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陈赓良 的个人博客

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刍议商品天然气气质标准(二) 学习GB17820第三版报批稿的体会

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强制性国家标准“天然气”(GB17820)首次发布于1999年,2012年进行了第一次修订。为适应当前天然气工业发展迅速的大好形势,全国天然气标准化技术委员会决定对该标准再次修订,并于2017年12月发布了报批稿及其编制说明。

此次修订涉及很多商品天然气分析测试及仲裁方法的内容。笔者为其中存在诸多原则性问题需要进一步探讨。下文就此类型问题提出笔者的浅见,不当之处请广大读者批评指正。

一.确定仲裁(分析)方法时应尽可能选择基准方法以保证测量结果的准确性


报批稿4.2节选择紫外荧光光度法作为仲裁方法值得商榷。笔者认为应该选GB/T11060.4规定的氧化微库仑法,因为它是一种基准方法。基准方法又称为绝对方法,是指具有最高计量品质的测量方法。它的操作可以完善地被描述和理解,其不确定度可以用SI制单位表述,准确度水平优于其它方法。在物质测量中有可能性成为基准方法仅有以下5种:

——同伴素稀释质谱法(IDMS);

——库仑法;

——质量法[(a)气体混合物;(b)重量分析法];

——滴定法(容量法);

——冰点下降测定法。


二.选择GB/T13610作为组成分析的仲裁方法缺乏根据

报批稿4.1节规定,在GB/T13610与GB/T27894两者之间必须选择GB/T13610作为仲裁方法;此项规定颇值得商榷。

(1)仲裁分析的含义是不同单位对(例行)分析结果有争议时,要求有资质的第三方进行准确分析以判断原分析结果的可靠性。由此可见,选择仲裁分析和/或测量方法的选择应由第三方决定。

(2)GB/T13610和GB/T27894两者都属于比较方法范畴,测量不确定度都取决于外标用的标准气混合物(RGM),前者并无任何优势。

(3)GB/T13610和GB/T27894两者规定的分析条件有所区别。总体而言,前者的规定较为灵活;后者的规定较为具体。

(4)另一个必须充分重视的问题是:修改采用ISO6976的GB/T27894中还包括天然气组成分析的测量精密度和扩展不确定度要求,以及发热量及相对密度计算结果的不确定度评估等重要内容,后者对即将在我国推广的天然气能量计量和计价极具参考价值。基于以上认识,笔者认为GB/T27894至少比GB/T13610更具备作为仲裁方法的条件。

(5)应特别注意:当前ISO发布的分析方法标准都要求说明测量不确定度,ISO6976也不例外。但GB17820中规定的硫化氢含量、总硫含量和二氧化碳含量等的测定方法均采自美国ASTM标准迄今尚未规定不确定度要求。当然,采用标准物质定量(溯源)不一定都需要对方法标准进行不确定度评估。但测定微量硫化方法要涉及现场设施的安全、环保监测仪器校准,并进行符合性试验,此时就必须进行不确定度评估。

建议在对上述问题尚未认识清楚之前,暂时不要作此规定;在报批稿中仍延用GB/T17820-2012中4.1节的如下规定,不必规定仲裁方法。

基于上述同样理由,也不能选择GB/T13610作为CO2测定结果的仲裁方法。

因为GB/T13610是气相色谱法,属比较(相对)方法范畴;而当前常用于大气环境质量分析的滴定法则是公认的、较成熟的、较准确的测定气体中CO2的基准(绝对)方法。该法先以氢氧化钡溶液吸收气体中的CO2,然后以草酸标准溶液反滴定。笔者建议考虑采用氢氧化钡容量滴定法作为CO2测定结果的仲裁方法。

三.有关硫化氢和总硫含量瞬时值测定的问题尚需仔细斟酌


报批稿4.6节中对瞬时值测定的规定尚需仔细斟酌。理由如下:

(1)澳大利亚能源市场经营者协会(AEMO)于2017年9月1日发布的“气体质量指南”中对瞬时值的测定及其应用作了较详尽的说明。该文件指出,测定瞬时值目的是为输配系统经营者解决短时间内气质指标偏离规定标准值时提供有关信息,以便采取相应措施。因此,宜仔细斟酌“瞬时值”是否是一项属于输气公司进行安全生产管理时使用的指标?与商品天然气的气质管理有何联关?

(2)AEMO制订上述指南时,参考了一系列国内外有关的标准与规范,计有澳大利亚国家标准(AS)3个,美国ASTM标准1个,ISO标准/技术报告3个,美国NACE推荐做法1个,以及AEMO自编技术指南1个。由此可见,未经大量调研及试验难以出合理的规定。报批稿4.6节的规定立足于多少基础工作?

(3)测定偏离标准值的瞬时值后,必须按其偏离的程度与持续时间作出必要的应对措施;表1所示为AEMO在其“气体质量指南”中提供的有关信息。


鉴于以上认识,请有关部门仔细斟酌当前设置瞬时值测定的必要性和可行性。

四.建议对高位发热量等3项指标考虑其波动范围、检测频率与公告周期

虽然2017年我国天然气消费量已高达2373亿立方米,但目前仍是世界上为数不多的使用天然气体积计量和计价的国家。在当前天然气供应多元化、市场需求旺盛、天然气体制和价格改革不断深入、市场格局正在形成的大好形势下,实行天然气能量计量和计价势在必行。为此,今年8月国家发展和改革委员会发布了“油气管网设施公平开放监管办法”(征求意见稿),明确提出在我国全面推广能量计量的要求,并规定了24个月的过渡期。

对于实施能量计量和计价的输配系统,与经济利益直接相关的高位发热量、相对密度和沃泊指数等3项技术指标在气质标准中的重要性是不言而喻的。从国外实施能量计量和计价的经验看,这3项是今后最可能引起争议且仲裁相当困难的技术指标。主要原因是必须涉及对整个输配网络进行不确定度评估的问题,而我国目前尚未开展有关研究。

就提高我国气质管理水平而言,结合国情合理地规定高位发热量等3项气质指标的波动范围、监测频率和公告周期,从而体现输配系统气质管理的公平开放与先进性是势在必行的。故建议在此次修订过程中预先做好技术准备。

表2~表4列出了若干欧洲国家规定的高位发热量等3项物性指标的波动范围、和监测频率和公告周期;表5则以法国为例,列出了制订关键性技术指标的具体要求。总体而言,在气质标准中规定这些技术指标需要进行大量基础工作,建议有关部门结合这次修订及时做好前期准备。同时建议删除报批稿的5.4节,因为指导性国家标准GB/Z33440是否能应用于判别燃气互换性值得商榷!

表2    若干欧洲国家沃泊指数波动范围、监测频率和公告周期

表3   若干欧洲国家高位发热量波动范围、监测频率和公告周期

表4   若干欧洲国家相对密度波动范围、监测频率和公告周期


五.GB/T17283规定的冷却镜面法测露点不能作为仲裁方法

尽管报批稿中已经删除了水露点/水含量指标,而为“在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气中应不存在液态水和液态烃”这样一个(似是而非的)定性描述所取代。但笔者相信这样的指标将无法指导输配气系统和/或天然气净化厂的生产!且迄今为止在世界各国的气质标准中还没有找到如此先例。因此,笔者根据GB17820-2012中4.5节的规定谈些认识.

(1)按GB/T17283规定的冷却镜面法测得的结果,必须与相对湿度测量进行比对才能建立溯源关系,且目前对其不确定度的评估尚未开展全面研究。

(2)另一个应特别引起重视的问题是:根据中国实验室认可委员会(CNAS)发布的“量值溯源要求”规定,量值溯源应视为测量结果可信性的基础 ,因而也是不确定度评估的基础,并要求在满足国际标准的同时,也要符合中国量值溯源体系的要求。GB/T17283系等同采用ISO6327 ,其第7章虽规定了准确度,但未阐明溯源关系,故不符合量值溯源要求。因此,从溯源性的角度分析,GB/T17283规定的冷却镜面法不具备作为基准方法或仲裁方法的条件。

(3)当商品天然气的烃露点高于水露点,或两者温度很接近时,冷却镜面法测得的水露点数据绝对偏差甚大,很难达到GB/T17283规定的绝对偏差≤20C的要求。表6所示是在西气东输管道首站,以冷却镜面法测定的水露点数据与美国AMETEK公司出品的在线式3050-OLV型微量水分分析仪测量数据的比较。从取得的49套数据看,绝对偏差≤20C的数据仅27套,占比为55.1%。绝对偏差如此之大的测定方法如何能作为仲裁方法?!



(4)俄罗斯国家标准GOST20060规定两种方法分别测定水露点和水含量,然后将水含量换算为水露点以资校核。建议我国国家标准也规定两种方法:冷却镜法测定水露点,电解法测定水含量。然后通过GB/T22634将水含量换算成水露点进行校核。因此,仲裁方法应选电解法。

六.认识与建议

(1)仲裁(分析)方法应尽可能选择基准方法以保证测量结果准确性;

(2)选择GB/T13610作为组成分析的仲裁方法缺乏根据;

(3)有关硫化氢和总硫含量瞬时值测定的问题尚需仔细斟酌;

(4)建议对高位发热量等3项指标考虑其波动范围、检测频率与公告周期;

(5)GB/T17283规定的冷却镜面法测露点不能作为仲裁方法。


后记:经一年多的文献查阅与反复思考,笔者完成了刍议(一)和刍议(二)两篇学习心得,但愿它们不要成为突发奇想的“神文”(在网上常见到把胡思乱想的电视剧称为“神剧”,此处暂借一用)。但在成文的过程中,脑海里确实浮现出了一些“唐突”的想法。诸如,当年曾受总局褒奖的强制性国家标准GB17820,经3年修订后的报批稿为什么变得面目全非了?删除了水露点/水含量指标的GB17820还是否是强制性标准?以此类推,烃露点指标及其测定方法的研究,是否也成为多此一举?推荐成为ISO标准的分析方法其准确度是否都是最优的?不论它是绝对方法或是相对方法,一定要选择其为基准方法或仲裁方法?凡此种种,令人十分困惑。鉴此,笔者本着“退休未敢忘国标”的阿X精神,将上文提出的那些唐突想法与建议,发表在天然气工业杂志的个人博客上,请广大读者和同行不吝赐教。


谢谢天然气工业杂志为笔者提供了交流平台!


2018年11月2日

美国  加州  圣萝莎