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ICS 75 . 060 CCS E 24
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 42864—2023
液化天然气的取样设施及取样性能检验
Sampl,ng fac,l,t,es and sampl,ng performance test,ng of l,quef,ed natural gas
2023-08-06 发布 2023-12-01 实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 42864—2023
目 次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 取样方法 3
4 . 1 通则 3
4 . 2 直接取样 4
4 . 3 间接取样 5
4 . 4 取样方法选取 8
4 . 5 取样时机 8
4 . 6 取样点位置 9
5 取样设施技术要求 9
5 . 1 取样探头 9
5 . 2 气化器 11
5 . 3 压力和流量控制回路 12
5 . 4 缓冲罐 12
5 . 5 气体样品储气罐 12
5 . 6 气体样品输送泵 12
5 . 7 恒压移动活塞式容器 12
5 . 8 取样容器 13
5 . 9 取样回路 13
5 . 10 控制器 13
6 取样设施的测试和验收 13
6 . 1 出厂测试和验收 13
6 . 2 适用性检验 14
7 评价 15
7 . 1 评价时间 15
7 . 2 评价内容 15
7 . 3 评价方法 15
7 . 4 评价结果 17
7 . 5 其他 17
附录 A (规范性) 气化器换热功率计算 18
I
GB/T 42864—2023
A. 1 气化显热 18
A. 2 气化 1 kg 的 LNG需要的总热量 18
A. 3 气化器功率 18
附录 B (规范性) 气体样品储气罐容积计算方法 19
B. 1 吹扫所需气体样品参数 19
B. 2 充装钢瓶消耗气体样品参数 19
B. 3 气体样品储气罐有效容积 19
参考文献 20
图 1 直接和间接取样方法分类示意图 3
图 2 LNG取样设施的基本组成 4
图 3 直接取样典型示意图 5
图 4 点式取样典型示意图 6
图 5 连续型累积取样典型示意图 7
图 6 间歇型累积取样典型示意图 8
图 7 取样时机 9
图 8 取样探头示意图 10
图 9 取样探头在水平管道插入方位 10
图 10 气化器结构示意图 11
图 11 恒压移动活塞式容器示意图 13
表 1 主要元件性能测试(示例) 15
表 2 取样操作测试(示例) 16
表 3 维护及质量管理清单 17
Ⅱ
GB/T 42864—2023
前 言
本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)提出并归口 。
本文件起草单位:中海石油气电集团有限责任公司 、国家石油天然气管网集团有限公司液化天然气接收站管理分公司 、中国石油天然气股份有限公司天然气销售分公司 、中石化烟台龙口液化天然气有限公司 、中海油石化工程有限公司 、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院 、重庆川仪分析仪器有限公司 、北京探能科技有限责任公司 、四川省产品质量监督检验检测院 。
本文件主要起草人:刘冰 、张超 、邢楠 、田靖 、陈利 、吴健宏 、于松涛 、熊彬烽 、童文龙 、周驰 、成永强 、陈海平 、王成硕 、周理 、陶克 、吴宇 、郑洪星 、孙齐 。
Ⅲ
GB/T 42864—2023
引 言
液化天然气(LNG)是超低温 、多组分混合轻烃液体,输送及使用过程中极易受压力 、温度及环境条件的影响而提前气化 。与气态天然气取样相比, LNG的组分 、发热量 、密度及水露点等品质指标的测定精度在很大程度上取决于 LNG取样设施的性能 。其中 , LNG 的提取 、气化,气化后天然气样品的收集 、分装及其全流程的控制均是关键环节 。
除了已经成熟应用的 LNG 接收站码头用 LNG 取样设施之外,天然气液化工厂 、LNG 加注船(站) 、气化卫星站 、LNG 罐箱 、浮式液化天然气(FLNG) 、浮式再气化装置(FSRU)等环节也需要对LNG组分进行交接计量或品质监控 。
本文件为 LNG产业链各环节提供 LNG取样方法,针对 LNG取样设施提出设计 、测试验收及使用评价要求 , 目的是提高 LNG取样的代表性及 LNG取样设施的稳定性,确保 LNG 的交接计量与品质监控顺利完成 。
本文件不涉及与其应用有关的所有安全问题 。在使用本文件前,使用者有责任制定相应的安全和保护措施,并明确其限定的适用范围 。
Ⅳ
GB/T 42864—2023
液化天然气的取样设施及取样性能检验
1 范围
本文件规定了液化天然气(LNG)的取样方法 、取样设施技术要求 、测试和验收及使用性能评价要求 。
本文件适用于 LNG接收站 、天然气液化工厂 、LNG加注船(站) 、气化卫星站 、LNG罐箱等 LNG输送时的交接计量和品质监控 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。
GB/T 13609—2017 天然气取样导则
GB/T 20603—2006 冷冻轻烃流体 液化天然气的取样 连续法
GB/T 24925 低温阀门 技术条件
GB/T 30490 天然气自动取样方法
NB/T 47013 . 2 承压设备无损检测 第 2 部分:射线检测
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件 。
3.1
液化天然气 liquefied natural gas;LNG
主要由甲烷组成 , 可能含有少量的乙烷 、丙烷 、丁烷 、氮或通常存在于天然气中的气态组分的一种无色液态流体 。
3.2
直接取样 direct sampling
在取样介质与分析单元直接连接的情况下的取样 。
注 : 一般用于在线分析 。
3.3
间接取样 indirect sampling
在取样介质与分析单元没有直接连接的情况下的取样 。
注 : 一般用于离线分析 。
3.4
连续型累积取样 continuous sampling
在 LNG稳定输送的整个取样时间内 , 将样品从 LNG 输送管线中连续取出 , 并对其进行气化处理 , 之后以恒定流量连续进入气体样品储气罐 , 在取样结束后由气体样品储气罐输入气体取样容器的方法 。
1
GB/T 42864—2023
3.5
间歇型累积取样 discontinuous sampling
在 LNG稳定输送的整个取样时间内 , 将样品从 LNG 输送管线中连续取出 , 并对其进行气化处理 , 之后以恒定的时间间隔或流量间隔定量充入恒压移动活塞式容器的方法 。
3.6
点样 spot sample
规定时间在规定地点从气流采集的具有规定体积的样品 。
注 : 是采用点式取样方法获得样品后的简称 。
3.7
取样点 sample point
能够从其中采集到有代表性样品的一个部位 。
3.8
过冷 subcooling
在给定的压力下降低 LNG 的温度 , 使之低于其沸点 。
3.9
气化 gasify
由液体经蒸发或沸腾转化为蒸气 。
3 . 10
凝析 condensation
烃类混合物从气态转变为液态的物理过程 。
3 . 1 1
取样探头 sample probe
插入待取 LNG 的输送管线中或通过适配接口安装在 LNG 输送管线上 , 以便提取 LNG 样品的装置 。
3 . 12
LNG气化器 LNG sample vaporizer
将从 LNG输送管线提取到的 LNG样品完全气化的装置 。
3 . 13
LNG取样管线 LNG sampling line
从 LNG输送管线上的取样点到 LNG气化器之前的管线 。
3 . 14
缓冲罐 accumulator
用于缓冲 LNG气化时产生的压力波动并使气体混合均匀的装置 。
3 . 15
气体样品储气罐 gas sample holder
连续型累积取样中以恒定流量连续收集 LNG气化器后天然气样品的储气罐 。
3 . 16
取样容器 gas sample container
间接取样时 , 用于收集 、储存和运输气体样品到分析仪器的容器 。
注 : 也称为取样气瓶 , 分为固定容积式容器和恒压移动活塞式容器 。
3 . 17
气体样品输送泵 gas sample pump
间歇型累积取样中以恒定时间间隔或流量定量地将 LNG 气化后的样气输送至恒压移动活塞式容
2
GB/T 42864—2023
器的装置 。
3 . 18
LNG输送管线 LNG transfer line
用于输送 LNG 的管线 。
4 取样方法
4 . 1 通则
应在 LNG连续稳定输送的管线中设置 LNG取样设施提取部分 LNG样品 , 通过气化器将 LNG样品中的全部组分转化为常温气态天然气 , 再进行分析 。
某些不具备插入取样探头进行 LNG 提取的情况 , 需采用适配接口 , 与原取样探头配合进行代表性样品的提取 , 适配接口通常采用法兰连接形式 。
不宜从 LNG输送管线上直接排液进行封闭式液体定量取样 , 容易影响代表性和引起安全风险 。
LNG样品气化后应通过快速回路排放到安全点 , 确保气流连续不断的通过 , 提高取样代表性 , 也不应直接排放到空气中 。
LNG交接计量及品质监控中 , LNG取样方法分为直接取样和间接取样 , 见图 1 。
图 1 直接和间接取样方法分类示意图
不同取样方法采用的 LNG取样设施的基本组成见图 2 。
3
GB/T 42864—2023
图 2 LNG取样设施的基本组成
4 . 2 直接取样
直接取样 , 见图 3 , 应通过调节气体排放量控制进入在线分析仪的气体样品流量 。
直接取样用 LNG取样设施应至少包括取样探头 、气化器 、缓冲罐 、压力和流量调节及在线分析仪 。
4
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
1 — 液化天然气管线 ; 5 — 缓冲罐 ; 9 — 压力表 ; 13 — 止回阀 ;
2 — 天然气管线 ; 6 — 手动阀 ; 10 — 流量计 ; 14— 在线分析仪 。
3 — 取样探头 ; 7 — 自动阀 ; 11 — 安全阀 ;
4 — 气化器 ; 8 — 温度计 ; 12 — 点样接口 ;
图 3 直接取样典型示意图
4 . 3 间接取样
4 . 3 . 1 通则
间接取样分为累积取样和点式取样 , 累积取样分为连续型累积取样和间歇型累积取样 。
累积取样应符合 GB/T 30490 的要求 。
4 . 3 . 2 点式取样
点式取样应在 LNG气化后的稳定气流中完成 , 设置一定数量快速接头 , 在不影响其他方法取样的前提下进行 。
点式取样一般很少单独使用 。若无需在线分析仪器实时监控 , 可由直接取样简化得到 , 应至少包括取样探头 、气化器 、缓冲罐 、压力和流量调节设施 、取样容器 。
点式取样 , 见图 4 , 配合其他取样方法使用的接入点见图 3 、图 5 、图 6 的相关部分 。
5
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
1 — 液化天然气管线 ; 5 — 缓冲罐 ; 9 — 压力表 ; 13 — 止回阀 ;
2 — 天然气管线 ; 6 — 手动阀 ; 10 — 流量计 ; 14— 取样容器 。
3 — 取样探头 ; 7 — 自动阀 ; 11 — 安全阀 ;
4 — 气化器 ; 8 — 温度计 ; 12 — 点样接口 ;
图 4 点式取样典型示意图
4 . 3 . 3 连续型累积取样
连续型累积取样,见图 5 。
6
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
1 — 液化天然气管线 ; 7 — 自动阀 ; 13 — 止回阀 ; 19 — 气体样品储气罐 。
2 — 天然气管线 ; 8 — 温度计 ; 14— 在线分析仪 ;
3 — 取样探头 ; 9 — 压力表 ; 15 — 真空泵 ;
4 — 气化器 ; 10 — 流量计 ; 16 — 取样容器
5 — 缓冲罐 ; 11 — 安全阀 ; 17 — 压力控制回路 ;
6 — 手动阀 ; 12 — 点样接口 ; 18 — 流量控制回路 ;
图 5 连续型累积取样典型示意图
4 . 3 . 4 间歇型累积取样
间歇型累积取样,见图 6 。
7
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
1 — 液化天然气管线 ;
5 — 缓冲罐 ;
9 — 压力表 ;
13 — 止回阀 ;
2 — 天然气管线 ;
6 — 手动阀 ;
10 — 流量计 ;
14— 在线分析仪 ;
3 — 取样探头 ;
7 — 自动阀 ;
11 — 安全阀 ;
15 — 气体样品输送泵 ;
4 — 气化器 ;
8 — 温度计 ;
12 — 点样接口 ;
16 — 恒压移动活塞式容器 。
图 6 间歇型累积取样典型示意图
4 . 4 取样方法选取
直接取样一般用于取样时机较短的交接计量或需实时监控 LNG 品质的应用场合,间接取样一般用于较长时长的交接计量,两种方法一般配合使用 。
某些不具备插入 LNG取样探头进行 LNG 提取的情况,通常采用点式取样,并在条件允许的情况下配合直接取样使用 。
LNG接收站码头交接计量应采用直接取样和间接取样结合的方式,间接取样应包括点式取样和连续型累积取样(或间歇型累积取样) 。
LNG槽车装卸车 、LNG罐箱充装应采用直接取样方法,宜配合点式取样 。
LNG加注船(站)加注计量宜根据实际条件采用直接取样和点式取样 。
应按照 LNG组分的计量要求,根据取样点的位置 、输送管线工况 、介质特性合理选择取样方法,并按照图 2 要求确定取样设施的基本组成 。
4 . 5 取样时机
应在 LNG温度 、压力 、流量稳定的输送工况确定取样时机,不应包括开始输送时加速阶段和结束输送时减速阶段,见图 7 。
所有取样方法均应在该时机内完成 。
8
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
W —LNG流量 ; 2 — 取样时机 ;
t — 输送时间 ; 3 — 输送结束 。
1 — 开始输送 ;
图 7 取样时机
4 . 6 取样点位置
取样点位置的选择如下 。
a) 宜选择在水平管道上,取样点前后直管段长度要求至少分别为 10 倍和 5 倍的管径 。
b) 应在流动的 LNG输送管线中保持取样的代表性,不应在 LNG输送管线的死区取样 。应满足过冷度计算要求 。
c) 应在流体状态趋于平稳的位置取样,远离任何可能引起压力降的设备(比如孔板 、温度计弯头等),最小为管道直径 5 倍的距离 。
d) 宜选择取样管路短 、传输滞后时间短的位置 。
e) 宜选择取样设施便于安装和维护的位置 。
5 取样设施技术要求
5 . 1 取样探头
5 . 1 . 1 取样探头由手动阀 、自动阀 、气化器 、LNG取样管线及其绝热结构及必要的检测元件组成,见图 8 。一般为单向取样,当存在双向流工况时,也可设置为双向取样 。交接计量宜采用一用一备配置 。
9
GB/T 42864—2023
标引序号说明 :
1 — 管路接口法兰 ; 6 — 真空口 ;
2 — 手动阀 ; 7 — 真空泵 ;
3 —LNG取样管线 ; 8 — 气化器 ;
4 — 自动阀 ; 9 — 样气出口 。
5 — 真空套管 ;
图 8 取样探头示意图
5 . 1 . 2 取样探头应进行振动频率计算 , 且计算结果能够防止取样探头损坏 , 应抗流速冲击和腐蚀 , 且不易堵塞 。应用于高流速 、大尺寸输送管线的取样 , 可根据共振影响安装加强管保护 。
5 . 1 . 3 取样探头的设计压力应不低于取样点所在管线的设计压力 , 取样探头的孔径 、内部取样管线的尺寸应与气化器的气化能力相匹配 。
5 . 1 . 4 取样探头应插到直径 1/3~1/2 处 , 取样探头插入方位见图 9 :
。 。
a) 在水平管道上取样时 , 宜从上部插入(45 ~135 ) ;
b) 在垂直管道上取样时 , 从侧面插入 , 介质流向应自下至上 。
图 9 取样探头在水平管道插入方位
5 . 1 . 5 取样探头宜采用法兰连接形式 。
10
GB/T 42864—2023
5 . 1 . 6 为保证 LNG在进入气化器前不发生提前气化:
a) 从取样点到气化器之间的距离宜尽量短 、取样管线尺寸宜尽量小 , 并且不宜采用管道变径的连接方式 , 以避免产生节流效应 ;
b) 取样探头中的取样管线及阀门应采用安全 、有效 、可靠的绝热结构 , 且便于安装和维护 ;
c) 取样探头应符合 GB/T 20603—2006 中附录 A对过冷度的要求 ;
d) 应考虑取样探头中阀门漏热对过冷度计算结果的影响 ;
e) 应设置温度检测元件 , 宜设置压力检测元件 。
5 . 2 气化器
5 . 2 . 1 气化器应采用可靠 、稳定 、安全的换热方式 。交接计量宜一用一备配置 , 基本结构见图 10 。
标引序号说明 :
1 — 入口温度 、压力检测元件 ;
2 — 出 口温度 、压力 、流量检测元件 ;
3 — 气化器 ;
4 — 控温模块 ;
5 — 电气元件控制器 。
图 10 气化器结构示意图
5 . 2 . 2 气化器的结构设计应能使 LNG 中的 C2 及 C2 以上组分不残留在气化器中 。
5 . 2 . 3 气化器提供的热量应使 LNG经过气化和减压后不会产生凝析 , 气化器出 口气体温度宜控制在50 ℃以上 。
5 . 2 . 4 若取样流速可调节 , 气化器提供的热量也应可调节 , 满足对热量变化的需求 。
5 . 2 . 5 宜设置气化器温度检测和紧急关断设施 , 包括气化器入口 、气化器内部和出 口 的温度和压力检测仪表 。如设置了控制器 , 控制应采集仪表检测参数 , 并根据参数异常 , 具有 自 动关断 LNG 取样的功能 。
5 . 2 . 6 气化器的功率计算应考虑被测介质的所有特性 , 按照附录 A 给出的方法计算 , 并根据换热方式的不同考虑一定的设计余量 。
