探析高壓天然氣管道內粉塵在線檢測方法

摘要：天然氣輸送是為了能夠更好地適應管道減壓，因此其采用的是小孔節流的設計方式，這樣的設計可以更好地將管道內的粉塵進行有效的隔離，從而以此為基礎提出了天然氣管道內粉塵檢測的新方法。通過對減壓裝置在減壓過程中粉塵濃度及顆粒分布的檢測和分析發現，充分證明了在線檢測方法的結果是準確可靠。

關鍵詞：天然氣管道粉塵；在線檢測

0 引言

當前國內外對于管道內粉塵的研究檢測技術，大多數都是以電容層成像技術對粉體輸送過程進行相應的檢測，從而準確的檢測出粉塵的顆粒形狀及可視化程度。在我國，相關企業采用的都是靜壓零位等速的原理進行管道內粉塵檢測，利用天然氣過濾器進出口對管道內粉塵及粒度進行檢測。如果管道內粉塵濃度較低，使得對于管道內粉塵濃度取樣時間增加，將會造成現場操作的安全隱患；同時由于離線檢測裝置所監測的采集樣品必須要進行后期分析才能得出相關數據，使得其并不能及時反映管道內粉塵的實時變化情況。

1、檢測方法

傳統的顆粒等動采樣及激光顆粒在線測量，這是我國目前針對管道內粉塵檢測的兩種方式。實現在線側臉是激光顆粒檢測的最大優點，而其缺點是不便于對管道內容易污染的玻璃視窗進行檢測；而等動采樣檢測法可準確的測量管道內的扥成濃度及粒度分布，但是其檢測步驟相對繁瑣。采樣入口氣流與采樣點氣體流速一致，利用測速管測定管道內標定位置的氣體速度，最后仿如采樣管進行抽氣采樣，是等動采樣測量的工作原理。為了盡量的簡化相應的測量步驟，在檢測時通過不斷調節流量，使采樣管內外壓差為零，這樣就可認為采樣管外流速與管道內測點流速相等。通過相關實驗證明，通過調節流量從而達到采樣嘴吸入速度與流速相等，以此實現等動采樣。

2、在線檢測系統及工作流程

2.1檢測流程

高壓天然氣在線檢測管道內粉塵具體流程如下圖所示，根據粉塵等動取樣的理論含塵氣體取樣后從高壓管道中出來，在減壓裝置的作用下，一部分氣體會進入到粉塵在線檢測儀經過分析后的氣體會與減壓模式下的氣體共同流入空管道內，減壓過程中要注意不能含有殘留顆粒物，在進行粉塵在線檢測的過程中，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檢測系統的構造

粉塵的在線檢測系統具體包含以下幾部分：粉塵等動采樣、粉塵粒子分析儀、減壓裝置及計量控制器等。其中（1）在粉塵的等動采樣中，采樣嘴裝置是其關鍵部分，在采樣過程中采樣嘴選用的是補償式非動壓的零位取樣嘴。采樣嘴具有3層管的獨特構造并將取樣管分為內外2部分，每一部分都能夠檢測采樣嘴及管道的壓力值。這種構造是直接檢測采樣管的壓力，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）減壓裝置是根據節流原理設計而來的，是該檢測系統的重中之重，比較適用于高壓天然氣管道內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，同時還配有特殊的防爆傳感器裝置。（4）在整個粉塵在線檢測的過程中，通過計量系統對壓力及流量等相關的參數值進行計量并做適當的調節。

3、在線檢測關鍵技術及有效性驗證

3.1檢測的關鍵技術

在粒子分析儀過程中，其壓力狀態要求為常壓或低壓狀態，因此在高壓狀態下進行在線的粉塵檢測就必須要對相應的含塵氣體降壓使其達到常壓或低壓狀態。據相關研究表明，在常規的降壓調節設備進行降壓時，管道內的粉塵量損耗比較高，在檢測過程中就會出現很大誤差；高壓粉塵在絕熱膨脹的臨屆狀態中減壓效果比較明顯。天然氣管道在高壓狀態中，其最高壓力值可達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3.2微米。現階段比如METONE公司研發生產的減壓設備裝置，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，當粒徑高于1微米時，粉塵的損耗量就會大大提高。

3.2在線檢測有效性驗證

在線檢測方法是否有效可行，就要進行科學合理的驗證。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引出的天然氣粉塵進行取樣，并采用傳統的稱重法測量粉塵的濃度值。在這種情況下，粉塵的離線與在線檢測的條件要求是一致的。根據有關規定，在傳統的稱重法獲得的數據基礎上，確定粉塵在線檢測的結果。下圖所示為在線與離線狀態下粉塵檢測結果的對比圖，可以看出在線檢測狀態下，粉塵的濃度平均值為24.36毫克每立方米，而離線狀態下則為24.51，差異值僅為0.6%。因為分離器出口的粉塵濃度值偏低，在離線狀態中完成取樣要耗費2h，但是在線取樣僅僅需要2分鐘，這就有效地降低了現場操作時間，有效預防安全隱患，對管道內的粉塵變化情況能夠及時準確的反映。

4、結 論

（1）粉塵的在線檢測手段可以快速準確地完成相關數據的檢測，大大降低了現場操作的時間，提高了粉塵檢測過程的安全效率，對天然氣管道內含塵濃度及粒度變化情況能夠準確無誤地反饋。（2）在等動取樣的過程中直接進行檢測，有效地避免了離線狀態中通過濾筒取樣的環節，大大降低了粉塵分散情況下粒度變化引起的測量誤差。（3）采用粉塵在線檢測形式，檢測高壓狀態下天然氣管道內粉塵過濾設備進出口的含塵量，從而對正確評估高壓狀態下過濾設備的工作效率。

參考文獻：

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作者簡介：陳波 工作單位：懷遠縣海特燃氣有限公司