當前，我國正處于天然氣快速發展的歷史時期，我國天然氣發展戰略為：“立足國內，利用海外，西氣東輸，北氣南下，海氣登陸，就近供應。”根據規劃，2020年前，我國將建成天然氣管道5萬km，LNG（液化天然氣）接收站接收能力達到5000萬t（約700億m3）/a，使天然氣消費在我國一次能源消費結構中的比例從2012年的5.2%提高到12%。

目前，我國已建成9個LNG接收站，分別為中國海洋石油的廣州LNG接收站、福建LNG接收站、上海LNG接收站、浙江LNG接收站、珠海LNG接收站、天津浮式LNG接收站，以及中國石油的大連LNG接收站、江蘇如東LNG接收站、唐山LNG接收站；在建LNG接收站5個，分別為中國海洋石油的深圳LNG接收站、粵東LNG接收站、海南LNG接收站，以及中國石化的青島LNG接收站、廣西北海LNG接收站；規劃建設的LNG接收站約有15個。

從國外引進的LNG來自不同的LNG供應資源，種類較多，其組分及熱值與國內運行的管道天然氣存在較大差異。當多種氣源同網運營時，氣質不同，熱值相差超過一定范圍時，對城市燃氣、天然氣發電等行業會造成一定的影響。如，GB/T 13611—2006《城鎮燃氣分類和基本特性》規定，天然氣的華白數滿足45.67～54.78M J/m3的要求，就能滿足燃具的正常使用；而用于發電的燃氣輪機對于熱值的快速變化則特別敏感，當天然氣熱值變化超過±10%時，需要調整或改造燃氣輪機的燃燒器。因此，進口LNG再氣化后能否與國內管輸天然氣同網運營，是需要考慮的關鍵問題。

1 燃氣同網運營的判定

LNG與管道天然氣同網運營包括兩種情況：一種情況為摻混，即，進口LNG氣化后與原有管道天然氣混合輸送至終端用戶，由于摻混量所占比例較小，通常情況下摻混后氣質變化不大，其熱值滿足用戶要求；另一種情況為互換，即，進口LNG氣化后替換原有管道天然氣輸送至終端用戶，當燃氣組分改變后，燃燒器具的燃燒特性、效率和燃燒器噴嘴火焰性質等仍能夠滿足燃具原有設置要求，則后一種燃氣可以替換前一種燃氣，即它們之間具有互換性。當兩種燃氣具有互換性時，方可同網運營。

目前，燃氣互換性判定方法主要有沃泊指數（華白數）判定法、燃具燃燒特性曲線圖判定法、德爾布（Delbourg）-ff換性判定法、美國燃氣協會法（A.G.A）、韋弗指數法和英國氣體當量法（Dutton判定法）。國際上以往最通用的是華白數法，目前，則同時采用華白數和燃燒勢（德爾布-ff換性判定法）來判定。

1.1 華白數

華白數代表熱流量。燃氣的華白數不變，表明供應的熱量不變，燃具的熱負荷也不變。華白數計算公式為：

W=Qg/d1/2    （1）

式（1）中：W——華白數，M J/m3；Qg——燃氣高熱值，M J/m3；d——燃氣相對密度。

1.2 燃燒勢

燃燒勢代表燃燒穩定性的燃燒速度指數。燃氣的燃燒速度不變，則火焰就能穩定。燃燒勢計算公式為：

Cp=K×[1.0H2+0.6(CmHn+CO)+0.3CH4]×100/d1/2   (2)

K=1+0.0054O22   (3)

式（2）、式（3）中：Cp——燃燒勢；H2、CO、CH4——燃氣中氫氣、一氧化碳、甲烷含量，%；CmHn——燃氣中除甲烷以外的碳氫化合物含量，%；K——燃氣中氧含量修正系數；O2——燃氣中氧含量，%。

根據我國GB/T13611—2006《城鎮燃氣分類和基本特性》，城鎮燃氣按照華白數及燃燒勢可分為3大族13類。其中，包括礦井氣、沼氣在內的天然氣分為5類，詳見下表。

一般情況下，當燃氣互換時，兩種燃氣必須屬于相同參比條件下的同一類，且控制華白數的變化不大于±（5～10）%。

2 國外LNG與管道天然氣同網運營技術

2.1 日本

20世紀70年代之前，日本以液化石油氣（LPG）和石油氣為主，燃氣設備適用于這些高熱值的燃氣。根據日本燃氣事業法（2004年6月9日法律第94號）規定，各地天然氣公司都要遵守46.05M J/m3的標準熱值，此標準熱值與LPG熱值更接近。

20世紀70年代后，日本開始進口LNG，而LNG的熱值普遍低于燃氣事業法規定的46.05M J/m3的標準熱值。若修改標準，將導致大量燃氣設備的更換，要付出一定的經濟代價。因此，日本每年進口上億噸石油，提煉出LPG后摻到天然氣中使其熱值達到標準。目前，日本正在利用電子技術開發可以適用于不同熱值的設備。

日本天然氣以體積計價，日本燃氣公司根據國際天然氣市場價格的變化，定期調整國內燃氣價格。

2.2 英國

隨著英國天然氣需求量的迅速增長，2005年，英國開始大量進口LNG。英國《天然氣安全（管理）法規》規定，天然氣的華白數范圍為47.20～51.41M J/m3，而LNG的華白數普遍高于此值，因此，為了使LNG氣質達到規范要求，英國在LNG接收終端采用摻混氮氣的方式降低天然氣熱值。未來，隨著燃氣用具設計和燃燒技術的不斷改進，現有氣質要求可能會發生變化。

2.3 歐洲大陸

根據歐洲天然氣工業技術委員會的規定，歐洲天然氣標準分為L類和H類。其中，L類天然氣是荷蘭生產的天然氣，其華白數較低，為39.1～44.8M J/m3；H類天然氣的來源包括英國北海、俄羅斯、阿爾及利亞和尼日利亞，這一類的天然氣華白數較高，為40.9～54.7M J/m3。這兩類天然氣不能相互替換，各自在相對獨立的管道內輸送。

歐洲各國的管道大多輸送H類天然氣，只有荷蘭、法國、比利時和德國一些地區的管網輸送L類天然氣。如，在荷蘭，L類天然氣管網負責向民用、商用和小型工業用戶供氣；H類天然氣管網負責向大型工業用戶供氣。

歐洲大陸國家的LNG接收終端通常采用將不同熱值的LNG摻混或將LNG與當地天然氣摻混的方式將華白數的范圍調整到符合標準要求的范圍內。目前，歐盟委員會正考慮制訂新測試標準和燃氣用具運行標準，從而生產新的燃氣用具，可以適用氣質變化范圍更廣的天然氣。

3 我國LNG與管道天然氣同網運營分析

目前，我國天然氣管網已貫通全國，實現了氣源供應的多元化，具有多種氣源的城鎮越來越多，如，上海和北京地區均為多氣源供應。正常情況下，進口LNG與管道天然氣摻混輸送，當供給上海或北京的某一管道天然氣發生故障時，分析是否可采用LNG與其進行互換。

3.1 上海多氣源天然氣互換性分析

上海的多氣源天然氣供氣已有多年歷史，平湖油氣田于1999年開始向上海供氣，是上海城市天然氣的主要氣源之一；

另外，還包括西氣東輸管道一線及西氣東輸管道二線、西氣東送的普光氣田至上海天然氣管道及進口的LNG氣源。上海地區主氣源天然氣組成及相關參數見下表；

進口LNG的天然氣資源有可能來自澳大利亞、印度尼西亞、阿爾及利亞、文萊、伊朗，其組分及物性見下表；

當主氣源中的任何一條管道出現故障，由進口的LNG與之互換時，其華白數差值見下表。

由表“上海地區主氣源組分及性質”“各國LNG組分及性質”可知，平湖油氣田輸氣管道、川氣東送輸氣管道、西氣東輸管道一線及西氣東輸管道二線所輸送的天然氣以及進口LNG均屬于12T。

由表“上海地區主氣源與各國LNG的華白數差值”可以看出，以主氣源為平湖油氣田、川氣東送及西氣東輸系統天然氣為基準氣，上海地區進口LNG與基準氣互換時，華白數的差值均在±（5~10）%范圍內。因此，上海地區進口LNG與基準氣具有互換性，可同網運營。

3.2 北京多氣源天然氣互換性分析

目前，北京地區除陜-京（陜西—北京）管道一線、陜-京管道二線、陜-京管道三線供氣外，還有2013年投產的唐山LNG。因此，北京地區共有4個氣源來保障城市天然氣的安全供應，其中，唐山LNG的天然氣資源與上海地區LNG資源一致。北京地區主氣源天然氣組成及相關參數見下表，當其中任何一條管道出現故障，由唐山LNG與之互換時，其華白數差值見下表。

由表“北京地區主氣源組分及性質”可知，陜-京管道一線、陜-京管道二線、陜-京管道三線的天然氣都屬于12T。由表“北京地區主氣源與各國LNG的華白數差值”可以看出，以主氣源陜-京系統天然氣為基準氣，唐山LNG接收站引進的LNG與基準氣互換時，華白數的差值均在±（5～10）%范圍內。因此，進口LNG與陜-京系統天然氣具有互換性，可同網運營。

4 幾點建議

一是，現有天然氣品質標準存在不足。《城鎮燃氣分類及基本特性》中的4T，6T甚至10T類別氣體的熱值不能滿足GB17820—2012《天然氣》中熱值指標的要求。GB 17820—2012《天然氣》中對熱值指標規定：大于31.4M J/m3（20℃，101.325kPa時，7500kca l/m3），范圍太廣，且對天然氣組分，燃燒特性參數無具體規定，不利于燃氣互換。

由于各類用戶對氣質的要求不同，作為同一天然氣管網，建立統一的入網氣質標準，使得用戶可以按照統一的天然氣標準進行設計、訂購用氣設施和設備，避免由于氣質變換而可能帶來的問題。

二是，在事故工況、調峰或以一種氣源天然氣代替另一種氣源天然氣時，應要考慮其是否具有互換性問題。

三是，若今后引進的LNG與國內管道天然氣的華白數相差超過±10%時，可采用降低LNG熱值的方式達到互換條件。將氣化的天然氣中摻混N2、空氣或其他不可燃氣體，可有效調整LNG燃燒特性參數，使之與低熱值的天然氣具有互換性。注入1%的N2或空氣可將天然氣的華白數降低約1.3%。與摻混N2相比，摻混空氣成本較低，但是，應控制摻混后天然氣中的氧含量，否則會加劇對管道的腐蝕以及增加危險性。若進口LNG含有C2+以上的組分較多，也可采用脫除重組分的方法降低LNG熱值，目前，在建的中國石化青島LNG接收站項目，因其LNG資源C2+以上組分百分含量較高，采用了脫除C2+組分的處理工藝，既可以調整LNG熱值，還可回收LNG中的重組分。

四是，目前，國外的天然氣貿易一般以熱值進行結算，而我國天然氣采用體積計量結算的方式。由于天然氣的成分不同，單位體積的天然氣熱值存在差異，因此，按熱值結算更為科學、合理。建議盡早實施熱值計量結算的方式。（原載《石油規劃設計》，劉燁    楊莉娜 文韻豪 宋躍海 斐國平 等 中國石油天然氣股份有限公司規劃總院）