安全加臭模式在上海天然气管网的应用

上海飞奥燃气设备有限公司 苏国荣 李捷

安全加臭模式在上海天然气管网的应用

上海飞奥燃气设备有限公司 苏国荣 李捷

文章提出一种全新的天然气安全加臭模式，其中包含安全、零泄漏的加臭剂灌装，对现场加臭罐液位的检测，可循环使用的臭剂储罐，检测点的管道内加臭浓度的在线监测等。分析目前国内现行的集中加臭方法和使用简易包装桶臭剂的弊端，全面阐述了安全加臭模式在上海天然气管网的应用。

天然气加臭 四氢噻吩加臭剂(THT) 可回收的臭剂储罐(STC) 标准集装罐(ISOTANK)

天然气和净化较好的人工煤气没有气味或者气味弱，低热值的煤气气味也很不明显，因此我们需要在这些燃气中添加臭味剂，在发生泄漏爆炸或中毒前警示人们。

1 加臭标准

《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)3.2.3条款中明确规定：“城镇燃气应具有可以察觉的臭味，无臭味或臭味不足的燃气应加臭。”燃气中臭剂最少量应符合下列规定：“(1)有毒燃气泄漏到空气中达到对人体允许的有害浓度之前应觉察；(2)无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的 20%浓度时，应能觉察。”然而这一规定只是一个框架式的，其具体内容还应包括加臭剂种类、不同煤气成分。

有些燃气公司出于成本问题、施工质量问题、安全防范认识问题，少加臭甚至不加臭，造成许多恶性事故。加臭使用不当和相关法规不健全也是影响燃气安全使用至关重要的因素。

2 国内传统加臭技术的现状

2.1 上海燃气管网传统加臭模式

(1)加臭剂的包装形式：普遍采用200 kg规格简易铁皮桶包装的方式；这种铁皮桶只能一次性使用，加臭剂本身为3类易燃液体，加之作业方式的缺点，铁皮桶使用完毕后，其内残余的加臭剂及铁皮桶自身的不密封性，将会对周围环境带来污染，且废弃的铁皮桶的专业化学处置成本较高。

(2)臭剂导液作业方式：一般先打开简易的铁皮桶，利用手摇泵或电泵将桶内的加臭剂导入现场的加臭储罐内；手摇泵效率低下，电泵虽导液速度相对较快，但在防爆区域用电始终是一个安全隐患，并且铁皮桶在导液过程中敞口与大气直接相通，挥发出来的加臭剂气味会给作业人员带来不适，影响健康，且给周边的环境造成污染。

(3)加臭剂量的控制：采用集中加臭的方式，即在城市管网的首站或分输站进行加臭，加臭量是固定的，但在管网中缺乏监控，往往造成末端用户加臭剂浓度达不到要求，影响用气安全。

2.2 零泄漏、安全加臭模式在上海管网的应用

上海飞奥在上海天然气管网有限公司应用的加臭服务主要包括大型加臭剂储罐接收并分装、加臭剂专业仓储、加臭剂调度信息化管理、现场加臭点灌装服务及燃气管网加臭剂浓度检测等部分。

2.2.1 大型加臭剂储罐接收并分装

目前，国内乃至世界各地，使用的最普遍的加臭剂是四氢噻吩(THT)。而全球主要的THT供应商为法国的阿克玛化工和美国的雪佛龙菲利普斯化工，他们生产的 THT的品质是优等的，上海飞奥曾经提取这两家提供的 THT样品送中科院上海有机化学研究所检验，结果基本一致，符合标准要求。

上海飞奥选用的上述两家公司的进口优质加臭剂，都附有原产地证明及质量保证书，并以标准集装罐的包装方式(19t的ISOTANK)进行采购接收。集装罐上带自密封气、液相快速接头。

加臭服务中心的分装室是根据欧盟标准并按照建筑设计防火规范及防爆要求设计建造的，内置主要有意大利进口加臭剂分装橇、高精度带传感器式电子称重仪、防爆空调、带防爆风机的内循环空气过滤净化系统等。

加臭剂分装橇带一套远程PLC控制系统，可设置倒液量(流量和重量两种模式)，倒液高低速分配，报警信息收集等；倒液高低速分配主要用在倒液接近终了时，这样可提高倒液的安全性和准确性。分装橇上主要包括防爆电磁泵、高精度液体机械流量计、气动执行机构、电磁阀控制元件、气液相连接管路和阀门及快速接头。电磁阀通过外接氮气瓶来控制气动执行机构的启闭和切换，通过PLC程序设定，可在分装车间手动气动电磁泵。在分装车间外指定地点放置装有加臭剂的储罐，将其与分装车间外接出来的气液相管路分别相连；利用防爆铲车将小型空罐置于分装车间的电子秤上，连上气液相管路；气相管路的连接主要是为了保持在倒液过程中，两罐之间的气相平衡；倒液进行时，可通过流量计和电子秤显示器来对倒液量进行统计计量；同时开启空气过滤净化系统，可保证在倒液换罐过程中，可能挥发出来的加臭剂气味得到及时过滤吸收，保证室内空气质量和作业人员的工作环境。

2.2.2 加臭剂仓储

加臭剂仓库是按照防火及防爆要求设计建造的。配置有包括烟火探测器、泡沫消防喷淋系统及灭火器等消防设施；仓库地面设置多条紧急排液槽，与仓库外的埋地储罐相连，以防发生紧急情况，液体泄漏时，能及时有效的进行排导和收集；仓库划分有空罐区和满罐区，库房内存有有效容积1m3的不锈钢储罐60只作为加臭剂的载体。这种加臭储罐带有气液相快速接头，并可以循环使用。储罐除了用于加臭剂的存储外，也是作为到用户现场加臭点加臭服务的原料罐。

2.2.3 加臭剂调度信息化管理系统

上海目前有8个燃气管网加臭点，14台现场加臭罐。上海飞奥通过开发建立燃气加臭剂调度信息化管理系统，结合燃气公司SCADA系统提供的信息数据，收集上海各燃气加臭点储罐液位数据，根据各加臭点加臭量及燃气流量，可对现场各加臭剂储罐的消耗量进行测算，从而可对各加臭点储罐的安全储量进行定位，并能够以此积极主动的与用户联系，合理的安排各加臭点的现场加臭服务时间。

2.2.4 现场加臭点灌装服务

上海飞奥用于现场加臭点倒液服务的设施主要包括加臭服务专用运输车、车载加臭剂倒液橇、可循环使用车载加臭罐及氮气瓶。由于加臭剂是易燃液体，属于危险化学品，其运输车也必须是专用危险品运输车，配有接地链、防火罩、灭火器等安全消防设施；车载加臭橇主要包括静电接地线、高精度液体流量计、气液相软管及快速接头、集液罐、活性炭过滤罐、安全阀及管路阀门附件等；此外，氮气瓶是作为倒液动力源。

根据服务调度计划安排，服务车到达现场后，服务人员首先进行静电接地，将车载加臭橇上的接地线与现场接地网相连，由于加臭剂是中闪点易燃液体，所以该静电接地步骤十分重要。接下来，服务人员与用户现场负责人记录确认用户加臭储罐的当前液位；然后，服务人员分别对现场加臭罐及车载加臭罐的气液相管路进行连接，现场加臭罐的气相路将联通到车载过滤罐，倒液过程中挥发或压缩出来的气味将通过活性炭过滤后排空；车载加臭罐的气相路与氮气瓶相连，开启氮气瓶，保持一定压力作为倒液动力；结合流量计及现场储罐液位显示，进行计量，在倒液结束后，关闭氮气压力；断开与现场加臭储罐的液相及气相管路连接，并以中和剂及清水清洁快速接头，再盖上防尘盖；和用户负责人确认该次加臭服务的倒液量并签字确认；归置气液相管路到车载橇上并归置好氮气瓶；至此，一次加臭服务完毕。

2.2.5 燃气管网加臭剂浓度检测服务

目前，燃气管网加臭剂浓度检测工具主要有化学传感器式探测器和气相色谱仪两种。化学传感器式探测器操作相对简单，但由于传感器探头易被腐蚀，标定困难，检测结果的准确性相对较差。气相色谱仪成本较高，操作相对复杂，但检测结果可靠性高。上海飞奥选用的是便携式气相色谱仪，相对于实验室大型气相色谱仪，它体积较小，便于携带，且最大的优点是可以在现场进行快速在线检测，配合标样使用，检测结果比较准确。

3 加臭量的计算

在实际加臭过程中要做到科学化加臭，我们可以先参照以下的加臭量公式计算。

(1)理论加臭量

燃气加臭量计算可按式(1)进行计算：

式中：Q0—理论加臭量，mg/m3；

ρv—臭剂蒸气密度，kg/m3；

Ls—燃气爆炸下限，%；

b—燃气加臭剂的纯度，%。

(2)实际加臭量

影响加臭量的因素很多，如管道长度。管道太长会造成管壁吸附量过大，臭味强度随着管道长度增加而越来越小，甚至会造成所谓的失效现象。由于燃气的种类很多，组成也非常复杂，再加上影响加臭效果的不确定因素较多，在决定加臭量时，可先进行理论计算，然后根据下式(2)确定实际加臭量。

式中：Q—实际加臭量，mg/m3；

K1—经验系数，一般可取10；

K2—修正系数，与环境温度、季节气候有关，取值范围为1.0～2.5；

以各样本在地方感各维度上的均值为变量，运用非参数检验法分析不同性别、年龄、月消费水平、家乡地理位置等特征的留学生之间在2个空间层次6个维度上的差异程度。利用SPSS 22.0中的非参数检验模块，性别、是否华裔采用Mann-Whitney U检验，其余采用Kruskal-Wallis H检验进行分析，结果如表4所示。

K3—修正系数，与管网的新旧程度有关，取值范围为1.0～2.0；

α—管道吸附等臭剂损失的修正值，取值范围为75%～85%。

现在国内外在天然气中添加 THT的实际加臭量都在20 mg/m3以上。

4 零泄漏、安全加臭技术的必要性讨论

4.1 零泄漏、安全的加臭技术

零泄漏、安全的加臭技术区别于传统加臭的模式，首先保障臭剂从采购到最终用户端的储运过程零泄漏及安全，又要考虑燃气公司投入的经济性，即在城市管网的末端或输配的重要分叉点设置加臭点，缩短臭剂与最终用户端的距离，使之形成加臭点网络，根据每个加臭点实际消耗的量逐个进行加臭的模式。

4.2 科学化加臭模式

4.2.1 安全的加臭流程

上海飞奥为用户提供科学的加臭方法，使用不锈钢可回收的 STC储罐和氮气动力系统通过装有快速接头的导管将臭剂充入用户的加臭装置中，取代了用 200 kg简易铁皮包装桶和手摇泵加臭的原始做法。

(1)在加臭前首先做好防静电措施，包括操作人员的防静电服装的更换和设备的接地，保证整个加臭过程的安全；

(2)利用快速接头和导管进行充液整个过程不会有臭剂泄漏，并且在松开接头后用专用的液剂清洗接头，再用一次性纸巾擦干后丢入专用的垃圾桶内带离现场做统一的处理；

(3)使用不锈钢可回收的 STC罐，此罐可重复灌装使用，免去了以往用户在加臭完成后还要处理臭剂铁皮包装桶的烦恼。

4.2.2 有效地监测臭剂储罐的液位和加臭浓度

使加臭点网络化以后，我们可以在各个加臭点建立SCADA系统，进行数据采集和分析，预防可能发生的意外，最终由系统控制现场加臭装置增大或降低加臭的浓度；另外系统还可以监控储罐内臭剂的液位，当各个加臭点加臭装置中的臭剂液位低于安全液位时，系统能通知控制中心要求对此点的储罐补充臭剂。

4.2.3 有效的控制加臭成本

加臭剂是一种非常昂贵的化学品，如何控制加臭成本是很多用户关心的问题，科学化网络化加臭的方法不同于原始的集中加臭。

集中加臭的模式(见图1)。当发现A用户点臭剂浓度达不到要求时(此时一般其他用户的臭剂浓度是符合要求的)，这样为了使 A用户的臭剂浓度也达到要求，用户一般会加大集中加臭点的加臭量，直到所有用户的浓度都正常，这样就会造成极大的浪费；反之如果推行网络化加臭后，各加臭点靠近管线末端且各自独立加臭，当一个点加臭浓度达不到要求时只要加大此点的臭剂浓度即可。由此我们不难看出实行科学的网络化加臭能大大的节约加臭成本。

图1 集中加臭模式图

4.3 推行新加臭模式的意义

4.3.1 符合企业HSE管理体系的要求

零泄漏加臭符合企业HSE(健康、安全、环境)管理体系的要求，保证了现场加臭人员、燃气公司人员以及周围居民不再受到加臭剂臭味的困扰，给人身健康带来保证；可循环使用加臭储罐解决了过去一次性废弃铁皮桶难以处置，污染环境的问题；专业的危险品运输车、密封的不锈钢储罐及氮气动力，保证了作业人员及作业过程的安全进行；储罐液位和管网浓度监测保障了终端燃气用户的用气安全。

4.3.2 影响并提升国内燃气加臭行业的整体水平

科学化加臭模式所具有的先进工艺、设备及管理模式，逐步应用到各燃气公司中，将大大提升国内燃气加臭行业技术及管理水平，逐步缩小与西方发达国家的差距。

4.3.3 科学化加臭模式将推动行业规范的修订

科学化加臭模式将通过自身不断总结的实践经验，形成专业化、标准化、科学化的加臭新概念，并与燃气行业协会保持密切联系交流，为国内燃气加臭行业规范的修订和发展提供有力的理论和实践依据。

5 结论

城镇燃气加臭是安全使用燃气的一个重要措施，但至今在我国还未引起应有的重视，所以各地因加臭浓度不足或者不加臭，在燃气泄漏时未起到有效的警示作用，最终造成爆炸、死亡的恶性事故还不断发生，所以推行科学化网络化的加臭是大势所趋。

世界各国的燃气加臭工作在技术和相应法规等方面已相当成熟，而且还在不断完善，以使其达到更加合理、更加先进的水平。目前我国在燃气加臭方面远远落后于世界先进水平，存在许多技术空白，与我国的燃气发展很不适应，我们应该在科研和生产实践中不断深入研究和探讨，吸取国外先进技术，积极开发适合国情的工业化加臭技术，赶上世界先进技术水平，改善燃气的安全使用状况，以满足快速发展的燃气事业的需要。

Security Odorization Model in the Application of Shanghai Natural Gas Pipeline Network

Shanghai Fiorentini Gas Equipment Co., Ltd. Su Guorong Li Jie

This paper puts forward a new natural gas security odorization model, which includes security and zero leakage odorant filling, on-site odorization tank liquid level detection, recyclable deodorant storage tank, gas odorization concentration online monitoring in pipeline inspection point, etc. This paper analyzes the current domestic focus odorization methods and the disadvantages of using simple deodorant packaging drums, and comprehensively expounds the security odorization model in the application of Shanghai natural gas pipeline network.

natural gas odorization, Tetrahydrothiophene(THT), recyclable deodorant storage tank, ISO tank