045MJm-3。對(duì)于低位熱值不用考慮水蒸氣的潛熱效應(yīng)。(3) 壓縮因子效應(yīng)：由于天然氣中水蒸氣的存在，影響了氣體混合物的壓縮因子，從而改變了真實(shí)氣體的體積熱值，這種改變的量可以計(jì)算。在15的條件下，對(duì)于典型的天然氣，由干氣體到飽和氣體Z值的變化從0.9981變到0.9977，約為萬分之四。可以不必考慮。幾點(diǎn)體會(huì)1. 城市燃?xì)饨鐟?yīng)該熟悉GB/T11062的計(jì)算方法，接受摩爾分?jǐn)?shù)、理想氣體與真實(shí)氣體的概念，這樣可以與天然氣上游單位互通，也有利于與國際接軌。2. 建議有天然氣成分分析業(yè)務(wù)的單位，按照GB/T11062的要求計(jì)算本單位天然氣成分分析的精度，也就是說計(jì)算重復(fù)性與再現(xiàn)性。確定有效位數(shù)。作者個(gè)人認(rèn)為：過去有不重視有效數(shù)字的現(xiàn)象。今后需要進(jìn)一步提高并完善檢測(cè)技術(shù)。GB/T11062明