[发明专利]高压天然气管道内粉尘在线检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明是高压气体特别是高压天然气管道内粉尘浓度与粒度分布在线检测的高压天然气管道内粉尘在线检测方法及其装置。涉及其它类不包括的测量和管道系统技术领域。

背景技术

目前，对天然气中的粉尘检测，一般采用过滤称重法，其原理是：利用等动采样(采样速度等于气体输送管道内的速度)原理，借助不同类型的采样嘴从天然气管道中取出一部分气体进行检测分析，以此确定天然气中的粉尘浓度与粒度分布，该检测系统一般由以下四部分组成：(1)采样嘴及采样管，用于从天然气中取出一部分样品气体；(2)捕尘装置，用于捕集采样嘴及采样管所取出的气体中的粉尘；(3)冷凝、干燥设备，用于将天然气中的水滴冷凝分离出来，同时干燥天然气；(4)流量调节与压力、温度测试装置，用于显示记录采样时气体的流量、温度、压力。采样动力可以利用天然气本身的压力作为动力进行采样，这即是撬装式采样方法。应该说过滤称重法作为一种标准的含尘浓度检测方法，对含尘浓度较高的烟气以及其他含尘气体的检测是可行的、也是必要的。而在高压天然气的含尘检测中，由于天然气管道内压力一般都挺高，可达10MPa，且天然气为易燃气体，这对采样系统的密封以及操作的安全性提出了更高的要求；同时，由于天然气管道内粉尘含量一般都很低，可低至0.01mg/Nm3，这样如采用传统的过滤称重法，将会需要很长的采样时间，不但增加了工作量而且给检测结果带来了很大偏差；另外，在过滤称重法中，由于粉尘与捕集装置中的过滤膜或金属丝网的作用，而使得部分粉尘因团聚或分裂，从而影响颗粒粒径分布的测量。

我国对烟气中的粉尘浓度检测，开发了多种在线检测的仪器与方法，如我国专利CN2583656(烟气浓度连续监测采样装置)和CN86201067(烟尘自动采样器)等。而天然气中的粉尘检测与现有的烟气含尘检测相比，具有以下难点：

(1)采样介质为高压、常温天然气，而现有研究一般聚焦在常压、高温状态下；

(2)天然气含尘浓度较低(可低到0.01mg/Nm3)，而现有研究中(如烟气)含尘浓度较高；

(3)天然气中粉尘粒径较小，而现有研究的含尘气体检测中粉尘粒径较天然气中的要大；

(4)一般的颗粒分析仪都在常压或低于1MPa条件下操作，所以要检测高压气体的粉尘情况，必须对高压气体进行减压。

发明内容

本发明的目的是发明一种高压气体特别是高压天然气管道内粉尘浓度与粒度分布在线检测具有测量精度高、快速方便、安全可靠的在线检测方法及其装置。

鉴于上述在高压天然气管道内粉尘检测的一些难点以及传统过滤称重法的缺点，本发明的技术方案是根据不同直径、不同压力的天然气管道设置不同长度的管道接管5或改变法兰6在压力密封套4上的位置，从而使采样系统适用不同直径、不同压力的天然气管道的含尘检测；将静压平衡采样嘴2从管道接管5插入高压天然气管道1内，调节流量使采样嘴2内外腔的压力相等，达到等动采样；由采样嘴2的特殊结构将其内外腔气体的压力隔开为两部分，分别传送到差压传感器11进行检测，在差压传感器11显示结果为零或在其精度范围(如±0.1％FS)之内时，即认为采样已达到等动采样。然后等动采集的高压天然气再经冷凝干燥，记录其瞬时流量与累积流量，同时，测试此时的压力与温度；然后，高压天然气经过减压，将其压力减小至1个大气压，减压后的天然气等动地取出颗粒分析仪24所需要的气体流量，并测试此时的压力与温度，多余的气体排出；最后，经颗粒分析仪24分析检测后的天然气排出；根据颗粒分析仪24检测的含尘浓度C₁，然后由减压前后的压力、温度、流量等参数可以推算出折算到标准状态下的天然气管道中的含尘浓度C₀。