加臭工藝在城市燃?xì)庵械膽?yīng)用與改進

彭峻峰 謝瑜

四川川港燃?xì)庥邢挢?zé)任公司

安全供應(yīng)和清潔使用燃?xì)馐侨藗冋Ｉ畹挠辛ΡＵ希鋵ι鐣徒?jīng)濟的發(fā)展有著十分重要的意義。在西南地區(qū)居民使用的燃?xì)忸愋椭?，天然氣占主?dǎo)地位。在輸送或使用天然氣過程中，一旦泄漏達到爆炸極限后極易發(fā)生燃燒爆炸事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，屬于重點管控環(huán)節(jié)。而在天然氣中加入臭味劑后，即使有微量的泄漏也容易被發(fā)現(xiàn)，從而找出漏點，消除安全隱患，同時控制輸差，降低損失。對目前西南片區(qū)現(xiàn)狀而言，不僅要考慮采取什么樣的加注工藝，加注量如何有效控制，以便盡可能降低天然氣中含硫化合物的濃度，減少對環(huán)境的影響，保證使用安全，同時還需進一步深入思考節(jié)約生產(chǎn)成本的問題。

1 加臭工藝現(xiàn)狀

1.1 工藝原理

將罐裝儲存的加臭劑采用機械泵定頻加壓，以高于管道輸送壓力的泵注壓力連續(xù)注入管道中，與天然氣進行混合，由天然氣氣流自然攜帶至下游各個用氣點，達到供氣管道、用氣設(shè)備任何一個點位出現(xiàn)泄漏都能及時被嗅覺發(fā)現(xiàn)的目的[1]。

1.2 工藝流程

加臭裝置主要包括儲罐、柱塞泵、加注管路、注入器等。具體加注流程為：儲罐藥劑被吸出—加注泵升壓—加注管線—燃?xì)夤艿纼?nèi)與燃?xì)饣旌稀芫W(wǎng)—各用氣點[2]。工藝流程如圖1所示。

1.3 加注量的確定

西南地區(qū)使用的天然氣是凈化氣，屬于無毒燃?xì)?，與有毒燃?xì)獾募幼?biāo)準(zhǔn)不同，泄漏到空氣中的濃度要求也不一樣。通常的做法是在理論計算的基礎(chǔ)上，采用1.2節(jié)加注工藝定頻定量加注。

加臭量按照公式(1)進行計算[3]：

(1)

式中：Q0為理論加注量，mg/m3；Ld為嗅覺感知體積分?jǐn)?shù)，10-9；ρv為臭氣蒸汽密度，kg/m3；Ls為燃?xì)獗ㄏ孪蓿?；b為燃?xì)饧映魟┑募兌龋?。

達州市城區(qū)和南充市民用氣加臭量分別見表1和表2。

表1 達州市城區(qū)民用氣加臭記錄Table 1 Odorization records of city gas in Dazhou工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)13.51021020223.81019519334.21017317044.51016215954.81015214765.010149140

2 存在的主要問題

由加注情況看出，加注工藝與工況不相適應(yīng)，未充分考慮到氣量的適時變化對濃度的影響，也未考慮外輸管道長度及管道清潔情況對濃度的影響[4]，總體加注量偏高，后端采用取樣氣組分分析法分析，加臭劑濃度超高，含硫化合物濃度偏高，且無法有效控制，對大氣環(huán)境影響大，不但不滿足GB 17820-2012《天然氣》相關(guān)清潔生產(chǎn)的要求，也對生產(chǎn)成本造成極大浪費。

表2 南充市民用氣加臭記錄Table 2 Odorization records of city gas in Nanchong工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)118401661622194015515032040150146422401351325214014113562340130124

3 改進措施

3.1 修正加注量

考慮管道長度、管道清潔程度及季節(jié)變化對加臭濃度的影響，可在理論計算的基礎(chǔ)上，根據(jù)式(2)對加注量進行修正[1]：

(2)

式中：Q為實際加注量，mg/m3；K1為經(jīng)驗系數(shù)，一般取10；K2為修正系數(shù)，與環(huán)境溫度有關(guān)，取值范圍1.0～2.5；K3為修正系數(shù)，與管道的新舊程度有關(guān)，取值范圍1.0～2.0；a為臭劑損失修正值，取值范圍75%～85%。

3.2 將定頻加注調(diào)整為按氣量適時加注

采集臭劑加注點天然氣流量數(shù)據(jù)和末端臭劑監(jiān)測濃度，將流量數(shù)據(jù)和末端監(jiān)測濃度導(dǎo)入遠程終端控制系統(tǒng)(remote terminal unit，以下簡稱RTU)，RTU通過計算后對控制器發(fā)出動作命令，由控制器對加注泵泵注頻率進行時時控制，從而達到精準(zhǔn)控制降低加注量的目的。自動控制加注量工藝流程見圖2。

綜合考慮濃度影響因素后，通過流量數(shù)據(jù)和末端濃度數(shù)據(jù)實現(xiàn)對泵注量的時時調(diào)整，對達州市城區(qū)和南充市民用氣加臭的加注量進行修正，再次采用取樣氣組分分析法進行分析檢測，效果明顯。具體情況見表3和表4。

表3 達州市城區(qū)民用氣加臭記錄Table 3 Odorization records of city gas in Dazhou工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)13.51.28.58.423.81.49.08.934.21.58.88.644.51.68.68.454.81.89.19.165.01.99.09.1

表4 南充市民用氣加臭記錄Table 4 Odorization records of city gas in Nanchong工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)1185.98.28.12196.48.48.53207.49.38.94227.68.68.85217.08.48.66238.18.88.9

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

兩個城市共計有燃?xì)馀錃庹?個，工藝改進僅需要在配氣站增加控制器，將RTU控制功能在原來的基礎(chǔ)上進行擴容。經(jīng)測算，兩個城市的加注工藝改進投入共計12萬元。經(jīng)統(tǒng)計，相比改進前，改進后每個配氣站每年節(jié)約臭劑量約為600 kg，兩個城市共計降低臭劑消耗量2500 kg，忽略人工成本的情況下，折算節(jié)約臭劑費用20萬元。

綜合分析，改進后一年內(nèi)，除能夠收回改進投入外，還能減少生產(chǎn)成本投入8萬元。

4.2 社會效益

改進后，不但減少了臭劑的加注量，也相應(yīng)減少了排放量，從而降低了對大氣環(huán)境的影響，更加符合國家有關(guān)清潔生產(chǎn)的要求。改進措施的實施能夠滿足燃?xì)庑孤┖蠹皶r被發(fā)現(xiàn)，為應(yīng)急處置工作提供了前置條件，大大降低了因燃?xì)庑孤┰斐砂踩鹿实母怕省?/p>

5 結(jié) 論

(1) 燃?xì)庠诒惠斔偷礁鱾€居民用氣點之前，必須經(jīng)過臭化處理，提高泄漏的發(fā)現(xiàn)率，是降低因燃?xì)庑孤┰斐砂踩鹿实挠行Х绞健?/p>

(2) 城市燃?xì)饧映魟┘幼⒘康拇_定必須在考慮氣體流量、管道運行情況、環(huán)境溫度變化等影響因素下，將理論與實際相結(jié)合進行合理確定。

(3) 將氣體流量參數(shù)與泵注量進行自動聯(lián)鎖控制，依據(jù)氣體流量變化可以實現(xiàn)對加臭泵的泵注頻率的優(yōu)化調(diào)整，達到精細(xì)化加注管理、減少加注量和臭劑費用投入的目的。

(4) 通過改進工藝，不但減少了臭劑的加注量，也相應(yīng)減少了排放量，從而降低了對大氣環(huán)境的影響，更加符合國家有關(guān)清潔生產(chǎn)的要求。