摘要  新版IS0 15403-1-2006和IS0／TR l5403-2-2006对车用压缩天然气(CNG)的质量要求和质量规范作了全面修订。为此，参照新版ISO文件的规定，通过对标准制订原则、标准适用范围、CNG中的水露点指标、潜在的腐蚀性化合物指标、液态重烃含量指标、油分含量指标的分析与比较，对GB l8047-2000《车用压缩天然气》的修订提出了以下建议：①制订CNG质量指标首先应考虑社会效益；②应说明此标准的适用对象是包括加气站设计、操作人员在内的整个CNGV产业的有关人员，同时还要说明制订质量指标的3个主要目的；③将水含量(而不是水露点)指标修订为“在最高操作压力为25 MPa，环境温度不低于-l3℃的工况下，CNG中的水含量应低于30 mg／m³”，并按GB／T 22634-2008规定的方法来关联天然气水含量与水露点之间的关系；④将硫化氢含量指标修订为不大于6 mg／m³；⑤对GB l8047-2000中5．2的表述改为“在可能出现的最低温度下，压缩天然气中的液态烃含量应不大于l％(摩尔分数)”，并考虑按“天然气中潜在烃含量测定”(IS0 6570-2004)的规定进行测定；⑥对CNG中油分含量指标加以说明，尽快建立天然气中油分的检测方法，并在加气站深度脱水装置与贮气钢瓶之间设置取样点。

关键词  CNG CNGV ISO 15403-1-2006   IS0／TR l5403-2-2006   GB l8047-2000修订  建议

近年来，天然气汽车(CNGV)已成为举世瞩目的新兴产业。同时，以天然气为燃料的热电联供系统和使用燃气发动机的压缩机站都得以迅速发展，因此，作为内燃发动机燃料的天然气质量指标受到了普遍重视。鉴于此，国际标准化组织天然气技术委员会(IS0／TC l93)于2006年发布了新版国际标准“天然气——作为车用压缩燃料的质量要求”(ISO 15403-1-2006)和技术报告“天然气——作为车用压缩燃料的质量规范”(IS0／TR l5403-2-2006)，同时宣布撤销“天然气——作为车用压缩燃料的质量要求”(ISO 15403-2000)。

新版IS0 15403-1-2006对CNG燃料的技术要求分为3个部分：气体组成要求、燃烧性质要求和驾驶性能要求。除对驾驶性能要求仅提出“必须避免在CNGV燃料系统中形成液相水”外，对其他2个方面的要求均作了诸多修订。为此，笔者拟根据ISO新发布的这2个文件，谈一下对修订GB l8047-2000有关天然气气质组成要求(指标)的认识。

1 基本原则

在全国天然气标准化技术委员会(SAC／TC 244)已发布的30多项国家标准中，GB l7820-1999和GB18047-2000是仅有的2项强制性标准，故首先有必要讨论一下将这2项标准规定为强制性标准的原因^[1]。

天然气作为新兴的清洁能源，不仅与国民经济的发展密切相关，也与千家万户的生活息息相关，因而天然气是一种特殊商品。同时，天然气本身又是一种组成复杂的气体混合物，无法根据其用途来规定有用组分的含量，只能对其中的有害物质和杂质组分严加控制^[2-3]。

当前世界各国在制订商品天然气气质标准时，通常必须考虑的基本原则有3条：环境保护、安全卫生和经济效益。对于GB l8047-2000而言，除高位发热量外的其他5项指标皆属于环境保护和安全卫生范畴(HSE)的指标，它们是此标准作为强制性国家标准的关键所在。作为商品的压缩天然气，其质量指标首先应考虑的是社会效益，其次才是经济效益，没有前者就谈不上后者。这也是当前世界各国制订涉及HSE管理产品质量标准的基本原则，CNGV这样风险甚高的产业在制、修订气质标准时，更有必要重申这条基本原则^[4]。

2 标准的范围

GB l8047-2000第1章所规定的范围过于简单，并没有完全阐明该标应涉及的一系列基本理念与适用范围。例如，在新版ISO 15403-1-2006中至少阐明了以下重要信息：

1)就应用此标准的人员而论，该标准并非仅向加气站的设计、操作人员提供有关压缩天然气燃料的信息，它也同样向CNGV的生产厂商、操作者及CNGV产业的(包括管理机构在内的)其他相关人员提供成功开发和操作CNGV过程中有关燃料的信息。

2)就该标准适用的设备而论，不仅仅是车载的储气瓶，还应包括加气过程中所有与燃料天然气接触的设备，以及CNG在使用过程中从储气瓶出口阀流出至发动机点火过程中所有与燃料天然气接触的零部件。因此，GB l8047-2000所规定的指标与针对(民用)商品天然气的GB l7820-1999并无必然联系，必须以各自产业的安全运行为出发点来考虑问题。

3)ISO 15403-1-2006明确指出，制订此国际标准的主要目的有3个：①为CNGV及其相关设备的安全运行提供保障；②为CNGV燃料系统的所有零部件不受燃料中腐蚀性物质、有毒物质和其他固体或液体杂质的影响提供保障；③为CNGV在所有气候与驾驶条件下均具有良好的运行性能提供保障。

3 水含量(水露点)

GB l8047-2000对此项指标的规定为：在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃时，水露点应比最低气温低5℃。此指标是根据ISO 15403-2000的规定提出的，也是合理的。但规定的指标太过具体，没有考虑到中国地域辽阔，南北方之间的环境温度相差甚远。

新版ISO 15403-1-2006中不再规定具体的水露点指标，仅指出：“非常低的水露点是压缩天然气(CNG)唯一的、最重要的安全要求”，并规定“在加气站出口处CNG的水露点应充分地低于加气站及所有汽车将运行环境的最低温度”。

同时，在新版ISO／TR l5403-2-2006的附录E中列出了如图l所示的不同压力和温度下天然气中的饱和含水量，此图是根据“天然气水含量与水露点之间的关联”(GB／T 22634-2008、ISO 18453-2004)制作的。图1表明：天然气中含水量小于30 mg／m³时，在25 MPa高压下，其水露点低于-l3℃。这对于中国大部分地区均适用。

综上所述，从新版ISO 15403-1-2006及其技术报告(ISO／TR l5403-2-2006)对水含量(水露点)的规定中可归纳出如下认识：

1)加气站的经营者可以按当地的具体情况自行确定最低环境温度，并据此确定相应的CNG水露点指标及脱水工艺方法。

2)根据图l所示数据，建议将水含量(而不是水露点)指标修订为“在最高操作压力为25 MPa，环境温度不低于-13℃的工况下，CNG中的水含量应低于30mg／m³’，并使用测定水含量的方法来确认CNG是否达到深度脱水的要求。

3)不言而喻，诸如GB／T l7283-1998规定的冷却镜面法之类的水露点检验方法不再使用，更不能作为检验水含量(水露点)指标的仲裁方法；新版ISO／TR l54030202006建议按ISO l8453-2004规定的方法来关联天然气水含量与水露点之间的关系。

4 潜在的腐蚀性化合物

新版ISO 15403-1-2006关于组成性质一节中，提出了“潜在的腐蚀性化合物”这个概念，此类化合物总共列举了7种：H₂S、有机硫化合物(以硫计的总硫含量)、硫醇、C0₂、游离O₂、乙二醇(甲醇)(水合物抑制剂)。并认为在加气站的工况条件下不需要加注水合物抑制剂，故不考虑乙二醇和甲醇。从新版ISO 15403-1-2006和IS0／TR l5403-2-2006对其他5种潜在的腐蚀性化合物的表述及其推荐的控制指标来分析，可以归纳出如下认识：

1)所谓“潜在的”含义是“在没有液相水存在的条件下，这些化合物均无腐蚀性”。因而新版ISO／TR 15403-2-2006制订CNV质量控制指标的基本前提是：必须深度脱水以防止CNG在加气过程及使用过程中形成液相水。

2)除非使用不锈钢材料，否则此类化合物的存在将可能导致加气站及CNGV所有高压贮气钢瓶、管道、阀门、调节器和喷射器产生腐蚀；如果有液相水存在，任何量的此类化合物均将增加对金属材料的腐蚀。为防止脱水装置一旦失效而形成液相水，新版ISO／TR l5403-2-2006建议对此类化合物规定限值(指标)。

3)目前全球范围内所积累的T业运行数据尚不足以制订CNG质量指标的ISO标准，故以技术报告(TR)形式推荐这些限值数据(参见表1)，且这些数据大多参照德国国家技术规范(DVWM)260／l中第2族民用天然气的指标提出。

4)全球范同内天然气的组成千变万化，即使同一个国家内的天然气组成也可能相去甚远，故试图通过处理装置达到上述限值要求是很困难、也很费钱的。但另一方面也说明，应利用进入城镇的民用天然气为原料气，再进一步处理并加工成CNG。

5)表1所示数据表明，当以民用天然气作为加工CNG的原料气时，通常在加气站内可以不再对原料气中的腐蚀性化合物作进一步处理。同时，2012年9月1日实施的新版GB l7820-2012中对一类天然气(除硫醇外)的所有指标已经基本达到新版ISO／TR 15403-2-2006的要求，只是在使用二类天然气作为民用气的地区，建议仍在加气站内设置一个固体脱硫剂处理装置。

5 液态重烃含量

由于调峰等原因可能在民用天然气中带人较多量的丙烷、丁烷，它们在供气管网中处于气态，但在CNG的工况下可能形成液态重烃。从安全角度考虑，CNG中的液态重烃会导致压缩机损坏、橡胶元件失效，从而影响汽车的安全运行。

根据“压缩天然气汽车燃料推荐做法”(SAEJ1616-1994)的规定，新版ISO 15403-1-2006推荐在可能达到的最低环境温度和最高操作(或储存)压力下，CNG中冷凝液态烃的总量应不超过1％(摩尔分数)。压力在6 000～10 000 kPa范围内要求冷凝液态烃总量不超过l％时，不同温度下CNG中相应的最大丙烷和丁烷含量分别如图2、3所示。

综上所述，建议对GB l8047-2000的5．2进行修订，将其表述改为“在可能出现的最低温度下，压缩天然气中的液态烃含量应不大于l％(摩尔分数)”，并考虑按“天然气中潜在烃含量测定”(ISO 65702004)的规定进行测定。

6 油分含量

在欧美进行的大量试验表明，由加气站压缩机带入CNG中的少量油分对燃料系统具有润滑作用，但带入的油分量过多则是有害的，因为大量油分会堵塞燃料系统的部件，并逐渐积累在CNG钢瓶中。

新版ISO／TR l5403-2-2006根据西班牙OEM燃气公司的经验，建议将油分含量控制在70～200 g／m³的范围内，并建议加气站操作人员应注意压缩机润滑油的使用，发现任何用量的增加均要检查原因。

国内的加气站也常有CNG中油分含量过多的现象出现，故建议在修订GB l8047-2000时应对此项指标加以说明。由于当前没有合适的油分测定方法，更不可能进行在线测定，因而建议尽快建立天然气中油分的检测方法，并在加气站深度脱水装置与贮气钢瓶之间设置取样点。笔者认为，近期文献报道的以紫外分光光度法测定天然气中油含量的方法颇具参考价值^[5]。

7 结论与建议

1)制订CNG质量指标首先应考虑的是社会效益，其次才是经济效益，没有前者就谈不上后者。这也是当前世界各国制订涉及HSE管理的产品质量标准的基本原则，因而近年来商品天然气中有关硫化氢、总硫和水露点(水含量)指标的总体发展态势是日趋严格。

2)城市燃气和CNG车用燃料是两种完全不同的产业，故其气质指标也是根据产业各自的特点而定，两者并无必然的联系。鉴于此，修订时建议在第一章(范围)增加2个内容：①应说明此标准适用的对象是包括加气站设计、操作人员在内的整个CNGV产业的有关人员；②应说明制订质量指标的3个主要目的。

3)建议将水含量(而不是水露点)指标修订为“在最高操作压力为25 MPa，环境温度不低于-13℃的工况下，CNG中的水含量应低于30 mg／m³，并建议按GB／T 22634-2008规定的的方法来关联天然气水含量与水露点之间的关系。

4)建议将硫化氢含量指标修订为不大于6 mg／m³，这对于川渝以外地区均不存在问题，而在四川、重庆等尚未供应一类气的地区则仍需要在加气站内建设固体法脱硫装置，建此装置后就很容易达到上述指标。

5)建议对GB l8047-2000的5．2进行修订，将其表述改为“在可能出现的最低温度下，压缩天然气中的液态烃含量应不大于l％(摩尔分数)”，并考虑按“天然气巾潜在烃含量测定”(ISO 6570-2004)的规定进行测定。

6)国内加气站常有CNG中油分含量过多的现象出现，故建议在修订GB l8047-2000时应对此项指标加以说明，建议尽快建立天然气中油分的检测方法，并在加气站深度脱水装置与贮气钢瓶之间设置取样点。

参考文献

[1] 陈赓良．对修订GB l8047的认识[J]．石油与天然气化工，2010，39(4)：344-349．

[2] 陈赓良．对天然气分析中测量不确定度评定的认识[J]．天然气工业，2012，32(5)：70-73．

[3] 陈赓良．对商品天然气烃露点指标的认识[J]．天然气工业，2009，29(4)：l25-128．

[4] 常宏岗．天然气气质管理与能量计量EM]．北京：石油工业出版社，2008．

[5] 徐梅，邹林虎．天然气中油含量的测定[J]．川化，2011(4)：40-41．

本文作者：陈赓良

作者单位：中国石油西南油气田公司天然气研究院