TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 12049:2017 (ISO 13686:2013) VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN – YÊU CẦU CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12049:2017

ISO 13686:2013

KHÍ THIÊN NHIÊN – YÊU CẦU CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG

Natural gas – Quality designation

Lời nói đầu

TCVN 12049:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 13686:2013.

TCVN 12049:2017 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC193 Sản phẩm khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Việc tiêu chuẩn hóa yêu cầu chất lượng được công bố rõ ràng trong phạm vi áp dụng của ISO/TC 193. Khí thiên nhiên, cung cấp 20 % năng lượng thiết yếu của thế giới, có thể chiếm thị phần ngày càng lớn. Thực ra, hiện tại chưa có định nghĩa chung được chấp nhận về chất lượng khí thiên nhiên.

Để đáp ứng nhu cầu này, cần thống nhất nên thiết lập một công bố chung về các thông số khuyến nghị (nghĩa là các cấu tử và các tính chất) và tiêu chuẩn hệ quả sẽ không có các giá trị cụ thể, hoặc các giới hạn cho các thông số này.

Hơn nữa, trước tiên cần thống nhất nên xem xét khí thiên nhiên sử dụng cho mục đích chung được cấp đến các hệ thống phân phối khu vực (LDS), được đề cập là “khí thiên nhiên”. Do vậy, tiêu chuẩn này đã được xây dựng. Các phụ lục tham khảo kèm theo là các ví dụ về các quy định kỹ thuật chất lượng khí thiên nhiên thực tế đã có.

Tiêu chuẩn này không áp đặt bất kỳ hạn chế chất lượng nào lên khí thô được vận chuyển qua đường ống hoặc các hệ thống thu gom đến các nhà máy chế biến hoặc xử lý.

Cần hiểu rằng tiêu chuẩn này bao gồm khí thiên nhiên ở cấp độ đường ống trước khi có bất kỳ xử lý nào bởi LDS dùng để dự trữ. Tiêu chuẩn này bao gồm phần lớn khí thiên nhiên được bán trên thị trường và được cấp cho trạm lưu giữ trung chuyển đến các hệ thống phân phối khu vực.

 

KHÍ THIÊN NHIÊN – YÊU CẦU CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG

Natural gas – Quality designation

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các thông số yêu cầu để mô tả sản phẩm khí thiên nhiên đã chế biến và phối trộn. Khí được đề cập trong tiêu chuẩn này là “khí thiên nhiên”.

Tiêu chuẩn này đề cập đến danh mục các thông số, đơn vị đo và viện dẫn đến các tiêu chuẩn đo. Các phụ lục tham khảo đưa ra các ví dụ về các giá trị điển hình của các thông số này, chủ yếu nhấn mạnh đến khía cạnh sức khỏe và an toàn.

Trong việc xác định các thông số quyết định thành phần, các tính chất vật lý và các thành phần phụ kèm theo cũng được xem là yếu tố quan trọng trong khí thiên nhiên để đảm bảo khả năng ứng dụng sau này của nguồn khí.

Vấn đề về khả năng có thể thay thế được đề cập trong Phụ lục A (xem Điều A.2).

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 12045 (ISO 6327), Phân tích khí – Xác định điểm sương theo nước của khí thiên nhiên – Ẩm kế ngưng tụ bề mặt lạnh.

TCVN 12046-3 (ISO 6326-3), Khí thiên nhiên – Xác định các hợp chất lưu huỳnh – Phần 3: Xác định hydro sulfua, lưu huỳnh mercaptan và lưu huỳnh cacbonyl sulfua bằng phương pháp điện thế.

TCVN 12047-1 (ISO 6974-1), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần và độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí- Phần 1: Hướng dẫn chung và tính thành phần

TCVN 12047-2 (ISO 6974-2), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần và độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí – Phần 2: Tính độ không đảm bảo

TCVN 12047-3 (ISO 6974-3), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần với độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí – Phần 3: Xác định hydro, heli, oxy, nitơ, cacbon dioxit và các hydrocacbon đến C₈ sử dụng hai cột nhồi.

TCVN 12047-4 (ISO 6974-4), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần với độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí – Phần 4: Xác định nitơ, cacbon dioxit và các hydrocacbon C₁ đến C₅ và C₆₊ đối với hệ thống đo phòng thử nghiệm và đo trực tuyến sử dụng hai cột.

TCVN 12047-5 (ISO 6974-5), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần và độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí – Phần 5: Phương pháp đẳng nhiệt xác định nitơ, cacbon dioxit và các hydrocacbon C₁ đến C₅ và hydrocacbon C₆₊.

TCVN 12047-6 (ISO 6974-6), Khí thiên nhiên – Xác định thành phần và độ không đảm bảo kèm theo bằng phương pháp sắc ký khí – Phần 6: Xác định heli, oxy, nitơ, cacbon dioxit và các hydrocacbon C₁ đến C₁₀ sử dụng cột mao quản.

TCVN 12050:2017 (ISO 15971:2008), Khí thiên nhiên – Phép đo tính chất – Nhiệt trị và chỉ số Wobbe.

ISO 6326-1, Khí thiên nhiên – Xác định các hợp chất lưu huỳnh – Phần 1: Hướng dẫn chung.

ISO 6326-5, Khí thiên nhiên – Xác định các hợp chất lưu huỳnh – Phần 5: Phương pháp đốt Lingener

ISO 6975, Natural gas – Extended analysis – Gas chromatographic (Khí thiên nhiên – Phân tích mở rộng – Phương pháp sắc ký khí).

ISO 6976:1995 Natural gas – Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition (Khí thiên nhiên – Tính nhiệt trị, khối lượng riêng, tỷ khối và chỉ số Wobbe từ thành phần).

ISO 6978-1, Natural gas – Determination of mercury – Part 1: Sampling of mercury by chemisorption on iodine (Khí thiên nhiên -Xác định thủy ngân – Phần 1: Lấy mẫu thủy ngân bằng hấp phụ hóa học trên iôt).

ISO 6978-2, Natural gas – Determination of mercury – Part 2: Sampling of mercury by amalgamation on gol/platinum alloy (Khí thiên nhiên – Xác định thủy ngân – Phần 2: Lấy mẫu thủy ngân bằng hỗn hống trên hợp kim vàng/bạch kim).

ISO 10101 -1, Natural gas – Determination of water by the Karl Fischer method – Part 1: Introduction (Khí thiên nhiên – Xác định nước bằng phương pháp Karl Fischer – Phần 1: Giới thiệu).

ISO 10101-2, Natural gas – Determination of water by the Karl Fischer method – Part 2: Titration procedure (Khí thiên nhiên – Xác định nước bằng phương pháp Karl Fischer- Phần 2: Phương pháp chuẩn độ).

ISO 10101-3, Natural gas – Determination of water by the Karl Fischer method – Part 3: Coulometric procedure (Khí thiên nhiên – Xác định nước bằng phương pháp Karl Fischer – Phần 3: Phương pháp điện lượng).

ISO 11541, Natural gas – Determination of water content at high pressure (Khí thiên nhiên – Xác định hàm lượng nước ở áp suất cao)

ISO 13443, Natural gas – Standard reference conditions (Khí thiên nhiên – Các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn)

ISO 14532, Natural gas – Vocabulary (Khí thiên nhiên – Từ vựng)

ISO 15970:2008, Natural gas – Measurement of properties – Volumetric properties: density, pressure, temperature and compression factor (Khí thiên nhiên – Phép đo các tính chất – Các tính chất thể tích: khối lượng riêng, áp suất, nhiệt độ và hệ số nén).

ISO 18453, Natural gas – Correlation between water content and water dew point (Khí thiên nhiên – Tương quan giữa hàm lượng nước và điểm sương theo nước).

ISO 19739, Natural gas – Determination of sulfur compounds using gas chromatography (Khí thiên nhiên – Xác định các hợp chất lưu huỳnh sử dụng sắc ký khí).

ISO 23874, Natural gas – Gas chromatographic requirements for hydrocarbon dewpoint calculation (Khí thiên nhiên – Các yêu cầu sắc ký khí để tính điểm sương theo hydrocacbon).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong ISO 14532 và các thuật ngữ, định nghĩa sau đây.

3.1

Khí thiên nhiên (natural gas)

Nhiên liệu dạng khí nhận được khi khai thác các mỏ dưới lòng đất, bao gồm hỗn hợp các hydrocacbon, với thành phần chính là metan và những lượng nhỏ hơn các khí etan, propan và các hydrocacbon nặng hơn.

CHÚ THÍCH 1: Khí thiên nhiên cũng bao gồm một vài khí trơ, như nitơ và cacbon dioxit, cộng với lượng rất nhỏ các thành phần vết.

CHÚ THÍCH 2: Khí thiên nhiên vẫn ở trạng thái khí dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất trong quá trình sử dụng. Khí thiên nhiên được tạo thành bởi quá trình xử lý khí thô hoặc từ khí thiên nhiên hóa lỏng và được hòa trộn để tạo thành khí phù hợp sử dụng trực tiếp nếu được yêu cầu. Khí thiên nhiên chất lượng thương phẩm có thể được truyền trong phạm vi của một hệ thống phân phối khí địa phương, trong quốc gia, hoặc qua các biên giới. Nó phải tuân thủ các yêu cầu của hợp đồng giữa người mua và người bán, và trong một số trường hợp bao gồm cả các yêu cầu chất lượng quốc gia hoặc bang (xem Điều A.1)

3.2

Khí thiên nhiên hỏa lỏng (liquefied natural gas)

Khí thiên nhiên, sau khi chế biến, được hóa lỏng để lưu trữ hoặc các mục đích vận chuyển.

CHÚ THÍCH: Khí thiên nhiên hóa lỏng được hóa hơi lại và được đưa vào đường ống để vận chuyển và phân phối là khí thiên nhiên.

3.3

Khí thiên nhiên thay thế (substitude natural gas)

Khí được sản xuất hoặc được pha trộn với các tính chất mà làm cho nó có thể thay thế khí thiên nhiên.

CHÚ THÍCH 1: Khí thiên nhiên thay thế đôi khi được gọi là khi thiên nhiên tổng hợp.

CHÚ THÍCH 2: Khí này cũng bao gồm các khí được sản xuất bởi quá trình nhiệt từ sinh khối.

3.4

Khí thô (raw gas)

Khí thô nhận được từ các giếng khoan qua các đường ống thu gom dẫn đến các cụm xử lý khí.

3.5

Hệ thống phân phối khu vực (local distribution system)

Các đường ống và dịch vụ khí cung cấp khí thiên nhiên trực tiếp đến người tiêu dùng.

3.6

Chất lượng khí (gas quality)

Thuộc tính của khí thiên nhiên phụ thuộc vào thành phần (các cấu tử chính, các cấu tử phụ và các cấu tử vết) và các tính chất lý học của nó (nhiệt trị, chỉ số Wobbe, hệ số nén, tỷ khối và các điểm sương).

3.7

Điều kiện chuẩn (reference conditions)

Điều kiện chuẩn tiêu chuẩn của áp suất, nhiệt độ và độ ẩm (trạng thái bão hòa) được sử dụng cho các phép đo và các phép tính được tiến hành trên các khí thiên nhiên, các chất thay thế khí thiên nhiên và các chất lỏng tương tự ở trạng thái khí.

CHÚ THÍCH 1: Các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn được biểu thị bởi chỉ số dưới “s”: p_s = 101,325 kPa và T_s = 288,15 K.

CHÚ THÍCH 2: Được dựa theo ISO 13443.

3.8

Nhiệt trị (calorific value)

Lượng nhiệt được giải phóng do sự đốt cháy hoàn toàn trong không khí của một lượng khí xác định, sao cho áp suất tại đó phản ứng diễn ra giữ nguyên không đổi, và tất cả các sản phẩm của sự đốt cháy được quay trở lại cùng nhiệt độ xác định như nhiệt độ của các chất phản ứng.

CHÚ THÍCH 1: Có hai loại nhiệt trị: nhiệt trị trên và nhiệt trị dưới.

CHÚ THÍCH 2: Cả hai nhiệt trị trên và dưới, chỉ khác nhau do nhiệt ngưng tụ của nước được tạo thành do đốt cháy, có thể được xác định theo mol, khối lượng hoặc thể tích. Khi tính theo thể tích, áp suất và nhiệt độ phải được công bố tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn.

CHÚ THÍCH 3: Các nhiệt trị cũng có thể được công bố là khô hoặc ướt, phụ thuộc vào hàm lượng hơi nước của khí trước khi đốt cháy.

CHÚ THÍCH 4: Ảnh hưởng của hơi nước lên các nhiệt trị, hoặc đo trực tiếp hoặc được tính toán, được mô tả trong Phụ lục F của ISO 6976:1995.

CHÚ THÍCH 5: Thông thường, nhiệt trị được biểu thị là giá trị trên, giá trị khô được quy định theo thể tích trong các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn.

CHÚ THÍCH 6: Được dựa theo ISO 6976.

3.8.1

Nhiệt trị trên (superior calorific value)

Lượng nhiệt được giải phóng do sự đốt cháy hoàn toàn một lượng khí xác định với oxy, sao cho áp suất p₁ tại đó phản ứng diễn ra giữ nguyên không đổi, và tất cả các sản phẩm của sự đốt cháy được quay trở về cùng nhiệt độ quy định t₁ là nhiệt độ của các chất phản ứng, tất cả các sản phẩm này ở trạng thái khí ngoại trừ nước, được ngưng tụ thành trạng thái lỏng ở t₁.

CHÚ THÍCH 1: Được dựa theo ISO 6976.

3.8.2

Nhiệt trị dưới (inferior calorific value)

Lượng nhiệt được giải phóng do đốt cháy hoàn toàn một lượng khí xác định trong oxy, sao cho áp suất p₁ mà tại đó phản ứng diễn ra giữ nguyên không đổi, và tất cả các sản phẩm của sự đốt cháy được quay trở về cùng nhiệt độ quy định t₁ là nhiệt độ của các chất phản ứng, tất cả các sản phẩm này ở trạng thái khí.

CHÚ THÍCH 1: Được dựa theo ISO 6976.

3.9

Khối lượng riêng (density)

Khối lượng của khí chia cho thể tích của nó tại các điều kiện áp suất và nhiệt độ quy định.

3.10

Tỷ khối (relative density)

Khối lượng riêng của khí chia cho khối lượng riêng của không khí khô có thành phần tiêu chuẩn tại các điều kiện quy định như nhau về áp suất và nhiệt độ.

CHÚ THÍCH 1: Thuật ngữ “tỷ khối lý tưởng” áp dụng khi cả hai khi và không khí được xem xét như là lưu chất mà tuân theo định luật khí lý tưởng; thuật ngữ “tỷ khối thực” áp dụng khi cả hai khí và không khí được xem xét là các lưu chất thực. Dùng cho thành phần không khí khô tiêu chuẩn.

CHÚ THÍCH 2: Được dựa theo ISO 6976.

3.11

Chỉ số Wobbe (Wobbe index)

Nhiệt trị trên (dưới) tính theo thể tích, tại các điều kiện chuẩn quy định, chia cho căn bậc hai của tỷ khối tại cùng các điều kiện chuẩn đo quy định

CHÚ THÍCH 1: Nhiệt đầu vào đối với các thành phần khí thiên nhiên khác nhau là như nhau nếu chúng có cùng chỉ số Wobbe và được sử dụng trong cùng áp suất khí

CHÚ THÍCH 2: Được dựa theo ISO 6976.

3.12

Hệ số nén (compression factor)

Hệ số nén Z là thương số của thể tích của khối lượng khí tùy ý, tại nhiệt độ và áp suất quy định, và thể tích của cùng loại khí, trong các điều kiện giống nhau, như được tính từ định luật khí lý tưởng

CHÚ THÍCH 1: Thuật ngữ “hệ số có khả năng nén” và “hệ số Z” là đồng nghĩa với hệ số nén.

CHÚ THÍCH 2: Được dựa theo ISO 12213-1.

3.13

Điểm sương theo nước (water dew point)

Nhiệt độ mà cao hơn nhiệt độ đó không có sự ngưng tụ của nước xảy ra tại một áp suất quy định

CHÚ THÍCH 1: Đối với áp suất bất kỳ thấp hơn áp suất quy định không có sự ngưng tụ tại nhiệt độ điểm sương này.

CHÚ THÍCH 2: Được dựa theo ISO 12213-1.

3.14

Điểm sương theo hydrocacbon (hydrocarbon dew point)

Nhiệt độ mà cao hơn nhiệt độ đó không có sự ngưng tụ của hydrocacbon xảy ra tại một áp suất quy định

CHÚ THÍCH 1: Tại nhiệt độ điểm sương nhất định, tồn tại một dải áp suất trong đó có sự ngưng tụ ngoại trừ một điểm, là nhiệt độ ngưng tới hạn (xem A.3.2).

3.15

Thành phần khí (gas composition)

Các nồng độ của các cấu tử chính và phụ và các cấu tử vết trong khí thiên nhiên như được phân tích.

3.16

Thành phần mol (molar composition)

Thành phần khí được biểu thị là phần molar (hoặc mol), hoặc phần trăm molar (hoặc mol).

CHÚ THÍCH 1: Phần mol, x, của cấu tử i là thương số của lượng chất của cấu tử này và lượng chất của toàn bộ hỗn hợp. Đơn vị của lượng chất là mol. Khối lượng của một mol của loại hóa chất bất kỳ, tính bằng gam, về số lượng là bằng khối lượng phân tử tương đối của nó. Bảng các giá trị khuyến nghị của các khối lượng phân tử được nêu trong ISO 6976. Đối với khí lý tưởng, phần mol là đồng nhất với phần thể tích, nhưng nhìn chung không thể thừa nhận mối quan hệ này để áp dụng đối với hành vi khí thực.

3.17

Phân tích khí (gas analysis)

Việc sử dụng các phương pháp thử nghiệm và các kỹ thuật khác để xác định thành phần khí, như được công bố trong tiêu chuẩn này.

3.18

Khả năng thay thế (interchangeability)

Thước đo mức độ các đặc tính cháy của khí này giống với các đặc tính cháy của khí khác

CHÚ THÍCH 1: Hai khí được nói là có thể thay thế khi khí này có thể được thay thế cho khí kia mà không ảnh hưởng đến sự vận hành của các dụng cụ hoặc thiết bị đốt bằng khí.

3.19

Tạo mùi (odorization)

Việc thêm chất tạo mùi, thông thường các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ có mùi mạnh, vào khí thiên nhiên để cho phép phát hiện sự rò rỉ khí bởi mùi tại nồng độ rất thấp (trước khi có thể xảy ra sự tích tụ khí nguy hiểm trong nồng độ không khí)

CHÚ THÍCH 1: Thông thường khí thiên nhiên không có mùi. Cần phải thêm chất tạo mùi vào khí vì các lý do an toàn. Nó cho phép phát hiện khí do mùi tại các nồng độ rất thấp.

CHÚ THÍCH 2: Các chất tạo mùi sử dụng để tạo mùi cho khí được quy định trong ISO 13734.

3.20

Trị số metan (metan number)

Chỉ số chỉ thị các đặc tính gõ của khí nhiên liệu

CHÚ THÍCH 1: Trị số metan có thể so sánh với trị số octan đối với xăng.

CHÚ THÍCH 2: Trị số metan biểu thị là phần trăm thể tích của metan trong hỗn hợp metan/hydro, trong một động cơ thử nghiệm trong các điều kiện tiêu chuẩn, có cùng xu hướng gõ như khí nhiên liệu được thử nghiệm.

4  Ký hiệu, viết tắt và đơn vị

4.1  Ký hiệu

Ký hiệu	Ý nghĩa và đơn vị
d	Tỷ khối
	Nhiệt trị mol (kJ/mol)
H	Nhiệt trị khối lượng (MJ/kg)
H	Nhiệt trị thể tích (MJ/m3)
M	Khối lượng trên mol (kg/kmol)
p	Áp suất (tuyệt đối) (kPa)
t	Nhiệt độ Celcius (°C)
T	Nhiệt độ nhiệt động học (nhiệt độ tuyệt đối) (K)
V	Thể tích (khí) (m3)
W	Chỉ số Wobbe (trị số Wobbe) (MJ/m3)
Z	Hệ số nén
D	Khối lượng riêng (kg/m3)
4.2  Viết tắt
Viết tắt	Ý nghĩa
LDS	Hệ thống phân phối khu vực
NG	Khí thiên nhiên
SNG	Khí thiên nhiên thay thế (tổng hợp)
4.3  Chỉ số dưới
d	(Thể tích khí) khô
I	(Nhiệt trị) dưới
s	(Thể tích khí) bão hòa
S	(Nhiệt trị) trên
w	(Thể tích khí) ướt

Nhiệt trị trên được ký hiệu là H_s; nhiệt trị dưới được ký hiệu là H_l. Nhiệt trị phải được quy định trong các điều kiện cháy. Nhiệt trị thể tích phải được quy định trong các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn. Nhiệt trị thông thường được công bố là “khô”.

VÍ DỤ: Nhiệt trị trên, tính theo thể tích, tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn và được công bố là ướt. Để đơn giản hóa, không quy định các điều kiện cháy.

H_S,w (p_s,T_s)

Chỉ số Wobbe tính theo thể tích, được ký hiệu là W và đơn vị MJ/m³, tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn và được công bố là “ướt”. Chỉ số Wobbe có thể được quy định là nhiệt trị trên hoặc dưới, phụ thuộc vào nhiệt trị và là khô hoặc ướt, cũng như vào nhiệt trị và khối lượng riêng tương ứng.

VÍ DỤ: Chỉ số Wobbe trên, được quy định theo thể tích, tại các điều kiện chuẩn tiêu chuẩn và được công bố là “ướt”.

5  Các thông số yêu cầu chất lượng

5.1  Quy định chung

Điều này liên quan đến các thông số khác nhau có thể được đề cập đến trong yêu cầu chất lượng của khí thiên nhiên. Các thông số được lựa chọn thực tế sẽ phụ thuộc vào mục đích được yêu cầu và không chắc chắn rằng tất cả các thông số được liệt kê trong tiêu chuẩn này sẽ được sử dụng.

5.2  Thành phần khí

5.2.1  Quy định chung

Khí thiên nhiên chủ yếu bao gồm metan với những lượng nhỏ hơn của các hydrocacbon nặng hơn và khí không cháy. Các cấu tử chính và phụ và các thành phần vết có thể được xác định như được nêu trong Bảng 1, 2 và 3.

Các giới hạn không được đề cập trong tiêu chuẩn này, nhưng việc phân tích để xác định các tính chất khí thiên nhiên có thể được quy định trong các hợp đồng và các tiêu chuẩn quy định của một số các quốc gia (xem các phụ lục tham khảo).

5.2.2  Các cấu tử chính

Bảng 1 – Các cấu tử chính của khí thiên nhiên

Thành phần	Đơn vị	Tiêu chuẩn liên quan
Metan	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Etan	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Propan	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Các butan	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Các pentan	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Hexan cộng	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6), ISO 6975
Nitơ	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6)
Cacbon dioxit	% mol	TCVN 12047 (ISO 6974) (các phần 1 đến 6), ISO 6975

5.2.3  Các cấu tử phụ

Bảng 2 – Các cấu tử phụ của khí thiên nhiên

Thành phần	Đơn vị	Tiêu chuẩn liên quan
Hydro	% mol	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3) và TCVN 12047-6 (ISO 6974-6), ISO 6975
Oxy	% mol	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3) và TCVN 12047-6 (ISO 6974-6), ISO 6975
Cacbon monoxit	% mol	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3)
Heli	% mol	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3) và TCVN 12047-6 (ISO 6974-6), ISO 6975

5.2.4  Các thành phần vết

Bảng 3 – Các thành phần vết của khí thiên nhiên

Thành phần	Đơn vị	Tiêu chuẩn liên quan
Hydro sulfua	mg/m3	TCVN 12047-1 (ISO 6974-1) và TCVN 12047-3 (ISO 6974-3), ISO 19739
Lưu huỳnh mercaptan	mg/m3	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3), ISO 19739
Dialkyl (di) sulfua	mg/m3	ISO 19739
Cacbonyl sulfua	mg/m3	TCVN 12047-3 (ISO 6974-3), ISO 19739
Lưu huỳnh tổng	mg/m3	ISO 6326-5, ISO 19739
Thủy ngân	mg/m3	ISO 6978-1 và ISO 6978-2

5.3  Các tính chất khí

5.3.1  Quy định chung

Các tính chất vật lý có thể được xác định theo quy định trong Bảng 4.

5.3.2  Tính chất vật lý

Bảng 4 – Tính chất vật lý của khí thiên nhiên

Thành phần	Đơn vị	Tiêu chuẩn liên quan
Nhiệt trị mol,	MJ/mol	ISO 6976, TCVN 12050 (ISO 15971)
Nhiệt trị khối lượng, H	MJ/kg	ISO 6976, TCVN 12050 (ISO 15971)
Nhiệt trị thể tích, H	MJ/m3	ISO 6976, TCVN 12050 (ISO 15971)
Tỷ khối, d	–	ISO 6976, ISO 15970
Chỉ số Wobbe, W	MJ/m3	ISO 6976, TCVN 12050 (ISO 15971)
Điểm sương theo nước	°C (K)	TCVN 12045 (ISO 6327), ISO 18453
Hàm lượng nước	mg/m3	ISO 10101-1, ISO 18453 ISO 10101-2 ISO 10101-3 ISO 11541
Điểm sương theo hydrocacbon	°C (K)	ISO 23874
Hàm lượng hydrocacbon lỏng	mg/m3	ISO 6570

5.3.3  Các thông số khác

Hàm lượng của:

– nước và các hydrocacbon ở dạng lỏng;

– các chất hạt rắn

– các khí khác.

CHÚ THÍCH: Thông thường, các chất trên không có trong khí thiên nhiên, với một lượng có thể ảnh hưởng xấu đến vận chuyển, phân phối hoặc sử dụng khí.

6  Lấy mẫu

Đối với việc kiểm soát chất lượng khí thiên nhiên, lấy mẫu là cần thiết. Khí thiên nhiên nói chung được lấy mẫu theo các điểm thỏa thuận, sử dụng các quy trình thực hành tốt đã được thiết lập, áp dụng các tiêu chuẩn liên quan. Xem ISO 10715 về hướng dẫn lấy mẫu.

 

Phụ lục A

(Tham khảo)

Giới thiệu các tài liệu tham khảo

A.1  Quy định kỹ thuật chất lượng

A.1.1  Quy định chung

Các quy định kỹ thuật chất lượng khí là bắt nguồn từ luật, quy phạm thực hành và/hoặc thỏa thuận hợp đồng và nhìn chung có tính quốc gia. Trong phạm vi Liên minh châu Âu tất cả các nhà điều hành cơ sở hạ tầng công bố các thông số chất lượng khi để đảm bảo tiếp cận với các hệ thống của họ. Như các ví dụ, thông tin về một vài tình trạng quốc gia được nêu dưới đây.

A.1.2  Quy chuẩn Đức

Quy phạm thực hành DVGW G 260:2008 (các phần liên quan đối với các khí thiên nhiên, xem Phụ lục B)

CHÚ THÍCH: Deutche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW) là hiệp hội khoa học, có nhiệm vụ chính là ban hành các quy phạm thực hành đối với toàn bộ công nghiệp khí và nước. Hiệp hội này là thành viên của DIN.

A.1.3  Quy chuẩn Pháp liên quan đến chất lượng khí

Tại Pháp, chất lượng khí về cơ bản được xác định bởi hai văn bản luật định chính phủ (Arretes Ministeriels), văn bản thứ nhất quy định nhiệt trị trên và văn bản thứ hai quy định hàm lượng nước và lưu huỳnh. Tất cả các quy định kỹ thuật chất lượng khí khác phải được xuất bản bởi nhà điều hành cơ sở hạ tầng. Hai tài liệu thuộc chính phủ có thể được tóm lược như sau:

a) Nghị định ngày 16 tháng 9 năm 1977

Các giới hạn về các mức thay đổi của nhiệt trị trên của khí thiên nhiên. Các điều kiện chuẩn được coi là các điều kiện thường là:

P: 1,013 bar                              T: 0°C

Nhiệt trị trên của khí thiên nhiên phải từ 10,7 kWh/m³ đến 12,8 kWh/m³ (n) trong những lĩnh vực đòi hỏi khí có nhiệt trị cao (khí H) và từ 9,5 kWh/m³ đến 10,5 kWh/m³ (n) trong những lĩnh vực đòi hỏi khí có nhiệt trị thấp (khí B). Trong văn bản quy định thực tế, các nhiệt trị được biểu thị bằng thermie (th)/m³ (n).

b) Nghị định ngày 28 tháng 1 năm 1981

Lưu huỳnh và các hợp chất lưu huỳnh trong các khí thiên nhiên:

Khí phải không ăn mòn đường ống nghĩa là không có cấu tử có khả năng phản ứng hóa học với các vật liệu được sử dụng trong chế tạo đường ống hoặc cấu tử có khả năng làm biến đổi các đặc tính vật lý của vật liệu này không được phép có mặt trong khí thiên nhiên

– Hydro sulfua

Hàm lượng tức thời của hydro sulfua phải nhỏ hơn 15 mg/m³.

Hàm lượng hydro sulfua phải không vượt quá 12 mg/m³ trong hơn 8 h liên tục.

Hàm lượng trung bình của hydro sulfua đối với quãng thời gian 8 ngày bất kỳ phải nhỏ hơn 7 mg/m³.

– Lưu huỳnh

Hàm lượng lưu huỳnh tổng tức thời phải nhỏ hơn 150 mg/m³.

– Nước

Điểm sương theo nước phải nhỏ hơn -5 °C tại áp suất vận hành lớn nhất của đường ống dẫn khí.

A.1.4  Luật Vương quốc Anh liên quan đến chất lượng khí

Trong phạm vi nước Anh, có các yêu cầu luật định nhất định liên quan đến chất lượng khí. Luật này quy định các tiêu chuẩn về độ tinh khiết và mùi phải được đáp ứng bởi nhà cung cấp khí qua đường ống.

Những tiêu chuẩn này là như sau:

– Độ tinh khiết

Không người nào được cung cấp khi qua các đường ống có chứa hydro sulfua nhiều hơn 5 mg/m³.

– Mùi

Không người nào được cung cấp khí không có mùi phân biệt qua hệ thống đường ống.

A.2  Khả năng thay thế

A.2.1  Quy định chung

Khả năng có thể thay thế của các khí thiên nhiên trong LDS nhất định không chỉ phụ thuộc vào các thông số khí liên quan, mà còn phụ thuộc mạnh vào các đặc tính của các thiết bị được sử dụng trong LDS và vào áp suất sử dụng cuối cùng của khí.

Khả năng thay thế có thể được xác định như là khả năng của khí thiên nhiên được phân phối thay thế bởi khí khác mà không cần điều chỉnh thiết bị của khách hàng.

Các tiêu chí được xem xét đối với khả năng có thể thay thế là như sau:

– Nhiệt đầu vào:	Lưu lượng của khí qua lỗ tại áp suất không đổi, hàm của chỉ số Wobbe
– Hiện tượng hồi lửa:	Khuynh hướng ngọn lửa di chuyển ngược về phía đầu đốt và cho phản ứng cháy xảy ra bên trong buồng đốt
– Dâng cao ngọn lửa:	Bề mặt cháy mở rộng đến điểm tâm đầu đốt cổng và cháy bên trên điểm đó
– Dãn dài ngọn lửa:	Phản ứng cháy không hoàn toàn (có thể xảy ra khi lượng hydrocacbon dư thừa, sản sinh hàm lượng cacbon monoxit vượt ngưỡng cho phép gây đóng bám muội than và làm giảm chất lượng cháy

Khí thay thế có thể được dùng khi, không có nhu cầu điều chỉnh thiết bị, nó cung cấp nguồn nhiệt có thể so sánh với nhiệt được cung cấp bởi khí được phân phối trước đó, không có sự xuất hiện hiện tượng hồi lửa, dâng cao ngọn lửa hoặc dãn dài ngọn lửa.

Có hai cách có thể dùng để kiểm tra khả năng có thể thay thế, đó là phương pháp chỉ số Wobbe hoặc phương pháp dự đoán dựa vào thành phần khí.

A.2.2  Chỉ số Wobbe (xem các Phụ lục B, C)

Các khí thiên nhiên thuộc họ khí thứ hai. Trong họ khí thứ hai, các nhóm khí khác nhau có thể được nhận dạng.

Từng nhóm khí là một tập hợp các khí được đặc trưng bởi:

– Khí chuẩn mà các thiết bị hoạt động trong các điều kiện danh nghĩa, khi được cung cấp ở áp suất bình thường tương ứng;

– Các khí giới hạn đại diện cho các thay đổi tối đa trong các đặc tính của các khí có thể sử dụng

– Các áp suất thử nghiệm đại diện cho các thay đổi tối đa trong điều kiện cung cấp thiết bị.

Các thiết bị được điều chỉnh theo khí chuẩn, tại áp suất bình thường, và được đánh giá tính đáp ứng với các khí giới hạn tại các áp suất thử nghiệm, được phê duyệt để sử dụng trong phạm vi nhóm khí này. Trong phương pháp này chỉ số Wobbe là thông số cơ bản của khí, dải giá trị chỉ số Wobbe sẽ xác định nhóm khí.

A.2.3  Phương pháp chỉ số AGA (xem Phụ lục D)

Trong phương pháp dự đoán khả năng có thể thay thế, các đặc trưng thiết bị đo được trong LDS được chuyển đổi sang các thông số khí liên quan xác định, dựa vào thành phần khí. Chỉ số Wobbe về cơ bản là số đo nhiệt nạp vào thiết bị. Đây là chỉ dấu của khả năng có thể thay thế, nhưng không khẳng định. Khi được giữ trong phạm vi các giới hạn đã thiết lập như được xác định bởi các quy trình chứng nhận thiết bị, kiểm tra chỉ số Wobbe cung cấp một số đo thích hợp.

Tuy nhiên, khi không có chế độ chứng nhận thiết bị như vậy, hoặc đối với các trường hợp ranh giới của thành phần khí, có các phương pháp thay thế để xác định khả năng có thể thay thế.

A.2.4  Phương pháp tương đương hydrocacbon khí Anh quốc (xem Phụ lục E)

Phương pháp khí Anh quốc là phương pháp dự đoán trên cơ sở thành phần và chỉ số Wobbe để xác định khả năng có thể thay thế khí trong phạm vi Vương quốc Anh.

A.2.5  Phương pháp chỉ số Weaver (xem Phụ lục F)

Phương pháp chỉ số Weaver đưa tốc độ ngọn lửa vào các phương trình một cách cụ thể đối với khoảng dâng cao ngọn lửa và hiện tượng hồi lửa.

A.2.6  Phương pháp xác định khả năng có thể thay thế khí của Pháp (Phương pháp Delbourg) (xem Phụ lục G)

Phương pháp xác định khả năng có thể thay thế khí của Pháp cơ bản tiếp tục là phương pháp Delbourg. Phương pháp Delbourg dựa trên cơ sở sự xác định các chỉ số khả năng có thể thay thế các giới hạn của đốt cháy khí. Trong một thiết bị tại các điều kiện chuẩn, xảy ra sự cố (cháy không hoàn toàn, dâng cao ngọn lửa, hiện tượng hồi lửa, muội, đánh lửa tại đầu phun) tương ứng với giá trị chỉ số độ chụm. Các dải được cho rằng đáp ứng các chỉ số khác nhau đã được đề xuất với các nhà điều hành vào năm 1963 sau khi nghiên cứu mẫu thiết bị đại diện có sẵn khi đó.

Biểu đồ khả năng có thể thay thế đã trình bày khi đó chỉ ra dải trong hệ tọa độ (trị số Wobbe đã hiệu chính, tiềm năng cháy) trong phạm vi tất cả các thiết bị sẽ hoạt động phù hợp. Chất khí bất kỳ có thành phần khác nhau được đặt trên nền tảng của các giá trị chuẩn 1963. Phương pháp tính và biểu đồ khả năng có thể thay thế được trình bày trong Phụ lục G.

Bất cứ lúc nào sự chuyển hóa chất khí trở nên cần thiết, những trường hợp tương tự có thể được xác định với sự hỗ trợ của các chỉ số khả năng có thể thay thế. Deschamps được xác định theo phương thức chung các chỉ số đối với các chất khí họ thứ hai. Phương pháp mới này được sử dụng trong suốt những năm 1970 của quá trình thay đổi toàn bộ từ khí Groningen đến Lacq.

CHÚ THÍCH: Các phương pháp đang tồn tại đối với khả năng có thể thay thế về cơ bản dựa trên cơ sở kinh nghiệm và các nghiên cứu với các lò đốt khí quyển, các thiết bị khí thiên nhiên. Công nghệ của các thiết bị và dụng cụ khí đang thay đổi nhanh chóng. Nhiều thiết bị hiệu quả cao kết hợp với các lò đốt năng lượng cho phép không khí dư ít hơn nhiều. Động cơ đốt trong sử dụng cho các hệ thống đồng thế hệ đang được tăng trưởng về số lượng. Các phương tiện giao thông đường bộ sử dụng khí thiên nhiên, các pin nhiên liệu và các ứng dụng cuối cùng khác đang được đưa vào sử dụng. Do vậy, các thông số khả năng có thể thay thế và các kỹ thuật phải được xem xét lại thường xuyên và được cập nhật vì theo thời gian, việc sử dụng khí thiên nhiên trở nên phức tạp và rắc rối hơn.

Các quy trình thử nghiệm khí châu Âu, như trong EN 437, cung cấp bằng chứng khả năng có thể thay thế liên tục đối với các thiết bị bằng phương pháp dụng cụ.

A.3  Đường ngưng tụ

A.3.1  Nước

CHÚ DẪN:

1	rắn	4	điểm ba
2	lỏng	5	điểm sương D
3	hơi	6	điểm tới hạn

A.3.2  Hydrocacbon

CHÚ DẪN:

1	lỏng	6	nhiệt độ ngưng tới hạn
2	hơi	7	điểm sương
3	điểm tới hạn	8	vùng suy biến
4	áp suất ngưng tới hạn	9	vùng hai pha
5	điểm sương

A.4  Tạo mùi

Khí thiên nhiên được phân phối luôn luôn được tạo mùi để cung cấp thông tin về sự rò rỉ có thể có nào đó. Mức độ mùi nói chung được chọn sao cho thông tin được nhận biết trước khi nồng độ khí trong không khí đạt đến 20 % (mức độ cảnh báo). Các loại hỗn hợp mùi khác nhau dưới đây nói chung được sử dụng để tạo mùi các khí thiên nhiên.

a) Các hỗn hợp của mercaptan, bao gồm phần lớn tertiary butyl mercaptan (TBM) với các nồng độ thấp hơn của iso propyl mercaptan (IPM) và propyl mercaptan mạch thẳng (NPM).

b) Các hỗn hợp của mercaptan với các alkyl sulfua, trong đó dimetyl sulfua (DMS) và metyl etyl sulfua (MES) là các alkyl sulfua được sử dụng phổ biến nhất.

c) Tetrahydrothiophen (THT): sulfua mạch vòng được sử dụng trong công nghiệp khí là chất tạo mùi cấu tử đơn.

d) Các hỗn hợp của THT với các mercaptan.

e) Một số quốc gia đã đưa các chất tạo mùi không chứa lưu huỳnh hoặc lưu huỳnh thấp trên cơ sở các acrylat.

Chất tạo mùi được sử dụng để tạo mùi cho khí thiên nhiên phải đáp ứng các yêu cầu được đề cập trong ISO 13734. Hướng dẫn tạo mùi được mô tả trong ISO/TS 16922.

A.5  Dải danh định của các cấu tử khí thiên nhiên

A.5.1  Thị trường châu Âu

Liên quan đến thị trường châu Âu, “khí thiên nhiên, khô” được xác định bởi các cấu tử (tất cả các nồng độ tính theo khối lượng) được nêu trong Bảng A.1.

Hàm lượng cấu tử và các hợp phần bất kỳ khác phải nhỏ hơn 0,1 % (khối lượng/khối lượng).

CHÚ THÍCH: Quy định các chất hiện có số 793/93/EEG ngày 23/3/1993, khí thiên nhiên, khô, EINECS số 270-085-9, CAS số 68410-63-9.

Bảng A.1 – Các cấu tử khí thiên nhiên

Metan	70,0 % đến 98,0 % (khối lượng/khối lượng)
Etan	0,3 % đến 18,0 % (khối lượng/khối lượng)
Propan	< 8,0 % (khối lượng/khối lượng)
Butan	< 0,2 % (khối lượng/khối lượng)
Pentan	< 0,2 % (khối lượng/khối lượng)
Nitơ	< 30,0 % (khối lượng/khối lượng)
Cacbon dioxit	< 15,0 % (khối lượng/khối lượng)

A.5.2  Hoa kỳ

A.5.2.1  Toàn cảnh quốc gia

Thành phần khí thiên nhiên được phân phối đến những người khách hàng cuối cùng ở Hoa kỳ là một vấn đề phức tạp, không có câu trả lời “đúng” cụ thể. Có những sự khác biệt nhất định về các thành phần hóa học có trong khí thiên nhiên cũng như trong các chỉ số chính được sử dụng để đo “chất lượng” và giá trị khí thiên nhiên: nhiệt trị, khối lượng riêng, và chỉ số Wobbe. Những kinh nghiệm thực tế công nghiệp khí hiện có thu được qua nhiều năm cung cấp một thông số kiểm soát tự điều chỉnh và được hoàn thành bởi các điều khoản hợp đồng bán khí, giám sát luật định, mong muốn đối với chất lượng sản phẩm và nhu cầu thực tế để giải thích thể tích khí và giá trị kinh tế của chúng. Những yếu tố này và yếu tố khác nhằm mang lại các thông số chính của khí thiên nhiên về mức độ thông thường.

Phần lớn khí thiên nhiên được phân phối trong quốc gia này là không mô tả; đó là, không có đặc điểm phân biệt về các chất khí này, làm gia tăng mối quan ngại. Tuy nhiên, có những trường hợp mà khi sử dụng có thành phần khí thiên nhiên khác với quy phạm. Điều này xảy ra rất thường xuyên trong ngắn hạn với số lượng sử dụng chọn lọc (nghĩa là các cao điểm trong mùa đông) hoặc trong một trường hợp là đặc tính của giao nhận hàng ngày bởi việc sử dụng khí. Trong những trường hợp này, yếu tố quan trọng là có phải những thành phần như thế có đại diện cho sự thay đổi đáng kể so với quy phạm và ứng dụng cụ thể. Nỗ lực phối hợp đã được thực hiện nhằm tập hợp các thành phố cơ sở dữ liệu này để đại diện “quy phạm” công nghiệp được coi như là giới hạn cuối. Hai mươi sáu thành phố mục tiêu trong 19 bang được xác định để thu thập dữ liệu về thành phần khí. Các thành phố có những vùng và bang được nêu trong Bảng A.2

Bảng A.2 – Các vùng và bang

Vùng	Bang
Northeast	New York, New Jersey, pensylvania, Rhode Island, Massachesttes, Connecticut
Southeast	Maryland, Georgia, Virginia
North Cetral	Illinois, Ohio, Michigan, Wisconsin
South Central	Texas, Oklahoma, Louisiana
Mountain	Colorado
Pacific	California, Washington

Hình A.1 về địa lý trình bảy sự phân bố các vùng mục tiêu này xuyên suốt Hoa kỳ.

A.5.2.2  Tóm tắt thống kê quốc gia

Phương pháp luận được sử dụng để thu thập các dữ liệu này được mô tả trong các phần trước, bao gồm vấn đề trọng số dựa vào thể tích khí cung cấp cho thống kê của tất cả 26 thành phố. Tổng cộng, các dữ liệu này bao gồm trên 6800 phép phân tích khí. Cột giá trị trung bình trong Bảng A.3 trình bày các dữ liệu thành phần và tính chất lý học điển hình cho khí thiên nhiên được phân phối để sử dụng cuối cùng. Các cột lớn nhất và nhỏ nhất minh họa các cực trị tuyệt đối được nhận dạng trong dữ liệu trong khi cột phần trăm thứ 10 và 90 trình bày các cực trị tương đối.

Bảng A.3 cũng chỉ ra rằng cấu tử cơ bản của khí thiên nhiên là metan, etan, propan và các khí trơ với các mức độ vết tương đối của butan và các hydrocacbon nặng hơn. Thực tế này được minh họa rõ ràng trong Hình A.2, chỉ ra các mức phần trăm trung bình của các cấu tử hợp phần không phải là metan được tìm thấy trong khí thiên nhiên cho mỗi thành phố trong 26 thành phố (tính bằng phần trăm mol hoặc phần trăm thể tích tương đương cần thiết). Các giá trị trong Bảng A.3 cũng ghi một vài giá trị cực trị được thiết lập bởi các thành phần khí san bằng pic propan-không khí (P/A). Việc xem xét các khí san bằng pic trong ba thành phố ảnh hưởng đáng lưu ý các giá trị quốc gia lớn nhất và nhỏ nhất, như đã được ghi trước đó. Tuy nhiên, các giá trị trung bình và phần trăm, chỉ ra ít hoặc không khác biệt khi được so sánh với trường hợp không quan tâm đến khí san bằng pic propan- không khí.

Bảng A.3 – Thành phần khí thiên nhiên và các đặc tính lý học

	Giá trị trung bình	Nhỏ nhất với P/A	Nhỏ nhất không có P/A	Lớn nhất với P/A	Lớn nhất không có P/A	Phân vị thứ 10	Phân vị thứ 90
Metan (% mol)	93,9	55,8	74,5	98,1	98,1	89,6	96,5
Etan (% mol)	3,2	0,5	0,5	13,3	13,3	1,5	4,8
Propan (% mol)	0,7	0	0	23,7	2,6	0,2	1,2
C4+ (% mol)	0,4	0	0	2,1	2,1	0	0,6
CO2 + N2 (% mol)	2,6	0	0	15,1	10,0	1,0	4,3
Nhiệt trị (MJ/m3)	38,46	36,14	36,14	45,00	41,97	37,48	39,03
Nhiệt trị (BTU/scf)	1033	970	970	1208	1127	1006	1048
Trọng lượng riêng	0,598	0,563	0,563	0,883	0,698	0,576	0,623
Trị số Wobbe (MJ/m3)	49,79	44,76	44,76	52,85	52,85	49,59	50,55
Trị số Wobbe (BTU/scf)	1336	1201	1201	1418	1418	1331	1357
Tỷ lệ không khí/nhiên liệu (khối lượng)	16,4	12,7	13,7	17,1	17,1	15,9	16,8
Tỷ lệ không khí/nhiên liệu (thể tích)	9,7	9,1	9,1	11,4	10,6	9,4	9,9
Khối lượng phân tử	17,3	16,4	16,4	25,5	20,2	16,7	18,0
Tỷ số nén tới hạn	13,8	9,7	12,5	14,2	14,2	13,4	14,0
Trị số metan	90,0	34,1	73,1	96,2	96,2	84,9	93,5
Giới hạn khả năng cháy thấp hơn, %	5,00	4,30	4,56	5,25	5,25	4,84	5,07
Tỷ lệ hydro:cacbon	3,92	3,24	3,68	3,97	3,97	3,82	3,95

Hình A.1 – Sự phân bổ vùng của khí: Các vùng khảo sát thành phần

 

CHÚ DẪN:

1  etan

2  propan

3  các butan +

4  các chất trơ

5  oxy

Hình A.2 – Các cấu tử không phải metan trong khí thiên nhiên

 

Phụ lục B

(Tham khảo)

Quy phạm thực hành của Đức DVGW G 260:2008, trích các phần liên quan đến khí thiên nhiên

B.1  Các khí chuẩn, khí ổn định, khí bổ sung, khí thay thế

Các khí chuẩn phải là khí luôn luôn được phân phối trong lĩnh vực sử dụng.

Các khí ổn định phải là khí hoặc hỗn hợp khí được bổ sung vào khí chuẩn để biến đổi các đặc tính cháy kỹ thuật của chúng.

Các khí bổ sung phải là hỗn hợp khí về cơ bản khác với khí chuẩn cả về thành phần và các đặc tính cháy kỹ thuật. Các khí bổ sung như vậy có thể được thêm vào khí chuẩn với những lượng giới hạn để khí bổ khuyết cho các nguồn cung cấp khí hoặc cho phép sử dụng khí có sẵn tại địa phương, lượng khí bổ sung đang được xác định bởi yêu cầu về các tính chất cháy tương tự giữa khí chuẩn đang xem xét và hỗn hợp khí tạo ra.

Các khí thay thế phải là hỗn hợp khí, trong khi bản thân chúng có các thành phần khác nhau và các đặc tính khác sẵn có khi so sánh với khí chuẩn, biểu hiện tính chất cháy giống nhau ở cùng áp suất khí và điều kiện thiết bị không thay đổi, tương tự như với khí chuẩn được thay thế. Khí thay thế như vậy được sử dụng thay cho khí chuẩn.

B.2  Trạng thái tiêu chuẩn

B.2.1  Quy định chung

Trạng thái của khí được coi là được mô tả rõ ràng bởi các biến trạng thái của nó. Các khí sử dụng chung thuộc nhóm các khí thực thể hiện hành vi khác với khí lý tưởng.

B.2.2  Các điều kiện thường theo tiêu chuẩn ISO 13443

Trạng thái tại các điều kiện thường phải là trạng thái chuẩn được sử dụng để so sánh khí tại các điều kiện dòng chảy khác nhau. Trạng thái tại các điều kiện thường như vậy phải được biểu thị bởi chỉ số dưới “n” và phải được xác định như sau:

– áp suất của khí tại các điều kiện thường: p_n = 1013,25 hPa = 1,01325 bar và;

– nhiệt độ của khí tại các điều kiện thường: T_n = 273,15 K = 0 °C

B.2.3  Các điều kiện tiêu chuẩn theo ISO 13443

Trạng thái tại các điều kiện tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn ISO 13443 cũng có thể được sử dụng là trạng thái chuẩn. Trạng thái như vậy tại các điều kiện tiêu chuẩn phải được biểu thị bởi chỉ số dưới “s”:

p_s = 1,01325 bar

T_s = 288,15 K= 15 °C

B.3  Các cấu tử khí

B.3.1  Quy định chung

Các khí phải được cho là bao gồm các cấu tử chính và các chất đồng hành.

Các hợp phần chính của khí hoặc hỗn hợp khí là các cấu tử khí nhiên liệu và khí trơ, các phần thể tích, mol và khối lượng của nó phải được biểu thị bằng phần trăm (%).

Các nồng độ của các chất đồng hành (dạng khí, lỏng hoặc rắn) chứa trong khí phải được biểu thị bằng mg/m³, cm³/m³ hoặc mg/kg.

B.3.2  Chỉ số Wobbe

Chỉ số Wobbe là một giá trị đặc trưng cho khả năng có thể thay thế của các khí theo tải nhiệt lên các thiết bị đốt bằng khí. Chỉ số Wobbe thường được tham khảo ở các điều kiện thường.

Các khí nhiên liệu có các thành phần khác nhau nhưng các chỉ số Wobbe bằng nhau sinh ra tải nhiệt lên lò đốt hầu như như nhau trong các điều kiện áp suất giống nhau (áp suất thấp).

Chỉ số Wobbe “trên” W_S,n là thương số của nhiệt trị trên H_S,n và căn bậc hai của tỷ khối d. Chỉ số Wobbe “dưới” W_l,n là thương số của nhiệt trị dưới H_Sl,n và căn bậc hai của tỷ khối I d.

 hoặc 

B.4  Trị số metan

Trị số metan là số đo đặc tính gõ của khí nhiên liệu. Trị số metan có thể so sánh với trị số octan của xăng. Trị số metan biểu trị nồng độ phần trăm thể tích của metan trong hỗn hợp metan/hydro khi hỗn hợp này thể hiện hành vi gõ giống với nhiên liệu khí được thử nghiệm trong động cơ thử nghiệm trong các điều kiện tiêu chuẩn.

B.5  Lưu ý các cấu tử khí và các chất đồng hành

B.5.1  Quy định chung

Các cấu tử chính của khí sử dụng chung là, ví dụ, metan, hydro hoặc các khí dầu mỏ hóa lỏng. Các khí sử dụng chung cũng có thể chứa các mức các chất đồng hành dạng khí, lỏng hoặc rắn hoặc xuất hiện tự nhiên trong khí hoặc có nguồn gốc từ quá trình sản xuất hoặc có thể được thêm vào khí như là chất ảnh hưởng có chủ đích, nhưng chúng cũng có thể được tạo thành trong quá trình vận chuyển khí.

B.5.2  Các hydrocacbon

Mức của các hydrocacbon bão hòa, chưa bão hòa, hydrocacbon thơm nặng hơn trong các khí phải được giới hạn do những lý do phân phối và hành vi cháy. Nồng độ lớn nhất của các hợp phần trong khí cho phép đã đề cập để đảm bảo sự cháy điều hòa phụ thuộc vào loại hydrocacbon và nồng độ của hydro và oxy có trong khí. Khác với nitơ, cacbon dioxit cũng tăng cường sự cháy của các hydrocacbon thơm và không bão hòa đặc biệt nếu sử dụng các lò đốt khuếch tán.

Sự ngưng tụ của các hydrocacbon được xác định bằng loại và lượng các cấu tử có thể ngưng tụ có chứa trong khí cũng như bởi áp suất và nhiệt độ chiếm ưu thế. Giới hạn thường được định rõ bằng cách xác định điểm ngưng tụ, nghĩa là nhiệt độ trên đó ngăn chặn sự ngưng tụ các hydrocacbon tại áp suất xác định hoặc trong dải áp suất xác định.

B.5.3  Nước

Các khí luôn chịu áp suất cao hoặc trung bình nên khí càng khô càng tốt, nghĩa là độ ẩm tương đối dưới 60 % để ngăn ngừa ăn mòn và sự tạo thành hydrat.

Như đối với các hydrocacbon, các giới hạn phải được xác định bằng cách quy định điểm sương tại áp suất cụ thể, nghĩa là nhiệt độ trên đó, sự ngưng tụ nước bị ngăn chặn.

B.5.4  Oxy

Oxy có trong các khí mang hơi nước có tác động ăn mòn. Vì lý do này, hàm lượng oxy cho phép lớn nhất của khí phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của nó.

Nồng độ oxy lớn nhất được quy định trong Bảng B.1 có thể bị vượt quá nếu hỗn hợp hydrocacbon/không khí được sử dụng là các khí thay thế hoặc bổ sung.

B.5.5  Cacbon dioxit

Cacbon dioxit có thể có trong các khí là cấu tử tự nhiên hoặc là sản phẩm của quá trình sản xuất khí. Trong các khí ướt, cacbon dioxit sẽ thúc đẩy sự ăn mòn. Đối với lý do này, nên thực hiện tác động ngăn ngừa bằng cách làm khô khí.

B.5.6  Sương mù và bụi

Thuật ngữ “không có về mặt kỹ thuật” nghĩa là các chất ngưng tụ, sương mù và bụi được loại khỏi khí đến mức cho phép hoạt động của đồ dùng khí và thiết bị khí có thiết kế tiêu chuẩn hoặc phù hợp với các yêu cầu thiết kế áp dụng.

B.5.7  Các hợp chất lưu huỳnh

Các hợp chất lưu huỳnh có trong khí có thể gồm hydro sulfua, cacbonyl sulfua, cacbon disulfua, các sulfua hữu cơ khác, disulfua, mercaptan và thiophen.

Hàm lượng hợp chất lưu huỳnh của khí sản xuất có thể thay đổi phụ thuộc vào nguyên liệu và quá trình xử lý khi đã sử dụng. Nó có thể thay đổi đối với các khí thiên nhiên phụ thuộc vào khu vực mà khí bắt nguồn và quá trình xử lý. Việc sử dụng các chất tạo mùi có thể làm tăng hàm lượng lưu huỳnh.

Hàm lượng lưu huỳnh trong khí có thể có tác động ngược đến tuổi thọ của đường ống và các thiết bị dùng khí.

B.6  Các tính chất cháy đặc trưng và các giá trị giới hạn đối với các cấu tử dành cho chất lượng khí

Theo các dữ liệu cháy đặc trưng và các mức độ của các cấu tử khí và các chất đồng hành, các khí phải đáp ứng các giá trị được cung cấp trong Bảng B.1

Tất cả các khí được phân phối qua các hệ thống sử dụng chung đến những người sử dụng nội địa và/hoặc các khách hàng mà việc áp dụng các tiêu chuẩn an toàn như nhau phải được tạo mùi. Mức độ lưu huỳnh của các chất tạo mùi không được bao gồm trong hàm lượng lưu huỳnh tổng được quy định trong Bảng B.1.

Hàm lượng lưu huỳnh tổng của các khí được phân phối ở Đức bao gồm các chất tạo mùi nói chung là thấp hơn 30 mg/m³.

Bảng B.1 – DVGW G260:2008, họ khí thứ hai

Các đặc tính cháy
Tên gọi	Ký hiệu	Đơn vị	Nhóm L					Nhóm H
Chỉ số Wobbe	WS,n
Toàn bộ dải		kWh/m3	10,5 đến 13,0					12,8 đến 15,7
		MJ/m3	37,8 đến 46,8					46,1 đến 56,5
Đã công bố		kWh/m3	12,4					15,0
		MJ/m3	44,6					54,0
Sự thay đổi cho phép trong khu vực sử dụng		kWh/m3	+ 0,6					+ 0,7
			– 1,4					-1,4
Nhiệt trị trên	HS,n	kWh/m3	8,4 đến 13,1
		MJ/m3	30,2 đến 47,2
Tỷ khối	dn		0,55 đến 0,75
Áp suất cung cấp khí
Toàn bộ dải	psup	mbar	18 đến 25
Đã công bố		mbar	20
(pn = 1 013,25 hPa, Tn = 273,15 K)
Các chất đồng hành	Đơn vị	Các giá trị định hướng lớn nhất
Điểm sương theo hydrocacbon	°C	Nhiệt độ đất ngầm Nhiệt độ đất ngầm				tại áp suất đường ống nhất định
Điểm sương theo nước	°C
Sương mù, bụi, chất lỏng		Không có về mặt kỹ thuật
Oxy (tính theo thể tích)	%
Trong mạng lưới phân phối khô		3
Trong mạng lưới phân phối ướt		0,5
Lưu huỳnh tổng	mg/m3	30a
Mercaptan	mg/m3	6
Ngắn hạn trong các trường hợp ngoại lệ	mg/m3	16
Hydro sulfua	mg/m3	5
Ngắn hạn trong các trường hợp ngoại lệ	mg/m3	10
a Không chất tạo mùi.

 

Phụ lục C

(Tham khảo)

Tiêu chuẩn châu Âu EN 437 “Khí thử nghiệm, áp suất thử nghiệm và các loại thiết bị”

Phạm vi của tiêu chuẩn châu Âu EN 437 bị hạn chế đối với các khí thử nghiệm và do vậy không phù hợp để được sử dụng làm quy định kỹ thuật khí thiên nhiên cho việc mua bán khí thiên nhiên. Tuy nhiên tiêu chuẩn vẫn quan trọng được đề cập trong tiêu chuẩn này, vì nó xác định các biểu thức khí L-, H- và E- và cũng thiết lập số lượng các thông số khác mà đặc trưng cho các khí.

Tiêu chuẩn châu Âu EN 437 được phê duyệt bởi hầu hết các nước châu Âu và thường được tham chiếu là tài liệu được sử dụng để xác định các thành phần khí trong các quốc gia châu Âu khác nhau. Như đã công bố trước đây, EN 437 không cung cấp đặc tính đầy đủ của khí thiên nhiên cho các mục đích mua bán mà xác định thành phần và chỉ số Wobbe cho các khí được sử dụng để thử nghiệm tính năng của các thiết bị khí.

Trong EN 437, họ khí thứ hai được chia làm ba nhóm, như hàm của các chỉ số Wobbe, phù hợp với các giá trị được nêu trong Bảng C.1.

Bảng C.1 – Các nhóm của họ khí thứ hai là hàm của các chỉ số Wobbe

Các nhóm trong họ khí thứ hai	Chỉ số Wobbe tổng tại 15 °C và 1013,25 mbar MJ/m3
	Nhỏ nhất	Lớn nhất
Nhóm H	45,7	54,7
Nhóm L	39,1	44,8
Nhóm E	40,9	54,7

Trong phạm vi họ khí thứ hai có một vài nhóm khí đặc biệt. Các đặc tính của các nhóm khí đặc biệt này tương ứng với các khí được phân phối quốc gia hoặc địa phương. Các nhóm khí đặc biệt này là nhóm LL, E_J và E_S.

Khái quát biểu đồ của các nhóm khí khác nhau và các khí thử nghiệm tương ứng của chúng được nêu trong Hình C.1.

CHÚ DẪN:

Y  chỉ số Wobbe (MJ/m³)

Hình C.1 – Các nhóm trong họ khí thứ hai là hàm của các chỉ số Wobbe

Bản chất của các khí thử nghiệm được xác định trong EN 437, thành phần của chúng và các tính chất chính của chúng được liệt kê trong Bảng C.2.

Bảng C.2 – Các khí thử nghiệm dùng cho các nhóm khí trong họ thứ hai theo EN 437

Nhóm khi	Bản chất khí	Ký hiệu	Thành phần theo thể tích %	Wi MJ/m3	Hi MJ/m3	WS MJ/m3	HS MJ/m3	d MJ/m3	Áp suất thử nghiệm mbar
Nhóm H	Chuẩn	G20	CH4 = 100	45,67	34,02	50,72	37,78	0,555	Pn = 20 Pmin = 17 Pmax = 25
	Cháy không hoàn toàn, muội	G21	CH4 = 77 C3H8 = 13	49,60	41,01	54,76	45,28	0,684
	Giới hạn đen sáng	G222	CH4 = 77 H2 = 23	42,87	28,53	47,87	31,86	0,443
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G23	CH4 = 92,5 N2 = 7,5	41,11	31,46	45,66	34,95	0,586
Nhóm L	Chuẩn	G25	CH4 = 86 N2 = 14	37,38	29,25	41,52	32,49	0,612	Pn = 50 Pmin = 20 Pmax = 30
	Cháy không hoàn toàn, muội	G26	CH4 = 80 C3H8 = 7 N2 = 13	40,52	33,36	44,83	36,91	0,678
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G27	CH4 = 82 N2 = 18	35,17	27,89	39,06	30,98	0,629
Nhóm LL	Chuẩn	G25	CH4 = 86 N2 = 14	37,38	29,25	41,52	32,49	0,612	Pn = 20 Pmin = 18 Pmax = 25
	Cháy không hoàn toàn, muội	G26	CH4 = 80 C3H8 = 7 N2 = 13	40,52	33,36	44,83	36,91	0,678
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G271	CH4 = 74 N2 = 26	30,94	25,17	34,36	27,96	0,662
Nhóm E	Chuẩn	G20	CH4 = 100	45,67	34,02	50,72	37,78	0,555	Pn = 20 Pmin = 17 Pmax = 25
	Cháy không hoàn toàn, muội	G21	CH4 = 87 C3H8 = 13	49,60	41,01	54,76	45,28	0,684
	Giới hạn đen sáng	G222	CH4 = 77 H2 = 23	42,87	28,53	47,87	31,86	0,443
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G231	CH4 = 85 N2 = 15	36,82	28,91	40,90	32,11	0,617
Dải ES của nhóm Ea	Chuẩn	G20	CH4 = 100	45,67	34,02	50,72	37,78	0,555	Pn = 20 Pmin = 17 Pmax = 25
	Cháy không hoàn toàn, muội	G21	CH4 = 87 C3H8 = 13	49,60	41,01	54,76	45,28	0,684
	Giới hạn đen sáng	G222	CH4 = 77 H2 = 23	42,87	28,53	47,87	31,86	0,443
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G26	CH4 = 80 C3H8 = 7 N2 = 13	40,52	33,36	44,83	36,91	0,678
Dải Ei của nhóm E	Chuẩn	G25	CH4 = 86 N2 = 14	37,38	29,25	41,52	32,49	0,612	Pn = 25 Pmin = 20 Pmax = 30
	Cháy không hoàn toàn, muội	G26	CH4 = 80 C3H8 = 7 N2 = 13	40,52	33,36	44,83	36,91	0,678
	Giới hạn dâng cao ngọn lửa	G231	CH4 = 85 N2 = 15	36,82	28,91	40,90	32,11	0,617

 

Phụ lục D

(tham khảo)

Phương pháp chỉ số AGA khả năng có thể thay thế

D.1  Quy định chung

Chương trình AGA khả năng có thể thay thế, catalog số XH 8810, sử dụng phương pháp chỉ số trên cơ sở Bản tin nghiên cứu AGA 36 “Khả năng có thể thay thế của các khí nhiên liệu khác với khí thiên nhiên” (1952, phiên bản thứ hai), phương pháp chỉ số Weaver, và các Kỹ thuật Hằng số Knoy để xác định tính tương thích của các chất khí. Tất cả các phương pháp liên quan đến khí điều chỉnh và khí thay thế. Các phương pháp chỉ số AGA và Weaver yêu cầu một phép phân tích đầy đủ các cấu tử khí, nhưng phương pháp hằng số Knoy chỉ sử dụng nhiệt trị trên, khô và khối lượng riêng tương đối. Chỉ phương pháp chỉ số AGA được áp dụng cho sự giải thích này.

Khả năng có thể thay thế trong chương trình AGA được xác định bằng cách tính các chỉ số cho dâng cao ngọn lửa, hiện tượng hồi lửa và dãn dài ngọn lửa (cháy hoàn toàn), và bằng cách thiết lập các giới hạn được ưa thích hơn và không ưa thích cho từng chỉ số. Các phương trình được sử dụng cho các chỉ số riêng lẻ được lấy từ thực nghiệm trong công trình Bản tin 36. Khí có thể thay thế chính xác, đó là, nếu khi điều chỉnh và khí thay thế là có cùng thành phần, có thể là các giá trị hiệu suất l_l, I_f và l_y bằng 1,0. Các giá trị ưu tiên được đóng chốt tại giá trị này. Các giới hạn không ưa thích là những giá trị chỉ cung cấp tính năng đáp ứng. Những giá trị như vậy được xác định bằng thử nghiệm tính đa dạng của thiết bị, bằng cách cho chúng khí điều chỉnh, và thay đổi các hỗn hợp khí cho đến khi ba tiêu chí khả năng có thể thay thế xuất hiện, cụ thể là dâng cao ngọn lửa, hiện tượng hồi lửa và dãn dài ngọn lửa.

D.2  Ví dụ về phép tính

D.2.1  Khí thiên nhiên của họ thứ hai

D.2.1.1  Quy định chung

Thành phần của nhóm H của các khí điều chỉnh (chuẩn) và giới hạn, như được công bố trong EN 437, được đặt vào chương trình AGA. Các thành phần của những khí này được cho dưới tiêu đề “khí thử nghiệm”. Các phần rút ra từ bảng điều tra chương trình gốc được đính kèm và các chỉ số giới hạn được ghi lại. Xem các bảng điều tra 1, 2 và 3.

Hai bảng do từng phép tính của bộ khí giới hạn-điều chỉnh nhất định. Bảng D.1 trình bày các giá trị chỉ số được tính đối với cả hai phương pháp AGA và Weaver. Sự vi phạm bất kỳ của dải chỉ số được thiết lập sẽ được in ra cùng với chỉ số đang xem xét. Lưu ý rằng chỉ số dãn dài ngọn lửa được dẫn ra các vấn đề dự đoán AGA 36. Lưu ý này không thích hợp với cách tính khí H vì các tiêu chí của nó dựa trên cơ sở chế độ điều chỉnh khí-giới hạn khí khác nhau.

Một trong những đặc điểm của chương trình là khả năng đưa vào các giá trị chỉ số giới hạn mới, mà ở đây là là trường hợp đưa chỉ số khí giới hạn dãn dài ngọn lửa kể từ G 21. Do vậy, lưu ý sẽ không còn hiển thị tại l_y là 0,762 (bảng công tác 1). Bảng D.2 in ra các giá trị đối với các tính chất khác nhau liên quan đến các khí điều chỉnh và khí thay thế. Những tính chất này bao gồm nhiệt trị trên, khô, tỷ khối, chỉ số Wobbe và các hệ số bằng số khác được sử dụng trong các phép tính khả năng có thể thay thế. Các phương trình được sử dụng đối với các phép tính AGA ở đây không được tái lập, nhưng có sẵn thông qua AGA nếu mong muốn.

Để dễ hiểu, khái niệm này được đặt vào dạng thức Hộp Giới hạn Khả năng có thể thay thế đối với khí H (biểu đồ 1). Dạng thức dựng Hộp giới hạn bằng cách xử lý các chỉ số AGA như các tọa độ, sử dụng hàm thuận nghịch của l_y là hoành độ. Các giá trị được ưa thích hơn tạo thành hộp bên trong. Các giá trị không ưa thích tạo thành các giới hạn. Các thành phần khí nằm bên trong các giới hạn là có thể thay thế, các thành phần khí nằm ngoài thì không thay thế. Từng khí có hai điểm đồ thị, cụ thể là I_l ứng với 1 /l_y và I_f đấu với 1 /l_y.

Như là hệ quả của Hộp Giới hạn Khả năng có thể thay thế, nó cũng cần thiết để xác định rằng chỉ số Wobbe của khí thay thế là trong phạm vi các giới hạn. Chỉ số Wobbe liên quan trực tiếp đến nguồn nạp BTU/h (MJ/h) vào các thiết bị khí. Tỷ lệ của các chỉ số Wobbe giữa các khí điều chỉnh và thay thế mang lại phần trăm thay đổi (cộng hoặc trừ) về nguồn nạp. Chỉ số Wobbe luôn luôn được coi là số đo khả năng có thể thay thế, nhưng nó nặng về trình bày hơn là kết luận. Tuy nhiên, nó là thông số dương khả năng của thiết bị để thực hiện chức năng của nó, và như vậy phải duy trì trong phạm vi các giới hạn. Quy tắc ngón tay ở Mỹ là tối đa cộng hoặc trừ 10 % sự thay đổi. Các giới hạn châu Âu là hẹp hơn như được dẫn xuất từ các thành phần khí giới hạn. Hộp Giới hạn chỉ số Wobbe được trình trong biểu đồ 2 đối với khí H.

Bảng D.1 – Các khí thử nghiệm được dùng cho ví dụ để giải thích phương pháp AGA

Các khí giới hạn và chuẩn khí H
Chuẩn	G 20	Metan	100 %
Dãn dài ngọn lửa	G 21	Metan	87 %	Propan	13 %
Hiện tượng hồi lửa	G 222	Metan	77 %	Hydro	23 %
Dâng cao ngọn lửa	G 23	Metan	92,5 %	Nitơ	7,5 %

D.2.1.2  Bảng công tác AGA 1

Bảng D.2 – Dãn dài ngọn lửa: G 20 (khí chuẩn), G 21 (khí thay thế)

BẢN TIN AGA 36: Chỉ số dâng cao ngọn lửa Il	0,941
Chỉ số hiện tượng hồi lửa If	1,034
Chỉ số dãn dài ngọn lửa ly	0,762	AGA 36	Dự đoán dãn dài ngọn lửa
1 /ly	1,312		Các vấn đề
WEAVER: Tỷ lệ tốc độ nhiệt	1,078	JH	Giá trị giới hạn
Tỷ lệ không khí cơ bản	1,078	JA
Dâng cao ngọn lửa	1,118	JL	Weaver JH ngoài dải
Hiện tượng hồi lửa	0,073	JF
Dãn dài ngọn lửa	0,314	JY
Cháy không hoàn toàn	0,116	JI
			Weaver JY biểu thị dãn dài ngọn lửa Weaver JI biểu thị cháy không hoàn toàn

Bảng D.3 – Các chỉ số khả năng có thể thay thế

Giá trị khí	Khí điều chỉnh	Khí thay thế
Hệ số nén	0,99801	0,99678
Nhiệt trị	1014,0	1212,2
Khối lượng mol	Chỉ số	19,690
Tỷ khối	0,5547	0,6817
Chỉ số Wobbe	1361,4	Các giá trị giới hạn 1468,2
Hệ số Knoy	1126,5	1256,2
Không khí cơ bản (ft3)	9,52	11,38
Tỷ lệ H/C	4,00	3,59
N (C trên 100)		26
Tốc độ lửa, S	14,06	14,58
Hằng số dâng cao ngọn lửa	0,670	0,834
Hằng số dãn dài ngọn lửa	218	317
Giới hạn dâng cao ngọn lửa K	1,208	1,223
Không khí cơ bản f (#36)	0,7345	0,6811
Không khí trên 100 Btu	0,9392	0,9389
Giới hạn dãn dài ngọn lửa Y	22,89	27,86

D.2.1.3 Bảng công tác AGA 2

Hiện tượng hồi lửa – G 20 (khí chuẩn), G 222 (khí thay thế).

Bảng D.4 – Các chỉ số khả năng có thể thay thế

BẢN TIN AGA 36: Chỉ số dâng cao ngọn lửa Il	0,868
Chỉ số hiện tượng hồi lửa If	1,198		Giá trị giới hạn
Chỉ số dãn dài ngọn lửa ly	1,160
1/ly	0,862
WEAVER: Tỷ lệ tốc độ nhiệt	0,944	JH	Weaver JH ngoài dải
Tỷ lệ không khí cơ bản	0,926	JA
Dâng cao ngọn lửa	1,423	JL
Hiện tượng hồi lửa	0,640	JF	Weaver JF biểu thị
Dãn dài ngọn lửa	-0,074	JY	Hiện tượng hồi lửa
Cháy không hoàn toàn	-0,128	JI

Bảng D.5 – Các giá trị khí

	Khí	Khí thay thế
Hệ số nén	0,99801	0,99897
Nhiệt trị	1014,0	854,8
Mol. khối lượng	16,043	12,817
Tỷ khối	0,5547	0,4428
Chỉ số Wobbe	1361,4	Giá trị giới hạn 1284,7
Hệ số Knoy	1126,5	1021,7
Không khí cơ bản (ft3)	9,52	7,88
Tỷ lệ H/C	4,00	4,6
N (C trên 100)
Tốc độ ngọn lửa, S	14,06	21,61
Hằng số dâng cao ngọn lửa	0,670	0,654
Hằng số dãn dài ngọn lửa	218	618
Giới hạn dâng cao ngọn lửa K	1,208	1,477
Không khí cơ bản f (#36)	0,7345	0,7784
Không khí trên 100 Btu	0,9392	0,9219
Giới hạn dãn dài ngọn lửa Y	22,89	21,30

D.2.1.4  Bảng công tác AGA 3

DÂNG CAO NGỌN LỬA – G 20 (khí chuẩn), G 23 (khí thay thế).

Bảng D.6 – Các chỉ số khả năng có thể thay thế

BẢN TIN AGA 36:			Dự đoán khả năng dâng cao ngọn lửa
Chỉ số dâng cao ngọn lửa Il	1,126		Giá trị giới hạn
Chỉ số hiện tượng hồi lửa If	1,021		Giá trị giới hạn
Chỉ số dãn dài ngọn lửa ly	1,177
1/ly	0,850
WEAVER:
Tỷ lệ tốc độ nhiệt	0,900	JH	Weaver JH ngoài dải
Tỷ lệ không khí cơ bản	0,900	JA
Dâng cao ngọn lửa	0,860	JL
Hiện tượng hồi lửa	0,095	JF
Dãn dài ngọn lửa	-0,100	JY
Cháy không hoàn toàn	-0,100	JI

Bảng D.7 – Các giá trị khí

	Khí điều chỉnh	Khí thay thế
Hệ số nén	0,99801	0,99817
Nhiệt trị	1014,0	937,8
Mol. khối lượng	16,043	16,941
Tỷ khối	0,5547	0,5857
Chỉ số Wobbe	1361,4	Giá trị giới hạn 1225,4
Hệ số Knoy	1126,5	996,4
Không khí cơ bản (ft3)	9,52	8,81
Tỷ lệ H/C	4,00	4,00
N (C trên 100)
Tốc độ ngọn lửa, S	14,06	13,44
Hằng số dâng cao ngọn lửa	0,670	0,671
Hằng số dãn dài ngọn lửa	218	202
Giới hạn dâng cao ngọn lửa K	1,208	1,146
Không khí cơ bản f (#36)	0,7345	0,8161
Không khí trên 100 Btu	0,9392	0,9394
Giới hạn dãn dài ngọn lửa Y	22,89	21,60

D.2.1.5  Hộp Giới hạn Khả năng có thể thay thế Phương pháp Chỉ số AGA

Được áp dụng đối với các khí thử nghiệm châu Âu của nhóm H (Phụ lục B).

CHÚ DẪN:

X  khí điều chỉnh = 100 % metan            1  ưa thích hơn

Y1  chỉ số dâng cao ngọn lửa, l_l             2  không ưa thích dựa trên các giới hạn

Y2  chỉ số hiện tượng hồi lửa, l_f

D.2.1.6  Phương pháp chỉ số AGA: Hộp Giới hạn chỉ số Wobbe

Được áp dụng đối với các khí thử nghiệm của nhóm H (Phụ lục B)

CHÚ DẪN:

X  khí điều chỉnh = 100 % metan

Y  khác với trị số Wobbe điều chỉnh, %

1  chỉ số dãn dài ngọn lửa, 1 /l_y

2  các giới hạn US được chấp nhận nói chung là + / – các giới hạn Wobbe tiêu chuẩn khí H châu Âu

3  ( ) – BTU / cf

[ ] – MJ / cm³

Hệ số chuyển đổi được sử dụng 1 MJ/m³ = 26 856 BTU/cf

 

Phụ lục E

(tham khảo)

Phương pháp tương đương hydrocacbon khí Anh

E.1  Dự đoán trên cơ sở thành phần

E.1.1  Quy định chung

Sau khi nghiên cứu mở rộng trong phạm vi Vương quốc Anh, người ta thấy rằng sự xuất hiện của việc cháy không hoàn toàn và muội với khí thiên nhiên không thể được dự đoán một cách hài lòng trên cơ sở sử dụng chỉ số Wobbe và hệ số tốc độ ngọn lửa Weaver là chỉ hai biến số. Vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách mở rộng sự cố liên quan đến thiết bị, như muội, thành phần của khí. Hệ thống dự đoán trên cơ sở thành phần đã được phát triển vào những năm 1980 do Dutton^[8] tại Trạm nghiên cứu Nhà Watson của Hiệp hội Khí Anh và được sử dụng rộng rãi để dự đoán khả năng có thể thay thế khí trong phạm vi Vương quốc Anh.

Hệ thống dự đoán giả sử rằng khí có thể được xem xét là hỗn hợp bốn cấu tử “tương đương” bao gồm:

– Metan;

– Các hydrocacbon khác (nghĩa là các hydrocacbon nặng hơn như etan, propan, v.v….);

– Hydro;

– Các khí trơ (nitơ và cacbon dioxit).

Các thành phần tỷ lệ của các cấu tử riêng lẻ của khí tương đương được lựa chọn để sao chép các tính chất chính của khí gốc. Các hydrocacbon khác được biểu thị là lượng tương đương của propan và metan. Các khí trơ được biểu thị là lượng tương đương của khí trơ tiêu chuẩn, nghĩa là nitơ.

Biểu thị khí như là hỗn hợp tương đương, trong phương pháp Dutton gốc được sử dụng bởi Khí Anh, xu hướng hỗn hợp tương đương lưu ý về chức năng hoạt động kém của thiết bị được đánh giá bằng cách tính năm thông số (chỉ số Wobbe, hệ số cháy không hoàn toàn, chỉ số muội, chỉ số dâng cao ngọn lửa và hàm lượng hydrocacbon) và so sánh các giá trị của chúng với các giá trị giới hạn thỏa thuận.

Sự mở rộng tự do tiếp theo của công nghiệp khí Anh, chính phủ Anh đưa vào năm 1996 Quy định (Quản lý) An toàn Khí, trong đó đề cập đến nghĩa vụ của nhà vận chuyển khí, không được vận chuyển khí không phù hợp với danh mục có chứa các tiêu chuẩn chất lượng khí khác nhau. Trong số các tiêu chuẩn này là bộ các giá trị giới hạn khả năng có thể thay thế, dựa trên cơ sở các tiêu chí của Dutton, nhưng được đơn giản hóa.

Để minh họa các đặc điểm cơ bản của hệ thống dự đoán trên cơ sở thành phần, thành phần khí mẫu, đã được kiểm tra được trình bày trong Bảng E.1.

Bảng E.1 – Thành phần khí thiên nhiên mẫu

Cấu tử	Phân số mol
Metan	0,931700
Etan	0,032600
Propan	0,006700
Các butan	0,002700
Các pentan	0,000800
Các hexan	0,000500
Các heptan	0,000300
Các octan	0,000100
Cacbon dioxit	0,003400
Nitơ	0,021200

E.1.2  Khí tương đương cho các hydrocacbon khác

Khí tương đương cho các hydrocacbon khác là số lượng propan và metan có cùng thể tích lý tưởng và cùng số lượng trung bình của các nguyên tử cacbon trên phân tử như là khí đang được xem xét.

Ví dụ tương đương đối với etan là:

2C₂H₆ = C₃H₈ + CH₄

Các hệ số tương đương đối với etan theo propan và metan do vậy tương ứng là 0,5 và 0,5.

Các hydrocacbon khác được biểu thị bằng những tương đương trong Bảng E.2. Hãy nhớ rằng nó có thể được chấp nhận để sử dụng những dấu âm nếu thích hợp.

Bảng E.2 – Các hệ số tương dương đối với các hydrocacbon

Hydrocacbon	Tương đương
	Metan	Propan
Metan	1,0	0,0
Etan	0,5	0,5
Propan	0,0	1,0
Các butan	– 0,5	1,5
Các pentan	-1,0	2,0
Các hexan	– 1,5	2,5
Các heptan	-2,0	3,0
Các octan	-2,5	3,5

E.1.3  Các khí trơ

Các khí trơ được biểu thị là lượng tương đương của nitơ trên cơ sở tác động tương đối của chúng lên các tính chất cháy. Sau đó điều chỉnh nhỏ, thêm nữa đối với cấu tử N₂ được yêu cầu sao cho chỉ số Wobbe của hỗn hợp tương đương thích ứng với chỉ số Wobbe của thành phần đầy đủ.

E.2  Dự đoán khả năng có thể thay thế

Để dự đoán khả năng có thể thay thế của khí trong Bảng E.1, chúng ta cần phải:

– Tính chỉ số Wobbe của khí

– Biểu thị thành phần theo hỗn hợp bốn cấu tử;

– Tính các thông số khả năng có thể thay thế bổ sung (hệ số cháy không hoàn toàn, chỉ số muội)

– Đánh giá khả năng có thể thay thế bằng cách so sánh chỉ số Wobbe, hệ số cháy không hoàn toàn, chỉ số muội và hàm lượng hydrocacbon với các giá trị giới hạn có trong Quy định quản lý an toàn khí.

E.2.1  Tính chỉ số Wobbe

Chỉ số Wobbe (W) được tính theo ISO 6976 đối với khí thực tại các điều kiện chuẩn ISO và được tính bằng MJ/m³.

W = 49,98 MJ/m³

E.2.2  Biểu thị thành phần theo hỗn hợp bốn cấu tử

Bảng E.3 trình bày phương pháp sử dụng để xác định hỗn hợp tương đương đối với khí có thành phần được nêu trong Bảng E.1.

Bảng E.3 – Hỗn hợp bốn cấu tử tương đương đối với khí có thành phần được nêu trong Bảng E.1

	Phần mol của hỗn hợp	Metan tương đương	Propan tương đương	Hỗn hợp tương đương
				Chưa chuẩn hóa	Đã chuẩn hóa
Metan	0,931700	0,931700	0,000000	0,944250	0,934245
Etan	0,032600	0,016300	0,016300
Propan	0,006700	0,000000	0,006700	0,031150	0,031117
n-Butan	0,002700	-0,001350	0,004050
n-Pentan	0,000800	-0,000800	0,001600
n-Hexan	0,000500	-0,000750	0,001250
n-Heptan	0,000300	-0,000600	0,000900
n-Octan	0,000100	-0,000250	0,000350
Cacbon dioxit	0,003400
Nitơ	0,021200			0,025666	0,025638
Tổng	1,000000	0,944250	0,031150	1,001066	1,000000
Wobbe chỉ số (MJ/m3)	49,97703			49,97703	49,97703

Sau khi tính hàm lượng metan tương đương chưa chuẩn hóa và hàm lượng propan tương đương chưa chuẩn hóa, hàm lượng nitơ được điều chỉnh để nhận được chỉ số Wobbe như nhau của hỗn hợp gốc và sau đó chuẩn hóa phân số mol tổng là 1.

E.2.3  Tính các thông số khả năng có thể thay thế bổ sung

Hệ số cháy không hoàn toàn (ICF)

CHÚ THÍCH 1: C₃H₈, N₂ và H₂ được biểu thị là các phân số mol. Chỉ số Wobbe được tính cho khí thực tại các điều kiện chuẩn ISO và được tính bằng các đơn vị của MJ/m³.

Chỉ số muội (SI)

SI = 0,896 tan^–1 (2,55C₃H₈ – 2,33N₂ – 0,91H₂ + 0,617) = 0,50795

CHÚ THÍCH 2: C₃H₈, N₂ và H₂ được biểu thị là các phân số mol.

E.2.4  Đánh giá khả năng có thể thay thế

Quy chuẩn (quản lý) An toàn Khí Anh quy định các yêu cầu sau đây trong các điều kiện thường:

a) Phần mol hydro ≤ 0,001

b) 47,2 ≤ chỉ số Wobbe (MJ/m³) ≤ 51,41

c) Hệ số cháy không hoàn toàn ≤ 0,48

d) Chỉ số muội ≤ 0,60

Hỗn hợp thành phần trong Bảng E.1 đáp ứng tất cả các yêu cầu này và được cho là có khả năng có thể thay thế.

Đối với các hỗn hợp đáp ứng yêu cầu hàm lượng hydro của Quy chuẩn (quản lý) An toàn Khí Anh, khả năng có thể thay thế có thể được trình bày trên biểu đồ của chỉ số Wobbe và tổng các phân số mol của propan và nitơ trong hỗn hợp tương đương. Điều này được trình bày trong Hình E.1. Hỗn hợp mẫu nằm trong phạm vi diện tích được cho phép để vận hành thông thường và do vậy là có khả năng có thể thay thế. Thực tế, sự phù hợp với các yêu cầu được đánh giá theo số lượng sử dụng các tiêu chí giới hạn (a) đến (d) ở trên.

CHÚ DẪN:

X  % mol (C₃H₈ + N₂) tương đương

Y  chỉ số Wobbe (MJ/m³)

1  giới hạn khẩn cấp trên

2  giới hạn trên

3  giới hạn thông thường

4  hỗn hợp khí

5  giới hạn muội

6  giới hạn thông thường dưới

7  giới hạn khẩn cấp dưới

Hình E.1 – Biểu đồ khả năng có thể thay thế khí thiên nhiên UK

 

Phụ lục F

(tham khảo)

Phương pháp chỉ số Weaver

Phương pháp chỉ số khác để dự đoán khả năng có thể thay thế được xây dựng bởi E.R. Weaver, năm 1951. Khía cạnh mới của công trình này là đưa tốc độ ngọn lửa vào các phương trình đặc biệt cho dâng cao ngọn lửa và hiện tượng hồi lửa. Bằng cách ấn định các hệ số tốc độ ngọn lửa cho các cấu tử khác nhau của các khí điều chỉnh và thay thế một phép tổng bởi phần trăm thể tích của từng cấu tử sinh ra các hệ số tốc độ ngọn lửa đối với từng chất khí. Kết quả là dãy cho sáu chỉ số như sau:

Tỷ lệ tốc độ nhiệt. I_H – Tỷ lệ của các chỉ số Wobbe cho các khí thay thế với các khí điều chỉnh xác định sự thay đổi về thành phần khí như thế nào để tác động đến tốc độ nhiệt nạp vào thiết bị.

Tỷ lệ không khí cơ bản. I_A – Xác định sự thay đổi về yêu cầu không khí cơ bản đối với sự cháy hoàn toàn từ các khí thay thế đến các khí điều chỉnh.

Chỉ số dâng cao ngọn lửa, I_L – Đánh giá xu hướng dâng cao ngọn lửa từ các cổng lò đốt. Được kết nối với tỷ lệ không khí cơ bản và các tốc độ ngọn lửa của các khí thay thế đến khí điều chỉnh.

Chỉ số hồi lửa, I_F – Đánh giá xu hướng hồi lửa (hồi nhẹ) xảy ra. Cũng được kết nối với I_A và các tốc độ ngọn lửa của các khí thay thế của điều chỉnh.

Chỉ số dãn dải ngọn lửa, I_Y – Đánh giá xu hướng tạo ra ngọn lửa vàng và không có cacbon. Liên quan đến I_A và hàm lượng cacbon của nhiên liệu.

Chỉ số cháy không hoàn toàn, l_Z – Đánh giá xu hướng sinh ra cacbon monoxit. Liên quan đến I_A và tỷ lệ hydro với các nguyên tử cacbon trong các khí thay thế đến điều chỉnh.

Các phương trình được sử dụng cho các phép tính chỉ số Weaver không được sao chép ở đây, nhưng có sẵn thông qua AGA nếu muốn.

Weaver đã thiết lập các giới hạn cho các chỉ số khác nhau trong công trình ban đầu của ông ấy. Những chỉ số này được sử dụng để biểu thị các vấn đề trong Bảng công tác AGA (xem Bảng công tác AGA 1, AGA 2 và AGA 3) như là phần của Chương trình khả năng có thể thay thế AGA (Phụ lục D). Lưu ý rằng nhiều khí giới hạn nhóm H đưa ra các biểu thị vấn đề với những tiêu chí này. Trước đây, từ khí các thiết bị đạt các quy trình chứng nhận khí thử nghiệm được yêu cầu bởi EN 437, các giới hạn Weaver cũng bị hạn chế đối với điều khoản này.

Ít nhất một ứng dụng ở Mỹ đã thực hiện công trình mở rộng với phương pháp chỉ số Weave, và được áp dụng nó một cách thành công đến hệ thống sử dụng hỗn hợp tinh chế/NG, hỗn hợp tinh chế/metan thải bỏ /NG, cắt pic propan/không khí với NG, và tồn chứa LNG hóa hơi lại như cắt pic. Kinh nghiệm của họ dẫn đến bộ các giá trị giới hạn được xem xét. Các phép tính trên những bảng công tác đính kèm thiết lập bộ các giới hạn chỉ số Weave có thể áp dụng đối với tình trạng nhóm H. Các bộ tiêu chí khác nhau được liệt kê trong Bảng F.1.

Bảng F.1 – Các giới hạn chỉ số Weave

Chỉ số	Weaver	Hữu dụng	Nhóm H
IH	0,95 đến 1,05	0,95 đến 1,03	0,90 đến 1,08
IA	–	–	0,89 đến 1,08
IL	> 0,64	> 0,64	> 0,86
IF	< 0,08	< 0,26	< 1,06
lY	< 0,14	< 0,05	< 0,12
lZ	< 0	< 0,05	< 0,12

Hai kết luận được rút ra từ những kết quả này:

1) Việc đảm bảo tốt nhất của khả năng có thể thay thế là một lộ trình khí thử nghiệm tiêu chuẩn được áp dụng cho tất cả các thiết bị để chứng nhận, và giữ chất lượng khí trong phạm vi các thông số của các khí thử nghiệm.

2) Mặt khác, khả năng có thể thay thế yêu cầu thử nghiệm mở rộng và hiểu biết về các thiết bị trong hệ thống phân phối khu vực. Sự xuất hiện của các thành phần khí mới hoặc được thay thế luôn luôn là vấn đề đối với tính hữu dụng để chứng minh khả năng chấp nhận.

 

Phụ lục G

(tham khảo)

Phương pháp xác định khả năng có thể thay thế khí của nước Pháp (phương pháp Delbourg) (hướng dẫn xác định khả năng có thể thay thế của các khí họ thứ hai)

G.1  Tính các chỉ số khả năng có thể thay thế trên cơ sở thành phần hóa học của khí

G.1.1  Các chỉ số cơ bản

G.1.1.1  Quy định

Xử lý hiện tượng thông thường về sự cháy không hoàn toàn (sản sinh CO), dâng cao ngọn lửa và hiện tượng hồi lửa nhẹ, sử dụng đồng thời như sau:

– Chỉ số Wobbe hiệu chính;

– Thế cháy.

G.1.1.2  Chỉ số Wobbe hiệu chính

trong đó

K₁  nhận được từ đường cong trong Hình G.1 là hàm của phần đóng góp của các hydrocacbon (trừ metan) vào nhiệt trị toàn phần;

K₂  nhận được từ đường cong trong Hình G.2 là hàm của các thông số:

trong đó

gcv  là nhiệt trị toàn phần, tính bằng kcal/m³, 1 m³ được xác định trong điều kiện khô ở 0 °C và với cột thủy ngân 760 mm;

d  tỷ khối (không khí = 1)

G.1.1.3  Thế cháy

trong đó

u	là hệ số hiệu chính là hàm của hàm lượng oxy và gcv (nhận được từ Hình G.3);
H2, CO, CH4, CnHm	là hàm lượng của từng cấu tử cháy (tính bằng %) (CnHm: tất cả các hydrocacbon trừ CH4);
ν	là hệ số hiệu chính phụ thuộc vào giá trị của chỉ số Wobbe đã hiệu chính biểu thị bằng kcal/m3(n) (nhận được từ Hình G.4);
a	là hệ số cụ thể của từng hydrocacbon chỉ ra trong Bảng G.1.

G.1.2  Các chỉ số thứ cấp

G.1.2.1  Chỉ số dãn dài ngọn lửa

Chỉ số này tạo khả năng xác định sự xuất hiện của các dãn dài ngọn lửa trong ngọn lửa thông khí và do vậy tránh được muội

Trong đó

A  là các nồng độ hydrocacbon trong khí (CH₄ và C_nH_m) tính bằng %;

O₂  là hàm lượng oxy của khí, tính bằng %;

j  là hệ số cụ thể của từng hydrocacbon chỉ ra trong Bảng G.1;

d  là khối lượng riêng tương đối.

G.1.2.2  Chỉ số đối với việc đánh lửa gián tiếp tại đầu phun

Chỉ số này tạo khả năng dự đoán dạng đánh lửa cụ thể tại đầu phun xảy ra, các loại nhất định của các thiết bị nước nóng, qua đó không khí chính đi vào các cổng lò đốt khi van nước nóng được vận hành. Chỉ số này có giá trị bằng hàm lượng hydro của khí, biểu thị bằng %.

G.2  Các giới hạn khả năng có thể thay thế đối với các khí họ thứ hai dùng cho các thiết bị dân dụng tại 20 mbar (tính các chỉ số và biểu đồ đối với các thiết bị được cung cấp với khí Lacq tại 20 mbar)

G.2.1  Cháy hoàn toàn và độ ổn định ngọn lửa

Khu vực thông thường đối với tất cả các thiết bị được trình bày như dòng liên tục trong Hình G.5. Tuy nhiên, để tính đến cả hai phương sau trong áp suất cung cấp và sự dao động trong điều khiển thiết bị, thì nên để giới hạn dải khả năng có thể thay thế đối với phần gạch trong Hình G.5. Nếu điểm K được đặt bên trong vùng này, sự cháy sẽ là hoàn toàn và ngọn lửa ổn định.

G.2.2  Sự thay đổi về nhiệt nạp vào

Nhiệt nạp vào tỷ lệ với chỉ số Wobbe bán-hiệu chính (K₁xW). Chỉ số Wobbe bán-hiệu chính bằng với chỉ số Wobbe hiệu chính (W’) trong Hình G.5 nếu khí không có chứa oxy và ít CO hoặc CO₂. Trong trường hợp này giới hạn sự thay đổi về nhiệt nạp vào đến 10 % trên cơ sở giá trị danh định nhận được với khí chuẩn, dải khả năng có thể thay thế trong Hình G.5 được giới hạn đến đoạn trên của nó (phần gạch).

G.2.3  Chỉ số dãn dài ngọn lửa

Chỉ số l_j nên là thấp hơn 230 và tốt nhất dưới 210.

G.2.4  Chỉ số cho đánh lửa gián tiếp tại đầu phun

Hàm lượng hydro trong hỗn hợp phải là dưới 10 %.

Bảng G.1 – Các tính chất khí

		gcv kcal/m3	d Khối lượng riêng	a Thế cháy	j Các chỉ số dãn dài ngọn lửa
Cacbon monoxit	CO	3 020	0,967	–	0
Hydro	H2	3 050	0,070	–	0
Metan	CH4	9 530	0,554	–	1
Etan	C2H6	16 860	1,049	0,95	2,85
Propan	C3H8	24 350	1,562	0,95	4,80
n-Butan	n-C4H10	32 060	2,091	1,10	6,80
i-Butan	i-C4H10	31 570	2,064	1,10	6,80
Pentan	C5H12	40 600	2,675	1,15	8,80
Hexan	C6H14	45 600	2,97	1,15	12
Heptan	C7H10	52 900	3,45	1,15	15
Acetylen	C2H2	13 980	0,906	0	2,40
Etylen	C2H4	15 180	0,975	1,75	2,65
Propylen	C3H6	22 430	1,481	1,25	4,80
n-Buten	n-C4H8	29 050	1,937	1,50	6,80
i-Buten	i-C4H8	28 880	1,937	1,50	6,80
Butadien	C4H6	26 500	1,87	2,70	6,10
Benzen	C6H6	35 250	2,697	0,90	20
Toluen	C7H8	–	–	0,9	16
Nitơ	N2	0	0,967	0	0
Cacbon dioxit	CO2	0	1,529	0	0
Oxy	O2	0	1,105	0	0

Phần đóng góp của các hydrocacbon (trừ CH) vào nhiệt trị toàn phần [x 10’ kcal/m’ (n)]

Hình G.1 – Hệ số hiệu chính “K1” đối với chỉ số Wobbe (các khí họ thứ hai)

[CO, O₂, CO₂ – hàm lượng tính bằng %; gcv tính bằng kcal/m³ (n)]

Hình G.2 – Hệ số hiệu chính “K1” đối với chỉ số Wobbe (các khí họ thứ hai)

O₂ – hàm lượng tính bằng %; gcv tính bằng kcal/m³ (n)

Hình G.3 – Hệ số hiệu chính “U” đối với thế cháy (các khí họ thứ hai)

Chỉ số Wobbe đã hiệu chính W’ (103 kcal/m³)

Hình G.4 – Giá trị trung bình hệ số hiệu chính đối với các hydrocacbon nặng hơn metan (các khí họ thứ hai)

CHÚ DẪN:

X	thế cháy	Y	chỉ số Wobbe đã hiệu chính W’, tính bằng kcal/m3 (n)
1	giới hạn đối với các hỗn hợp khí khả thi	5	hồi lửa
2	cháy không hoàn toàn (CO/CO2 > 0,02)	6	dâng cao ngọn lửa
3	khí thiên nhiên chuẩn	7	cung cấp khí 20 mbar
4	hàm đáp ứng	8	cung cấp khí từ 12 mbar đến 22 mbar
		9	giới hạn đối với giảm 10 % ở đầu ra so với khí thiên nhiên chuẩn; nếu khí có chứa oxy, giới hạn liên quan đến K1 W và không W’

Hình G.5 – Biểu đồ khả năng có thể thay thế khí (các khí họ thứ hai)

 

Phụ lục H

(tham khảo)

Quy phạm quy chuẩn Tây Ban Nha (Điều khoản cụ thể-01 – Phép đo) – Trích các phần liên quan đến khí thiên nhiên

H.1  Chất lượng khí

Khí thiên nhiên được đưa vào qua các điểm vào của hệ thống khí phải phù hợp với quy định kỹ thuật chất lượng trong Bảng H.1.

Chủ sở hữu việc lắp đặt cho phép khi đi vào hệ thống khí không có bắt buộc phân phối khí đến người sử dụng tại các điểm ra của khí thiên nhiên, với tính chính xác các đặc trưng giống với đặc trưng người sử dụng đã đưa khí qua các điểm vào, cũng như số lượng năng lượng đã thỏa thuận là giống nhau.

Bảng H.1 – Các thông số chất lượng khí được quy định bởi quy phạm quy chuẩn Tây Ban Nha

Tính chất a	Đơn vị	Nhỏ nhất	Lớn nhất
Chỉ số Wobbe	kWh/m3	13,368	16,016
PCS	kWh/m3	10,23	13,23
d	m3/m3	0,555	0,700
S tổng	mg/m3	–	50
H2S + COS (như S)	mg/m3	–	15
RSH (như S)	mg/m3	–	17
O2	% mol	–	[0,01]
CO2	% mol	–	2,5
H2O (điểm sương)	°C tại 70 bar (a)	–	+2
HC (điểm sương)	°C tại 1 bar đến 70 bar (a)	–	+5
a Bảng được cung cấp theo các điều kiện chuẩn sau đây: [25 °C; V (0 °C; 1,01325 bar)]

 

Phụ lục I

(tham khảo)

Hài hòa dữ liệu tính chất khí để vận chuyển qua biên giới

I.1  Thỏa ước thương mại chung (CBP)

I.1.1  Quy định chung

Năm 2002, diễn đàn quy chuẩn khí châu Âu (diễn đàn Madrid), được tổ chức dưới sự bảo trợ của Ủy ban châu Âu, đã yêu cầu Hiệp hội châu Âu làm tăng hiệu quả Khí – Trao đổi Năng lượng (EASEE- khí) thiết lập các quy tắc về chất lượng khí tại mức châu Âu để nâng cao khả năng có thể thay thế của mạng lưới. Những quy tắc này đã được xác định trong thực hành thương mại thông thường (CBP) được xuất bản vào tháng 2/2005 và được chấp nhận trong tháng 9 năm đó bởi các thành viên EASEE-khí. Nội dung và bảng sau đây là được sao chép trực tiếp từ CBP EASEE-khí.

Thực hành thương mại thông thường (CBP) này khuyến nghị các quy định kỹ thuật chất lượng khí thiên nhiên cho khả năng có thể thay thế hiệu quả tại các điểm qua biên giới châu Âu và mô tả các thông số chất lượng khí được khuyến nghị, các dải thông số và kế hoạch thực hiện. CBP được giới hạn đến qua biên giới và các điểm vào EU đối với khí nhiệt lượng cao không bổ sung chất tạo mùi, bao gồm lối ra của các cảng nhập LNG và không bao gồm các khu vực sản xuất và các hệ thống riêng biệt ở đó sản xuất, vận chuyển và sử dụng được kết hợp.

I.1.2  Các thông số khí

Các thông số dưới đây đã được thỏa thuận cho hài hòa:

Wl	Chỉ số Wobbe toàn phần (trên)
d	Tỷ khối
S	Lưu huỳnh tổng
H2S + COS	Hydro sulfua + cacbonyl sulfua
RSH	Các mecaptan
O2	Oxy
CO2	Cacbon dioxit
H2O DP	Điểm sương theo nước
HC DP	Điểm sương theo hydrocacbon

Để định nghĩa các thông số, tham chiếu ISO 14532.

I.1.3  Đơn vị thông số

Đối với CBP này, đơn vị thông số và các điều kiện chuẩn được sử dụng là theo Thỏa ước Thương mại chung EASEE-khí 2003-001/01. Điều này bao hàm đơn vị năng lượng là kWh với nhiệt độ chuẩn cháy là 25 °C, và đơn vị thể tích là m³ tại điều kiện chuẩn là 0 °C và 1,01325 bar(a). Để chuyển đổi sang các điều kiện chuẩn khác, tham chiếu ISO 13443.

Các dải và giá trị đã cho trong Bảng I.1 phải áp dụng.

Bảng I.1 – Dữ liệu tính chất khí EASEE-khí để vận chuyển khí thiên nhiên H qua biên giới ở châu Âu

Thông số	Đơn vị	Nhỏ nhất	Lớn nhất	Dữ liệu thực hiện được khuyến nghị
Wl	kWh/m3	[13,60]	15,81	1/10/2010
d	m3/m3	0,555	0,700	1/10/2010
Lưu huỳnh tổng	mg/m3	–	30	1/10/2006
H2S + COS (tính theo S)	mg/m3	–	5	1/10/2006
RSH (tính theo S)	mg/m3	–	6	1/10/2006
O2	% mol	–	0,001 a	1/10/2010
CO2	% mol	–	2,5	1/10/2006
H2O DP	°C tại 70 bar (a)	–	-8	Xem chú thích b
HC DP	°C tại 1 bar đến 70 bar (a)	–	-2	1/10/2006
a Giới hạn là < 0,001 % mol, trung bình hằng ngày. Tuy nhiên, các mức trung bình hằng ngày điểm qua biên giới lên đến 0,01 mol % sẽ được chấp nhận nếu đây là kết quả của sự vận hành thận trọng của UGS, đang có năm 2006, sử dụng oxy cho mục đích khử lưu huỳnh. b Tại các điểm qua biên giới nhất định, các giá trị ít nghiêm ngặt được sử dụng so với xác định trong CBP. Đối với các điểm qua biên giới, những giá trị này có thể được duy trì và các nhà sản xuất, giao hàng và vận chuyển liên quan nên cùng nhau kiểm tra giá trị CBP như thế nào có thể đáp ứng trong hành trình dài. Tại tất cả các điểm qua biên giới khác, giá trị này có thể được chấp nhận ngày 1/10/2006.

I.2  Thông tin thêm nữa về CBP

Việc thực hiện CBP EASEE-khí liên quan đến các thông số chỉ số Wobbe đã được đưa ra một số liên quan về an toàn cho người sử dụng dân dụng. Do vậy Ủy ban châu Âu đã yêu cầu CEN với quy định bắt buộc M400 để “xây dựng tiêu chuẩn cho các thông số chất lượng khí đối với khí H, đó là tính khả thi lớn nhất trong phạm vi các chi phí hợp lý nhất”. Bước đầu tiên của công tác sẽ nghiên cứu tác động của các biến đổi chất lượng khí lên các thiết bị phù hợp với Chỉ thị 396/90/CEE. Bước thứ hai sẽ phát triển tiêu chuẩn, xem xét kết quả của bước một và công tác EASEE-khí.

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 7504, Gas analysis – Vocabulary (Phân tích khí – Từ vựng)

[2] ISO 10715, Natural gas – Sampling guidelines (Khí thiên nhiên – Hướng dẫn lấy mẫu)

[3] ISO 10723, Natural gas – Performance evaluation for analytical systems (Khí thiên nhiên – Đánh giá tính năng đối với hệ thống phân tích)

[4] ISO 12213-1, Natural gas – Calculation of compression factor – Part 1: Introduction and guidelines (Khí thiên nhiên – Tính hệ số nén – Phần 1: Giới thiệu và hướng dẫn)

[5] ISO 13734, Natural gas – Organic sulfur compounds used as odorants – Requirements and test methods (Khí thiên nhiên – Các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ được sử dụng làm chất tạo mùi – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử)

[6] ISO 14111, Natural gas – Guidelines to traceabillity in analysis (Khí thiên nhiên – Hướng dẫn khả năng truy nguyên trong phân tích)

[7] ISO 80000-1, Quantities and units – Part 1: General (Đại lượng và đơn vị – Phần 1: Tổng quan)

[8] DUTTON B.C. Communication 1246. 50^th Autumn Meeting of the I.G.E., 1984

[9] EASEE-gas Common Business Practice 2003-001/01