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天然气加臭装置运行状况分析研究

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 129次

张 浩1,叶志敏2,刘天元1

1. 东北石油大学,黑龙江省 大庆市 邮编163000 2. 大庆天然气分公司, 黑龙江省大庆市 邮编163000

  要:民用天然气加臭是安全供气的必要措施,加臭技术的不断成熟使民用天然气得到了广泛应用。本文介绍了国内现阶段采用的加臭技术及现状, 结合大庆天然气分公司喇一天然气脱硫加臭装置运行状况,分析了天然气加臭装置的运行特点和标定校验方法,为同类装置的运行维护积累了经验。

关键词:天然气加臭;加臭技术;标定校验

    随着清洁能源天然气的推广使用,天然气进入千家万户,给人们生活带来便利的同时,也隐含着不安全因素。天然气无色无味,泄漏后不易觉察,易导致中毒、爆炸等重大事故。人们为了便于发现天然气泄漏,常常在天然气中添加一种特殊物质,使之产生臭味,故天然气加臭是燃气输配过程中的一个重要的安全措施。根据我国城镇燃气设计规范(GB5002893)规定,城镇燃气应具有可以察觉的臭味, 无臭或臭味不足的燃气应加臭。大庆天然气分公司喇一天然气脱硫加臭装置,2012年建成投产,向六厂地区2万多户居民供应生活用气。因此, 确保加臭装置准确无误的工作, 精确加臭是十分必要的。

1.装置加臭技术应用现状及技术要求

1.1 加臭技术应用现状

    我国燃气行业现使用的臭味剂主要有乙硫醇( EM) 、特丁硫醇( T BM) 和四氢噻吩( THT) , 根据这几种臭味剂的臭味、化学性质、物理性质、经济性、毒性进行综合分析比较和长期应用实践后, 四氢噻吩(THT) 是最好的臭味剂,喇一加臭装置也采取四氢噻吩( THT)作为臭味剂。我国燃气行业普遍用加臭设施对燃气进行加臭, 主要有非补偿式液滴加臭法、旁通式加臭法和泵式加臭法。目前,喇一加臭装置应用最安全、最可靠、最准确的是泵式加臭法,燃气工作压力为0.1-0.4Mpa,容量为60升。

1.2 天然气加臭技术要求

    对于加臭剂的要求,GB500282006《城镇燃气设计规范》第324条规定,“加臭剂和燃气混合在一起后应具有特殊的臭味;加臭剂不应对人体、管道或与其接触的材料有害;加臭剂的燃烧产物不应对人体呼吸有害,并不应腐蚀或伤害与此燃烧产物经常接触的材料;加臭剂溶解于水的程度不应大于25(质量分数);加臭剂应有在空气中应能察觉的加臭剂含量指标。”

1.3加臭剂——四氢噻吩(THT)

    目前,世界上大多数国家和我国燃气行业大多使用四氢噻吩(THT)作为加臭剂。

   THT(分子式:C4H8S)是一种无毒无害、透明油状液体。

   环境危害:对皮肤有弱刺激性;对水体可造成污染。

   燃爆危险:易燃、遇高热、明火及强氧化剂易引起燃烧。爆炸下限1.1%、上限12.1%。

       :储于阴凉、通风库房,远离火源。库温不宜超过30℃,与氧化剂分存。

   理化特性:熔点96.2℃,沸点119℃,相对密度1.00THT的溶解度随气体压力降低而升高,随气体温度降低而减小。

1.4 加臭量确定

    气味强度:气味强度是指气体所引起的气味察觉强度。国外燃气行业对气味的强度等级一般是按嗅觉的浓度分级,它被分为05级。

    警戒气味级:警戒气味是每个具有一般察觉能力的人在一般生理条件下肯定能察觉到气味的气味强度,气味强度2级为警戒气味级。

    加味剂浓度:相对于标准状态下的燃气或空气中的加昧剂浓度,单位mgm³。我国天然气企业一般选取加臭量约为20mgm3。冬季通风条件差时,加臭量宜取大一些,取2024 mgm³为好。夏季通风条件好时,加臭量宜取小一点,取1620 mgm³为好。总之,加臭量的大小要根据本地企业天然气管道输送远近的不同,加臭剂质量的好坏,当地的气温情况等因素综合考虑。选取合适的量既可起到安全警戒的作用,又不会给千家万户居民带来令人厌恶的气味。

2.加臭装置设备组成及工作原理

2.1 加臭装置设备组成

    喇一天然气加臭装置由臭剂计量罐(带液位计)、加臭计量泵、 单向阀若干、针形阀若干、压力表、过滤器等主要部件组成。

   

 

                    图1 喇一天然气脱硫加臭装置图

 

2.2 加臭装置工作原理

    泵式加臭系统是一个密闭的循环系统。臭剂从计量罐经过过滤后由泵入口单向阀进入泵腔,在往复运动的隔膜推动下, 臭剂从泵出口单向阀输送到加臭点, 通过喷咀进入天然气管网实现加臭的目的。

     

                       图2 喇一脱硫加臭装置加臭流程图

    加臭计量泵现有两种结构形式, 即隔膜泵和柱塞泵, 喇一加臭装置采用隔膜泵。隔膜泵的工作原理是脉冲在电磁铁周围产生磁场, 电磁铁吸引运动部件, 膜片排挤膜盒内的臭味剂经压力阀输送出来; 在脉冲信号接通后, 电磁场消失, 膜盒通过复位弹簧脱离电磁铁而复位, 膜片重新回到初始位置产生吸入行程, 通过传动机构的往复运动实现加臭, 并通过运动频率来计算加臭量。

    采用泵式加臭系统, 在实际运行中遇到了一个问题, 即加臭计量泵是按隔膜的往复运动频率来计算加臭量的, 加臭计量泵隔膜长期使用磨损或损坏后, 泵虽仍在工作中而实际加注量已不能满足设计要求, 运行中不能及时得到纠正。从而危及用户的安全, 需定期对加臭计量泵进行标定、校验,加臭计量泵一般规定泵的允许误差为- 5% +15%

3.加臭系统运行状况分析

3.1 喇一THT加注量的确定

根据国外资料显示,空气中THT浓度达到0.08mgm3时,可达到臭味强度2级的报警浓度。美国、西欧和我国都要求在天然气爆炸下限(5)20%时要能够察觉,即天然气浓度为1%。此时,燃气中THT浓度A=0.08÷(1)=8 mgm3,考虑管长、材质、腐蚀和加臭剂浓度衰减等因素,一般以理论值的23(1624 mgm3)为加臭标准。喇一加臭装置加臭执行20 mgm3

3.2 加臭系统运行分析

喇一加臭装置自投运以来,运行状况稳定,机械部分未出现任何故障。装置运行情况统计见表1

                                   喇一加臭装置运行情况

       处理站

                喇一加臭装置

天然气流量(104 m3d)

1214

投运时间

2012.11

加注模式

加药频率4次/rain,每次加注量125 mg

 

 

 

 

 

 

3.2.1  WJ-1000-60L型加臭装置的优点

WJ-1000-60L型加臭装置除安装方便、投资少、精度高、稳定可靠、安全系统齐备等特点外,其最大优点是运行成本低。燃气加臭直接成本(C直接)由用电成本(C用电)和加臭剂成本(C加臭)构成。以10×104 m3d 供气量为基准,核算C直接(最大功率为1 kWh;电:06元/kWhTHT200000/t200元/L)(盖德化工网20147月报价);加注浓度A20mgm3)

C直接=c用电+c加臭=[0.6×1×24(1.0×104)]+[200000(1000×10320)]= 4.00144 元/m3

    全年直接成本仅增加约48000元。

3.2.2  WJ-1000-60L型加臭装置的不足

 鉴于同一地区民用气供气规律相对稳定,自动加注时的加注量(W自动)与瞬时流量(Q)成正比、A自动=20 mgm3,加臭效果最佳;手动加注时W手动恒定、A手动与Q瞬成反比。手动加注的局限主要表现在:

(1)THT浓度波动大

     A手动max720 mgm3A手动min20 mgmA手动max40A手动max,甚至Q=0时仍在加注,必然造成低谷时段A手动过大,加臭剂残留管道内,腐蚀管道;高峰时段A手动大幅降低,漏

气不易被发现。

    (2THT浪费大

     经核算得知:W手动  = 3W自动

     W自动 = 20×1.2×104240g(A=20mgm3Q=1.2×104 m3)

 W手动 = 125×4×60×24720g = 3W自动

3)加药设定无法分时段

要适应Q变化,须由当班人员多次修改手动加注参数,容易出错。建议将全天24 h分为若干时段,分别设置加注频率、单次加注量,使加注设置更趋合理。

 3.3 故障检修与维护

1)本机在运行时,每日应检查一次,泄漏情况、输出情况、储存臭剂量。

2)储存臭剂罐在每次上药时,应排污一次。

3)设备气密性不良时,应及时更换密封件或拧紧螺母。

 

4. 

     为保证安全平稳供气,保证居民生命财产安全,民用天然气供气中引入加臭技术是十分必要的。民用燃气加臭宜采用自动加注,根据燃气流量的变化,按比例加臭。喇一站在用加臭装置运行直接成本低、稳定性较好,但手动加注程序应作相应修改,分时段设定。加臭装置选型时,应避免选型过大造成设备浪费和系统功能丧失,自动加注应控制好流量系数和泵开关状态两个关键点。

 

参考文献

[1]GB50028—2006,城镇燃气设计规范[s]

[2]李文启.城镇燃气设施运行、维护和抢险安全技术规范实施指南[M].北京:化学工业出版社,2007

[3]罗东晓.实施全国天然气管网大联通的战略构想[J].天然气工业,2006

[4]阮中伟,兰书彬.大丰市CNG站优化操作技术分析[J].石油与天然气化工,2005

[5]初燕群,陈文煜,牛军锋,等.液化天然气接收站应用技术(II)[J].天然气工业,2007

作者简介:

    张浩,男,1991年生,研究生在读,就读于东北石油大学石油工程学院

叶志敏,男,1982年生,硕士研究生,毕业于吉林大学,现就职于大庆天然气分公司,从事经营管理工作。

刘天元,女,1990年生,研究生在读,就读于东北石油大学石油工程学院

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