探析高压天然气管道内粉尘在线检测方法

摘要：天然气输送是为了能够更好地适应管道减压，因此其采用的是小孔节流的设计方式，这样的设计可以更好地将管道内的粉尘进行有效的隔离，从而以此为基础提出了天然气管道内粉尘检测的新方法。通过对减压装置在减压过程中粉尘浓度及颗粒分布的检测和分析发现，充分证明了在线检测方法的结果是准确可靠。

关键词：天然气管道粉尘；在线检测

0 引言

当前国内外对于管道内粉尘的研究检测技术，大多数都是以电容层成像技术对粉体输送过程进行相应的检测，从而准确的检测出粉尘的颗粒形状及可视化程度。在我国，相关企业采用的都是静压零位等速的原理进行管道内粉尘检测，利用天然气过滤器进出口对管道内粉尘及粒度进行检测。如果管道内粉尘浓度较低，使得对于管道内粉尘浓度取样时间增加，将会造成现场操作的安全隐患；同时由于离线检测装置所监测的采集样品必须要进行后期分析才能得出相关数据，使得其并不能及时反映管道内粉尘的实时变化情况。

1、检测方法

传统的颗粒等动采样及激光颗粒在线测量，这是我国目前针对管道内粉尘检测的两种方式。实现在线侧脸是激光颗粒检测的最大优点，而其缺点是不便于对管道内容易污染的玻璃视窗进行检测；而等动采样检测法可准确的测量管道内的扥成浓度及粒度分布，但是其检测步骤相对繁琐。采样入口气流与采样点气体流速一致，利用测速管测定管道内标定位置的气体速度，最后仿如采样管进行抽气采样，是等动采样测量的工作原理。为了尽量的简化相应的测量步骤，在检测时通过不断调节流量，使采样管内外压差为零，这样就可认为采样管外流速与管道内测点流速相等。通过相关实验证明，通过调节流量从而达到采样嘴吸入速度与流速相等，以此实现等动采样。

2、在线检测系统及工作流程

2.1检测流程

高压天然气在线检测管道内粉尘具体流程如下图所示，根据粉尘等动取样的理论含尘气体取样后从高压管道中出来，在减压装置的作用下，一部分气体会进入到粉尘在线检测仪经过分析后的气体会与减压模式下的气体共同流入空管道内，减压过程中要注意不能含有残留颗粒物，在进行粉尘在线检测的过程中，粉尘粒度分布必须要满足管道密封及防爆等一系列要求。

2.2检测系统的构造

粉尘的在线检测系统具体包含以下几部分：粉尘等动采样、粉尘粒子分析仪、减压装置及计量控制器等。其中（1）在粉尘的等动采样中，采样嘴装置是其关键部分，在采样过程中采样嘴选用的是补偿式非动压的零位取样嘴。采样嘴具有3层管的独特构造并将取样管分为内外2部分，每一部分都能够检测采样嘴及管道的压力值。这种构造是直接检测采样管的压力，以防采样过程中需要使用引压管缓解压力，大大提高了取样的安全水平。（2）减压装置是根据节流原理设计而来的，是该检测系统的重中之重，比较适用于高压天然气管道内含尘气体的减压过程中。（3）粒子分析仪就是在米氏散射原理的基础上，采用Welas气溶胶粒径普仪，其具体量程为0.18-40.00微米，工作压力值为1兆帕斯卡，同时还配有特殊的防爆传感器装置。（4）在整个粉尘在线检测的过程中，通过计量系统对压力及流量等相关的参数值进行计量并做适当的调节。

3、在线检测关键技术及有效性验证

3.1检测的关键技术

在粒子分析仪过程中，其压力状态要求为常压或低压状态，因此在高压状态下进行在线的粉尘检测就必须要对相应的含尘气体降压使其达到常压或低压状态。据相关研究表明，在常规的降压调节设备进行降压时，管道内的粉尘量损耗比较高，在检测过程中就会出现很大误差；高压粉尘在绝热膨胀的临届状态中减压效果比较明显。天然气管道在高压状态中，其最高压力值可达12兆帕斯卡，其粉尘的浓度范围为0.01-100毫克每立方米，一般情况下粉尘的粒径都高于1微米，中位的粒径可达3.2微米。现阶段比如METONE公司研发生产的减压设备装置，大部分都是适用于粉尘浓度比较低，粒径小于2微米的状态，当粒径高于1微米時，粉尘的损耗量就会大大提高。

3.2在线检测有效性验证

在线检测方法是否有效可行，就要进行科学合理的验证。利用精度值为0.2微米的不锈钢过滤筒，在气溶胶粒径谱仪中对引出的天然气粉尘进行取样，并采用传统的称重法测量粉尘的浓度值。在这种情况下，粉尘的离线与在线检测的条件要求是一致的。根据有关规定，在传统的称重法获得的数据基础上，确定粉尘在线检测的结果。下图所示为在线与离线状态下粉尘检测结果的对比图，可以看出在线检测状态下，粉尘的浓度平均值为24.36毫克每立方米，而离线状态下则为24.51，差异值仅为0.6%。因为分离器出口的粉尘浓度值偏低，在离线状态中完成取样要耗费2h，但是在线取样仅仅需要2分钟，这就有效地降低了现场操作时间，有效预防安全隐患，对管道内的粉尘变化情况能够及时准确的反映。

4、结 论

（1）粉尘的在线检测手段可以快速准确地完成相关数据的检测，大大降低了现场操作的时间，提高了粉尘检测过程的安全效率，对天然气管道内含尘浓度及粒度变化情况能够准确无误地反馈。（2）在等动取样的过程中直接进行检测，有效地避免了离线状态中通过滤筒取样的环节，大大降低了粉尘分散情况下粒度变化引起的测量误差。（3）采用粉尘在线检测形式，检测高压状态下天然气管道内粉尘过滤设备进出口的含尘量，从而对正确评估高压状态下过滤设备的工作效率。

参考文献：

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[2]刘震，姬忠礼，吴小林，许乔奇.输气管道内颗粒物检测及分离器性能评价[J].油气储运，2016，01：47-51.

作者简介：陈波 工作单位：怀远县海特燃气有限公司