探析高壓天然氣管道內(nèi)粉塵在線檢測(cè)方法

摘要：天然氣輸送是為了能夠更好地適應(yīng)管道減壓，因此其采用的是小孔節(jié)流的設(shè)計(jì)方式，這樣的設(shè)計(jì)可以更好地將管道內(nèi)的粉塵進(jìn)行有效的隔離，從而以此為基礎(chǔ)提出了天然氣管道內(nèi)粉塵檢測(cè)的新方法。通過對(duì)減壓裝置在減壓過程中粉塵濃度及顆粒分布的檢測(cè)和分析發(fā)現(xiàn)，充分證明了在線檢測(cè)方法的結(jié)果是準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：天然氣管道粉塵；在線檢測(cè)

0 引言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于管道內(nèi)粉塵的研究檢測(cè)技術(shù)，大多數(shù)都是以電容層成像技術(shù)對(duì)粉體輸送過程進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，從而準(zhǔn)確的檢測(cè)出粉塵的顆粒形狀及可視化程度。在我國(guó)，相關(guān)企業(yè)采用的都是靜壓零位等速的原理進(jìn)行管道內(nèi)粉塵檢測(cè)，利用天然氣過濾器進(jìn)出口對(duì)管道內(nèi)粉塵及粒度進(jìn)行檢測(cè)。如果管道內(nèi)粉塵濃度較低，使得對(duì)于管道內(nèi)粉塵濃度取樣時(shí)間增加，將會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)操作的安全隱患；同時(shí)由于離線檢測(cè)裝置所監(jiān)測(cè)的采集樣品必須要進(jìn)行后期分析才能得出相關(guān)數(shù)據(jù)，使得其并不能及時(shí)反映管道內(nèi)粉塵的實(shí)時(shí)變化情況。

1、檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的顆粒等動(dòng)采樣及激光顆粒在線測(cè)量，這是我國(guó)目前針對(duì)管道內(nèi)粉塵檢測(cè)的兩種方式。實(shí)現(xiàn)在線側(cè)臉是激光顆粒檢測(cè)的最大優(yōu)點(diǎn)，而其缺點(diǎn)是不便于對(duì)管道內(nèi)容易污染的玻璃視窗進(jìn)行檢測(cè)；而等動(dòng)采樣檢測(cè)法可準(zhǔn)確的測(cè)量管道內(nèi)的扥成濃度及粒度分布，但是其檢測(cè)步驟相對(duì)繁瑣。采樣入口氣流與采樣點(diǎn)氣體流速一致，利用測(cè)速管測(cè)定管道內(nèi)標(biāo)定位置的氣體速度，最后仿如采樣管進(jìn)行抽氣采樣，是等動(dòng)采樣測(cè)量的工作原理。為了盡量的簡(jiǎn)化相應(yīng)的測(cè)量步驟，在檢測(cè)時(shí)通過不斷調(diào)節(jié)流量，使采樣管內(nèi)外壓差為零，這樣就可認(rèn)為采樣管外流速與管道內(nèi)測(cè)點(diǎn)流速相等。通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，通過調(diào)節(jié)流量從而達(dá)到采樣嘴吸入速度與流速相等，以此實(shí)現(xiàn)等動(dòng)采樣。

2、在線檢測(cè)系統(tǒng)及工作流程

2.1檢測(cè)流程

高壓天然氣在線檢測(cè)管道內(nèi)粉塵具體流程如下圖所示，根據(jù)粉塵等動(dòng)取樣的理論含塵氣體取樣后從高壓管道中出來(lái)，在減壓裝置的作用下，一部分氣體會(huì)進(jìn)入到粉塵在線檢測(cè)儀經(jīng)過分析后的氣體會(huì)與減壓模式下的氣體共同流入空管道內(nèi)，減壓過程中要注意不能含有殘留顆粒物，在進(jìn)行粉塵在線檢測(cè)的過程中，粉塵粒度分布必須要滿足管道密封及防爆等一系列要求。

2.2檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造

粉塵的在線檢測(cè)系統(tǒng)具體包含以下幾部分：粉塵等動(dòng)采樣、粉塵粒子分析儀、減壓裝置及計(jì)量控制器等。其中（1）在粉塵的等動(dòng)采樣中，采樣嘴裝置是其關(guān)鍵部分，在采樣過程中采樣嘴選用的是補(bǔ)償式非動(dòng)壓的零位取樣嘴。采樣嘴具有3層管的獨(dú)特構(gòu)造并將取樣管分為內(nèi)外2部分，每一部分都能夠檢測(cè)采樣嘴及管道的壓力值。這種構(gòu)造是直接檢測(cè)采樣管的壓力，以防采樣過程中需要使用引壓管緩解壓力，大大提高了取樣的安全水平。（2）減壓裝置是根據(jù)節(jié)流原理設(shè)計(jì)而來(lái)的，是該檢測(cè)系統(tǒng)的重中之重，比較適用于高壓天然氣管道內(nèi)含塵氣體的減壓過程中。（3）粒子分析儀就是在米氏散射原理的基礎(chǔ)上，采用Welas氣溶膠粒徑普儀，其具體量程為0.18-40.00微米，工作壓力值為1兆帕斯卡，同時(shí)還配有特殊的防爆傳感器裝置。（4）在整個(gè)粉塵在線檢測(cè)的過程中，通過計(jì)量系統(tǒng)對(duì)壓力及流量等相關(guān)的參數(shù)值進(jìn)行計(jì)量并做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

3、在線檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及有效性驗(yàn)證

3.1檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

在粒子分析儀過程中，其壓力狀態(tài)要求為常壓或低壓狀態(tài)，因此在高壓狀態(tài)下進(jìn)行在線的粉塵檢測(cè)就必須要對(duì)相應(yīng)的含塵氣體降壓使其達(dá)到常壓或低壓狀態(tài)。據(jù)相關(guān)研究表明，在常規(guī)的降壓調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行降壓時(shí)，管道內(nèi)的粉塵量損耗比較高，在檢測(cè)過程中就會(huì)出現(xiàn)很大誤差；高壓粉塵在絕熱膨脹的臨屆狀態(tài)中減壓效果比較明顯。天然氣管道在高壓狀態(tài)中，其最高壓力值可達(dá)12兆帕斯卡，其粉塵的濃度范圍為0.01-100毫克每立方米，一般情況下粉塵的粒徑都高于1微米，中位的粒徑可達(dá)3.2微米?，F(xiàn)階段比如METONE公司研發(fā)生產(chǎn)的減壓設(shè)備裝置，大部分都是適用于粉塵濃度比較低，粒徑小于2微米的狀態(tài)，當(dāng)粒徑高于1微米時(shí)，粉塵的損耗量就會(huì)大大提高。

3.2在線檢測(cè)有效性驗(yàn)證

在線檢測(cè)方法是否有效可行，就要進(jìn)行科學(xué)合理的驗(yàn)證。利用精度值為0.2微米的不銹鋼過濾筒，在氣溶膠粒徑譜儀中對(duì)引出的天然氣粉塵進(jìn)行取樣，并采用傳統(tǒng)的稱重法測(cè)量粉塵的濃度值。在這種情況下，粉塵的離線與在線檢測(cè)的條件要求是一致的。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在傳統(tǒng)的稱重法獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，確定粉塵在線檢測(cè)的結(jié)果。下圖所示為在線與離線狀態(tài)下粉塵檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比圖，可以看出在線檢測(cè)狀態(tài)下，粉塵的濃度平均值為24.36毫克每立方米，而離線狀態(tài)下則為24.51，差異值僅為0.6%。因?yàn)榉蛛x器出口的粉塵濃度值偏低，在離線狀態(tài)中完成取樣要耗費(fèi)2h，但是在線取樣僅僅需要2分鐘，這就有效地降低了現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)間，有效預(yù)防安全隱患，對(duì)管道內(nèi)的粉塵變化情況能夠及時(shí)準(zhǔn)確的反映。

4、結(jié) 論

（1）粉塵的在線檢測(cè)手段可以快速準(zhǔn)確地完成相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測(cè)，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)間，提高了粉塵檢測(cè)過程的安全效率，對(duì)天然氣管道內(nèi)含塵濃度及粒度變化情況能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地反饋。（2）在等動(dòng)取樣的過程中直接進(jìn)行檢測(cè)，有效地避免了離線狀態(tài)中通過濾筒取樣的環(huán)節(jié)，大大降低了粉塵分散情況下粒度變化引起的測(cè)量誤差。（3）采用粉塵在線檢測(cè)形式，檢測(cè)高壓狀態(tài)下天然氣管道內(nèi)粉塵過濾設(shè)備進(jìn)出口的含塵量，從而對(duì)正確評(píng)估高壓狀態(tài)下過濾設(shè)備的工作效率。

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作者簡(jiǎn)介：陳波 工作單位：懷遠(yuǎn)縣海特燃?xì)庥邢薰?/p>