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天然氣中加臭劑檢測(cè)方法及儀器應(yīng)用

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2007-09-20  作者:rqb99  瀏覽次數(shù):1765
 1 前言 
    目前,我國(guó)幾乎所有城市都鋪設(shè)了燃?xì)夤艿?。隨著西氣東輸管道最后一道焊縫的完成,西北氣田的天然氣開(kāi)始供應(yīng)東部城市以及沿途所涉及到的所有城市,原來(lái)供應(yīng)人工煤氣或液化石油氣的能源單位,都在逐步置換成清潔、環(huán)保型的天然氣。
    眾所周知,天然氣是無(wú)味道的,泄漏后人嗅覺(jué)不到,也不知道發(fā)生了泄漏,所以很容易發(fā)生爆炸事故。為了安全起見(jiàn),能源單位在城市管道的首端就給天然氣注入了一種有氣味的物質(zhì)——加臭劑。這樣一來(lái),在發(fā)生管道燃?xì)庑孤┖?特別是在管道的末端——室內(nèi)用戶),我們能聞到氣味,知道發(fā)生了燃?xì)庑孤?,進(jìn)而及時(shí)采取安全措施,避免發(fā)生事故。
    加臭劑的種類(lèi)一般有三種:四氫噻吩(THT)、硫醇(TBM)、乙硫醇(EM)。天然氣中一般加THT或TBM,液化石油氣中一般加TBM,在美國(guó)天然氣中一般加TBM,而我國(guó)天然氣中一般加THT。加臭劑是一種價(jià)格比較昂貴的物質(zhì),控制和檢測(cè)它在天然氣中的濃度是非常重要的,而且也是非常必要的。加臭劑的濃度過(guò)低時(shí),人嗅覺(jué)不到,起不到安全作用;過(guò)高時(shí),成本加大,而且造成資源浪費(fèi)、污染環(huán)境。我國(guó)能源供應(yīng)單位的現(xiàn)狀是:對(duì)加臭劑的控制和檢測(cè)通常采用“聞”的方法,缺少科學(xué)的檢測(cè)方法和先進(jìn)的儀器設(shè)備。
    北京埃德?tīng)柟菊菫榱诉m應(yīng)這一實(shí)際發(fā)展的需要,與德國(guó)Axel Semrau公司合作,在中國(guó)開(kāi)發(fā)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。
2 在天然氣中加入加臭劑的意義和監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
2.1 在天然氣中加入加臭劑的意義
    (1)一般情況下,天然氣中是不含加臭劑的。
    (2)特別情況下,有的天然氣中含有少量的TBM,但是含量很不穩(wěn)定;而天然氣中是不含THT的。
    (3)在天然氣中加入THT或TBM后,使其具有了加臭劑的成分,而且含量非常穩(wěn)定。
    (4)在末端用戶發(fā)生泄漏時(shí)能聞到加臭劑的氣味,能夠避免發(fā)生爆炸事故。
2.2 在天然氣中監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
    (1)加臭劑注入設(shè)備、人為操作等因素會(huì)導(dǎo)致加臭劑加入量不準(zhǔn)確。
(2)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)流量不穩(wěn),影響加入量的不穩(wěn)。
3)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)壓注泵出故障,導(dǎo)致沒(méi)有加臭劑注入。
    (4)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)遙控出故障,對(duì)加臭劑加入量失去控制,使加入量過(guò)多或過(guò)少,造成資金浪費(fèi)或不能保證安全使用。
    (5)因?yàn)槿藶椴僮麇e(cuò)誤,導(dǎo)致錯(cuò)誤的加入量。
    (6)因?yàn)榧映魟?huì)發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)(TBM氧化,THT附著在管道內(nèi)壁上),導(dǎo)致調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)、末端用戶加臭劑含量的減少。
3 加臭劑濃度的檢漏方法及相關(guān)問(wèn)題
3.1 加臭劑味道等級(jí) 
    其中,等級(jí)2為我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn),即在天然氣濃度達(dá)到20%LEL時(shí)或之前就能聞到氣味(LEL為爆炸下限)。
    天然氣中最小加臭劑報(bào)警濃度的計(jì)算:
  
3.2 天然氣中加臭劑濃度的監(jiān)測(cè)點(diǎn)
    (1)氣田長(zhǎng)輸管線:監(jiān)測(cè)始端、中轉(zhuǎn)站——在線式加臭劑檢測(cè)儀
    (2)能源供應(yīng)單位城市管線:
    始端——在線式加臭劑檢測(cè)儀
    調(diào)壓站——在線式、手持式加臭劑檢測(cè)儀
    中間檢查點(diǎn)——移動(dòng)式、手持式加臭劑檢測(cè)儀
    末端用戶——手持式加臭劑檢測(cè)儀
3.3 加臭劑濃度檢測(cè)方法
3.3.1 用鼻子聞的方法
    (1)該方法最先被采用,也是我國(guó)目前通常采用的方法。
    (2)其優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單,不需要任何器械、儀器。
    (3)其缺點(diǎn)是每個(gè)人的嗅覺(jué)是不一樣的。在很短的時(shí)間內(nèi)聞幾個(gè)氣樣后,嗅覺(jué)失靈,會(huì)得出低濃度的結(jié)果。同時(shí)也不能檢測(cè)出加臭劑的實(shí)際濃度。
    (4)該方法在歐洲大多數(shù)國(guó)家已被禁用。
    (5)但該方法目前仍可作為一種輔助的檢測(cè)方法。
3.3.2 測(cè)量導(dǎo)管的方法
    (1)該方法較用鼻子聞的方法先進(jìn)了一步,使用器械——測(cè)量導(dǎo)管。
    (2)其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,費(fèi)用低。
    (3)其缺點(diǎn)是交叉影響因素多,非常不準(zhǔn)確。
    (4)該方法在德國(guó)已被禁用。
3.3.3 用儀器檢測(cè)的方法
    (1)用儀器檢測(cè)克服了上述兩種方法的缺點(diǎn)。
    (2)是被德國(guó)燃?xì)鈪f(xié)會(huì)DVGW所承認(rèn)并推薦的檢測(cè)方法。
    (3)全球已經(jīng)有幾百個(gè)燃?xì)夤久刻煸谑褂脙x
器進(jìn)行加臭劑濃度的檢測(cè)。
    (4)鑒于用鼻子聞的方法和測(cè)量導(dǎo)管的方法的落后性、不準(zhǔn)確性以及不能保證安全性等原因,所以采用儀器檢測(cè)的方法才是我們真正所需要的方法。
4 加臭劑檢測(cè)儀的應(yīng)用
    加臭劑檢測(cè)儀按其適用范圍、測(cè)量精度、檢測(cè)的加臭劑種類(lèi)一般分為手持式、移動(dòng)式和在線式三種型號(hào)。
4.1 手持式加臭劑檢測(cè)儀
    手持式加臭劑檢測(cè)儀可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測(cè)。最多的應(yīng)用是檢測(cè)終端用戶加臭劑的含量,以檢查天然氣中加臭劑的含量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn)的要求;其次還經(jīng)常用來(lái)檢測(cè)中間檢查點(diǎn)的加臭劑含量以及調(diào)壓站的加臭劑含量等。
    手持式加臭劑檢測(cè)儀的檢測(cè)原理為電化學(xué)傳感器,檢測(cè)的加臭劑種類(lèi)為四氫噻吩THT、硫醇TBM、乙硫醇EM。按其檢測(cè)加臭劑種類(lèi)不同,其量程精度也各異:如檢測(cè)THT量程為0mg/m3—1OOmg/m3,顯示精度1mg/m3。電源一般采用特殊6V電池或充電電池,工作時(shí)間多達(dá)6個(gè)月,同時(shí)具有最低濃度和最高濃度報(bào)警功能。德國(guó)AS公司生產(chǎn)的手持式加臭劑檢測(cè)儀ODOR handy即屬此類(lèi)儀器。
  
    手持式加臭劑檢測(cè)儀其操作方法也非常簡(jiǎn)單:現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí),管壓在2kPa一50kPa范圍可直接插用;如果管壓大于50mbar范圍需采用流量調(diào)節(jié)器來(lái)控制,把流量調(diào)節(jié)在0.2L/min—0.5L/min(200cm3/min—500cm3/min)范圍,并且使檢測(cè)值保持1min穩(wěn)定不變才算準(zhǔn)確;一個(gè)點(diǎn)測(cè)完后,需要等待10min再測(cè)第二個(gè)點(diǎn),以消除其交叉影響,保證測(cè)量的正確性。
    一般情況下,手持式加臭劑檢測(cè)儀勿需調(diào)零,但更換電池后需重新調(diào)零。因此,手持式加臭劑檢測(cè)儀被設(shè)計(jì)成安上電池后始終開(kāi)著,沒(méi)有關(guān)機(jī)按鈕,如若關(guān)機(jī),則需取出電池強(qiáng)行關(guān)機(jī),但重新開(kāi)機(jī)后需對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。由于這樣的原因,儀器在使用過(guò)程中,除非特殊需要,切忌拆卸電池。由于儀器采用了電化學(xué)傳感器檢測(cè)原理,所以傳感器的使用壽命一般為2年一3年,然而,傳感器的更換非常容易,更換后可繼續(xù)使用,無(wú)需購(gòu)買(mǎi)整臺(tái)儀器,這樣可節(jié)省購(gòu)置儀器費(fèi)用。
4.2 移動(dòng)式加臭劑檢測(cè)儀
    移動(dòng)式加臭劑檢測(cè)儀同樣也可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測(cè)。與手持式相比其最大區(qū)別是測(cè)量精度高、可同時(shí)檢測(cè)多組加臭劑,檢測(cè)THT精度可達(dá)0.1mg/m3。但由于價(jià)格昂貴,在能源供應(yīng)單位使用較少,下面介紹的在線式加臭劑檢測(cè)儀ODOR on—line即可在線使用也可移動(dòng)使用,完全可以替代移動(dòng)式的適用范圍,因此這里不再詳述。 
4.3 在線式加臭劑檢測(cè)儀—ODOR on—line
    為了適應(yīng)監(jiān)測(cè)天然氣管網(wǎng)中加臭劑濃度的多種需求,在線式加臭劑檢測(cè)儀被設(shè)計(jì)成雙電源供電,即220V AC和12V DC供電。它可以安裝在城市天然氣管道的首端——加臭劑注入點(diǎn),長(zhǎng)期在線使用,以控制加臭劑注入量的準(zhǔn)確性;也可安裝在調(diào)壓站——長(zhǎng)期在線使用,監(jiān)測(cè)調(diào)壓站加臭劑的濃度。由于能很方便地放在汽車(chē)上,所以可在調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)等多處移動(dòng)使用;另外,還可以放在實(shí)驗(yàn)室,采回氣樣進(jìn)行分析。
    在線式加臭劑檢測(cè)儀還有一個(gè)用途是監(jiān)測(cè)氣田長(zhǎng)輸管線天然氣中TBM的含量。在某些氣田的天然氣中含有TBM,對(duì)它的監(jiān)測(cè)也是非常有用的。這樣做的目的是為下一步長(zhǎng)輸管線進(jìn)入城市前提供加臭劑加入量的依據(jù),使加入量恰如其分,節(jié)省開(kāi)支。在線式加臭劑檢測(cè)儀的操作由軟件和計(jì)算機(jī)來(lái)控制,其檢測(cè)精度是很高的:
  0.1mg/m3~1OOmg/m3 (THT)
  0.1mg/m3-1OOmg/m3 (H2S)
  0.01mg/m3~lOOmg/m3 (TBM)
    圖2表明了在線式加臭劑檢測(cè)儀的應(yīng)用場(chǎng)合及檢測(cè)濃度曲線。
    天然氣是無(wú)味道的氣體,為了安全起見(jiàn),能源供應(yīng)單位在天然氣進(jìn)入城市之前,在管道內(nèi)注入了加臭劑,在室內(nèi)用戶發(fā)生燃?xì)庑孤r(shí)能及時(shí)嗅覺(jué)到味道、及時(shí)報(bào)告、及時(shí)采取有效措施,避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。然而,為了控制和檢測(cè)加臭劑的濃度,使加臭劑在末端用戶的濃度正好達(dá)到所要求的報(bào)警濃度,即在天然氣中THT的濃度正好達(dá)到1Omg/m3,我們必須使用儀器來(lái)檢測(cè)THT的濃度。如果低于這個(gè)濃度,起不到安全的作用;如果過(guò)高,則造成資金和能源浪費(fèi)。以德國(guó)的杜塞爾多夫(Dusseldorf)為例,每年向天然氣管道中注入加臭劑的費(fèi)用約10萬(wàn)歐元。使用儀器檢測(cè)加臭劑濃度的另一個(gè)目的是,可作為事故責(zé)任鑒定的一個(gè)佐證。如果在末端用戶檢測(cè)的THT濃度等于或大于1Omg/m3,而這時(shí)發(fā)生了事故,儀器檢測(cè)到的THT濃度可以證明加臭劑的含量是合格的。因此,采用鼻子“聞”的方法來(lái)檢測(cè)加臭的濃度終將被先進(jìn)的儀器所替代。
 
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