⛽ 天然气及其他气体燃料的高位发热量、低位发热量、密度、相对密度和沃泊指数——由摩尔分数组成计算；PN-EN ISO 6976:2016-11

石油化工 PN-EN ISO 6976

概述

标准内容。PN-EN ISO 6976:2016-11（波兰语版）的PKN目录卡范围，主体部分全文（我方译文）：“本文件给出了在已知以摩尔分数表示的气体组成时，计算天然气、天然气替代品和其他气体燃料的低位发热量、高位发热量、密度、相对密度、高位沃泊指数和低位沃泊指数的方法。这些方法给出了在常用参比条件下计算气体混合物性质的途径。按定义，摩尔分数之和为一。关于通过色谱分析满足这一要求的指导见ISO 6974-1和ISO 6974-2。计算方法需要纯组分的各种物理性质值；这些值及其相关不确定度列于表中，并注明了来源。给出了估计所计算性质的标准不确定度的方法。基于以摩尔分数、质量分数或体积分数表示的组成计算性质值的方法，适用于任何通常处于气相的天然气、天然气替代品或其他可燃燃料，但对于基于以体积分数表示的组成的性质，该方法仅限于参比条件下压缩因子大于0.9的混合物。附录D给出了推荐计算方法的计算示例。”目录卡接着引述了标准范围的注1–5：术语的同义词（例如“heating value”即“calorific value”，“Wobbe number”即“Wobbe index”），组成没有明确的限值（间接限值由压缩因子大于0.9的条件确定），通常按干气计算，水蒸气的影响另行考虑（ISO/TR 29922），碳原子数为7及以上的烃类异构体归入“正”构体，以及伪组分（例如C6+或C7+组，还有“spectator water”和不可燃的硫化氢，其燃烧焓取为零）。方法内容我们参阅ISO 6976:2016的试读片段，从封面至第8.1条，含目次。

依据ISO 6976:2016文本（前言、引言、第1章至第8.1条）。本标准由ISO/TC 193“天然气”的SC 1分委员会“天然气分析”编制；第三版（2016-08-15）取代第二版（ISO 6976:1995）。引言：各方之间交接天然气时，既需要气体的数量，也需要气体的质量；按2016版计算的数值与按1995版计算的数值只有很小的差别，但实施有成本（须更新仪器软件），会使记录和结算的能量略有变化，而且若不加审慎地实施——例如在输气系统入口实施而在出口不实施——可能造成代价高昂的结算不平衡；还必须考虑商业、合同、监管和法律义务，因此宜进行影响评估并商定实施日期。引用文件（2）：ISO 6974-1和ISO 6974-2（由气相色谱得出的组成及其不确定度）以及ISO 14912:2003（气体混合物组成数据的换算）。定义（3）：高位发热量——规定量的气体在恒定压力p1下于氧气中完全燃烧，所有产物恢复到反应物温度t1、水冷凝时释放的热量；低位发热量——同上，但所有产物均为气态；相对密度——气体密度除以相同条件下参比组成的干空气密度（按理想或真实状态）；高位和低位沃泊指数——以体积为基准的高位或低位发热量除以相对密度的平方根，单说“沃泊指数”时习惯上指高位沃泊指数；压缩因子——实际体积除以由理想气体方程计算的体积；燃烧参比条件（t1, p1）与体积计量参比条件（t2, p2）不必相同，世界上使用多种参比条件组合；15.55 °C即60 °F，101.325 kPa取为等于14.696 psi。原理（5）：以摩尔为基准的混合物高位发热量，是各组分的表列理想气体值按其摩尔分数加权之和；由此计算低位发热量以及以质量和体积为基准的数值；密度和相对密度——由按摩尔分数加权的平均摩尔质量计算；对于真实气体采用体积修正（压缩因子），焓修正被认为小到可以忽略（ISO/TR 29922），因此以摩尔和质量为基准的真实气体值取为等于理想气体值；不确定度按GUM计算，考虑摩尔分数之间以及组分摩尔质量之间的相关性（公式见附录B）；数据表在第12章，辅助数据在附录A，示例在附录D。燃烧焓（6.1）给出了t1 = 25 °C、20 °C、15.55 °C（60 °F）、15 °C（59 °F）和0 °C下的数值。压缩因子（6.2）对所有以体积为基准的数值以及密度、相对密度和沃泊指数都是必需的，用表2中的求和因子按公式(1)计算，适用于90 < p2/kPa < 110、p0 = 101.325 kPa；该公式对纯氢、氦和氖（Z > 1）以及在计量条件下不是气体的组分得不出可接受的值。公式（7.1–8.1）：以摩尔为基准的高位发热量(Hc)G = Σ xj·[(Hc)G°]j；低位发热量(Hc)N = (Hc)G − Σ xj·(bj/2)·L°(t1)，其中bj为组分分子中的氢原子数，L°(t1)为水的标准汽化焓；以质量为基准的高位发热量——摩尔值除以混合物的摩尔质量M = Σ xj·Mj。

状态（截至2026年10月8日）。PN-EN ISO 6976:2016-11的PKN目录卡——波兰语版（发布2019年6月3日，64页）和英语版（发布2016年11月8日，70页），均无撤销标记：标题“天然气——由组成计算发热量、密度、相对密度和沃泊指数”（我方译文），价格组V，机械和工程部门，KT 277/PK 1气体燃料测量和质量评定技术委员会，“引入：EN ISO 6976:2016 [IDT]，ISO 6976:2016 [IDT]”，“取代：PN-EN ISO 6976:2008——波兰语版”，ICS 75.060。PN-EN ISO 6976:2008（波兰语版，发布2008年1月28日）曾引入EN ISO 6976:2005，即带勘误Cor 1:1997、Cor 2:1997和Cor 3:1999的ISO 6976:1995，标有“已撤销，被PN-EN ISO 6976:2016-11——英语版取代”，撤销日期为2016年11月8日。PKN检索，检索词“ISO 6976”（2026年10月8日）：6条，均为该编号；只有2016版的两个版本现行，已撤销的是PN-ISO 6976:2003、PN-EN ISO 6976:2008以及PN-EN ISO 6976:2005的两个版本。evs.ee目录：ISO 6976:2016自2016年8月4日起生效，历史版本为带勘误的ISO 6976:1995。

实验室数量及引用形式（认可范围数据库副本和现行PCA文件，2026年10月8日读取）。在数据库副本中，该编号出现在9家实验室的27条记录中；在现行PCA文件中（版本日期2024年12月2日至2026年10月1日），在同样这些实验室中出现24次；这些条目均未被暂停（AB 484自2026年7月30日起部分范围暂停，但不涉及这些条目）。书写形式：“PN-EN ISO 6976:2016-11”——8家实验室（AB 081、AB 278、AB 300、AB 484、AB 511、AB 1220、AB 1228、AB 1780）；AB 041——一个条目为“PN-EN ISO 6976:2008”，即以ISO 6976:1995为基础的已撤销版本，另有两个条目为不带年份的“PN-EN ISO 6976”。“实验室”标签页（检索词“PN-EN ISO 6976”）显示8家实验室和22条记录；不显示AB 1220，因为其在数据库中的写法以自有程序编号“PB/02 wyd. 17 z 01.07.2024”开头（在PCA文件中，该程序涉及组成测定，而本标准涉及高位发热量和低位发热量）。该检索词不会带出其他编号的标准。

实验室检测内容（PCA文件）。所有量值均为“由计算得出”，基于组成：低位发热量——全部实验室；高位发热量——除AB 484以外的全部实验室；密度——AB 041、AB 081、AB 278、AB 300、AB 484、AB 511、AB 1228；相对密度——AB 041、AB 278、AB 300、AB 511、AB 1228、AB 1780；沃泊指数——AB 041、AB 278和AB 1228（高位和低位）、AB 300、AB 511、AB 1780。对象：天然气（AB 041、AB 278、AB 484、AB 511、AB 1220、AB 1228、AB 1780）、气体混合物（AB 041、AB 278、AB 1228）、炼厂气和沼气（AB 041）、焦炉煤气（AB 081、AB 300、AB 1220）、富余煤气、能源用气和矿井瓦斯以及沼气（AB 300）、工艺过程气体——后氧化气体和烃类气体——以及燃料气（AB 484）、转炉煤气、高炉煤气和混合煤气（AB 1220）。实验室按其他文件以气相色谱法（TCD和FID检测器）测定气体组成——例如PN-EN ISO 6974-1（AB 511）、PN-EN 27941和ASTM D 1946（AB 484）或自有程序。

容易得到表面正确结果之处。第一——参比条件：不注明燃烧温度t1以及体积计量温度和压力t2、p2的数值是含糊的；标准给出了五种燃烧温度的表格，而体积计量条件不必与燃烧条件相同。第二——以体积为基准：每立方米的数值、密度、相对密度和沃泊指数需要进行压缩因子修正；以体积为基准仅限于参比条件下压缩因子大于0.9的混合物，公式(1)适用于90–110 kPa的压力。PKN目录卡对范围的描述在此处说的是“以体积分数表示的组成”，而ISO 6976:2016文本说的是以体积为基准的性质（“properties on the volume basis”）；输入的组成总是以摩尔分数表示。第三——干气：通常计算干气的性质，水蒸气的影响另行考虑（注3，ISO/TR 29922）。第四——组成：按定义，摩尔分数之和为一（指导见ISO 6974-1和ISO 6974-2），C6+或C7+之类的伪组分由使用者根据应用自行确定，组成的不确定度会传递到结果的不确定度中（第11章）。第五——版本：AB 041在一个条目中引用PN-EN ISO 6976:2008，即ISO 6976:1995；据2016版引言，结果差别很小，但这一变化影响能量结算，需要商定实施。第六——工业气体：范围涵盖组成已知的“其他气体燃料”，并且没有规定明确的组成限值（注2），因此焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气都在这一表述之内；标准的表格是否涵盖其全部组分，从所读片段中看不出。

我们不提供的内容。我们没有第8.2–12章和各附录：以质量为基准的低位发热量的公式，以体积为基准、密度、相对密度和沃泊指数的公式（第9–10章），不确定度的估计方法——分析法、一般法和后备法（第11章），纯组分数据表（第12章），辅助常数、不确定度公式和计算示例（附录A–D）。表中的数值我们不提供。

方法原理

由以摩尔分数表示的气体组成（通常来自色谱分析）计算混合物的高位发热量，即纯组分表列值按其摩尔分数加权之和，再由此在选定的参比条件下计算低位发热量、以质量和体积为基准的数值、密度、相对密度以及高位和低位沃泊指数；以体积为基准时采用混合物的压缩因子（ISO 6976:2016，第5–8章）。标准还给出了按GUM估计结果不确定度的方法。标准本身不测量任何东西——它根据组成分析的结果进行计算。

应用领域

• 天然气——由计算得出的高位发热量、低位发热量、密度和沃泊指数；现行认可范围中有9家实验室
• 沼气、炼厂气和气体混合物（AB 041）
• 工业气体——焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气、富余煤气、矿井瓦斯和工艺气体（AB 081、AB 300、AB 484、AB 1220）
• 交接气体的能量结算——在约定的参比条件下给出数值及其不确定度

关键参数

标准

标准编号

PN-EN ISO 6976:2016-11 (wersja polska i wersja angielska; wprowadza EN ISO 6976:2016 [IDT] i ISO 6976:2016 [IDT])

标准名称（波兰语）

Gaz ziemny — Obliczanie wartości kalorycznych, gęstości, gęstości względnej i liczby Wobbego na podstawie składu

标准名称（英语）

Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe indices from composition

分步操作程序

1. 气体组成

   确定以摩尔分数表示、其和为一的组成（通常用气相色谱法；指导见ISO 6974-1和ISO 6974-2）；根据应用定义伪组分，例如C6+（范围，注4–5）。

2. 参比条件

   确定燃烧温度t1（25、20、15.55、15或0 °C）以及体积计量温度和压力t2、p2（3.11–3.12，6.1）。

3. 以摩尔为基准的数值

   混合物高位发热量 = Σ xj·[(Hc)G°]j；低位发热量 = 高位发热量 − Σ xj·(bj/2)·L°(t1)（7.1–7.2）。

4. 以质量和体积为基准

   以质量为基准：除以混合物的摩尔质量M = Σ xj·Mj（8.1）；以体积为基准、密度、相对密度和沃泊指数——按公式(1)进行压缩因子修正，仅在Z > 0.9时适用（6.2）；第9–10章的公式我们不提供。

5. 不确定度

   按第11章和附录B估计不确定度，考虑摩尔分数之间的相关性（第5章）；公式我们不提供。

6. 结果

   给出数值，并注明参比条件和标准版本；结果表示规则（11.5）我们不提供。

所需设备与仪器

职业健康与安全

• 方法本身是计算；危险涉及可燃气体的取样和分析——按这些活动的文件和指导书进行
• 技术提示：不注明参比条件的结果是含糊的；以体积为基准仅适用于Z > 0.9的混合物；版本从1995版改为2016版对结果影响很小，但会影响能量结算

常见问题