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        加臭工藝在城市燃氣中的應(yīng)用與改進

        2019-03-06 01:52:28彭峻峰謝瑜
        石油與天然氣化工 2019年1期
        關(guān)鍵詞:工藝

        彭峻峰 謝瑜

        四川川港燃氣有限責(zé)任公司

        安全供應(yīng)和清潔使用燃氣是人們正常生活的有力保障,其對社會和經(jīng)濟的發(fā)展有著十分重要的意義。在西南地區(qū)居民使用的燃氣類型中,天然氣占主導(dǎo)地位。在輸送或使用天然氣過程中,一旦泄漏達到爆炸極限后極易發(fā)生燃燒爆炸事故,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,屬于重點管控環(huán)節(jié)。而在天然氣中加入臭味劑后,即使有微量的泄漏也容易被發(fā)現(xiàn),從而找出漏點,消除安全隱患,同時控制輸差,降低損失。對目前西南片區(qū)現(xiàn)狀而言,不僅要考慮采取什么樣的加注工藝,加注量如何有效控制,以便盡可能降低天然氣中含硫化合物的濃度,減少對環(huán)境的影響,保證使用安全,同時還需進一步深入思考節(jié)約生產(chǎn)成本的問題。

        1 加臭工藝現(xiàn)狀

        1.1 工藝原理

        將罐裝儲存的加臭劑采用機械泵定頻加壓,以高于管道輸送壓力的泵注壓力連續(xù)注入管道中,與天然氣進行混合,由天然氣氣流自然攜帶至下游各個用氣點,達到供氣管道、用氣設(shè)備任何一個點位出現(xiàn)泄漏都能及時被嗅覺發(fā)現(xiàn)的目的[1]。

        1.2 工藝流程

        加臭裝置主要包括儲罐、柱塞泵、加注管路、注入器等。具體加注流程為:儲罐藥劑被吸出—加注泵升壓—加注管線—燃氣管道內(nèi)與燃氣混合—管網(wǎng)—各用氣點[2]。工藝流程如圖1所示。

        1.3 加注量的確定

        西南地區(qū)使用的天然氣是凈化氣,屬于無毒燃氣,與有毒燃氣的加注標(biāo)準(zhǔn)不同,泄漏到空氣中的濃度要求也不一樣。通常的做法是在理論計算的基礎(chǔ)上,采用1.2節(jié)加注工藝定頻定量加注。

        加臭量按照公式(1)進行計算[3]:

        (1)

        式中:Q0為理論加注量,mg/m3;Ld為嗅覺感知體積分數(shù),10-9;ρv為臭氣蒸汽密度,kg/m3;Ls為燃氣爆炸下限,%;b為燃氣加臭劑的純度,%。

        達州市城區(qū)和南充市民用氣加臭量分別見表1和表2。

        表1 達州市城區(qū)民用氣加臭記錄Table 1 Odorization records of city gas in Dazhou工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)13.51021020223.81019519334.21017317044.51016215954.81015214765.010149140

        2 存在的主要問題

        由加注情況看出,加注工藝與工況不相適應(yīng),未充分考慮到氣量的適時變化對濃度的影響,也未考慮外輸管道長度及管道清潔情況對濃度的影響[4],總體加注量偏高,后端采用取樣氣組分分析法分析,加臭劑濃度超高,含硫化合物濃度偏高,且無法有效控制,對大氣環(huán)境影響大,不但不滿足GB 17820-2012《天然氣》相關(guān)清潔生產(chǎn)的要求,也對生產(chǎn)成本造成極大浪費。

        表2 南充市民用氣加臭記錄Table 2 Odorization records of city gas in Nanchong工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)118401661622194015515032040150146422401351325214014113562340130124

        3 改進措施

        3.1 修正加注量

        考慮管道長度、管道清潔程度及季節(jié)變化對加臭濃度的影響,可在理論計算的基礎(chǔ)上,根據(jù)式(2)對加注量進行修正[1]:

        (2)

        式中:Q為實際加注量,mg/m3;K1為經(jīng)驗系數(shù),一般取10;K2為修正系數(shù),與環(huán)境溫度有關(guān),取值范圍1.0~2.5;K3為修正系數(shù),與管道的新舊程度有關(guān),取值范圍1.0~2.0;a為臭劑損失修正值,取值范圍75%~85%。

        3.2 將定頻加注調(diào)整為按氣量適時加注

        采集臭劑加注點天然氣流量數(shù)據(jù)和末端臭劑監(jiān)測濃度,將流量數(shù)據(jù)和末端監(jiān)測濃度導(dǎo)入遠程終端控制系統(tǒng)(remote terminal unit,以下簡稱RTU),RTU通過計算后對控制器發(fā)出動作命令,由控制器對加注泵泵注頻率進行時時控制,從而達到精準(zhǔn)控制降低加注量的目的。自動控制加注量工藝流程見圖2。

        綜合考慮濃度影響因素后,通過流量數(shù)據(jù)和末端濃度數(shù)據(jù)實現(xiàn)對泵注量的時時調(diào)整,對達州市城區(qū)和南充市民用氣加臭的加注量進行修正,再次采用取樣氣組分分析法進行分析檢測,效果明顯。具體情況見表3和表4。

        表3 達州市城區(qū)民用氣加臭記錄Table 3 Odorization records of city gas in Dazhou工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)13.51.28.58.423.81.49.08.934.21.58.88.644.51.68.68.454.81.89.19.165.01.99.09.1

        表4 南充市民用氣加臭記錄Table 4 Odorization records of city gas in Nanchong工況編號輸氣量/(104 m3·d-1)臭劑加注量/(kg·d-1)末端1質(zhì)量濃度/(mg·m-3)末端2質(zhì)量濃度/(mg·m-3)1185.98.28.12196.48.48.53207.49.38.94227.68.68.85217.08.48.66238.18.88.9

        4 效益分析

        4.1 經(jīng)濟效益

        兩個城市共計有燃氣配氣站4個,工藝改進僅需要在配氣站增加控制器,將RTU控制功能在原來的基礎(chǔ)上進行擴容。經(jīng)測算,兩個城市的加注工藝改進投入共計12萬元。經(jīng)統(tǒng)計,相比改進前,改進后每個配氣站每年節(jié)約臭劑量約為600 kg,兩個城市共計降低臭劑消耗量2500 kg,忽略人工成本的情況下,折算節(jié)約臭劑費用20萬元。

        綜合分析,改進后一年內(nèi),除能夠收回改進投入外,還能減少生產(chǎn)成本投入8萬元。

        4.2 社會效益

        改進后,不但減少了臭劑的加注量,也相應(yīng)減少了排放量,從而降低了對大氣環(huán)境的影響,更加符合國家有關(guān)清潔生產(chǎn)的要求。改進措施的實施能夠滿足燃氣泄漏后及時被發(fā)現(xiàn),為應(yīng)急處置工作提供了前置條件,大大降低了因燃氣泄漏造成安全事故的概率。

        5 結(jié) 論

        (1) 燃氣在被輸送到各個居民用氣點之前,必須經(jīng)過臭化處理,提高泄漏的發(fā)現(xiàn)率,是降低因燃氣泄漏造成安全事故的有效方式。

        (2) 城市燃氣加臭劑加注量的確定必須在考慮氣體流量、管道運行情況、環(huán)境溫度變化等影響因素下,將理論與實際相結(jié)合進行合理確定。

        (3) 將氣體流量參數(shù)與泵注量進行自動聯(lián)鎖控制,依據(jù)氣體流量變化可以實現(xiàn)對加臭泵的泵注頻率的優(yōu)化調(diào)整,達到精細化加注管理、減少加注量和臭劑費用投入的目的。

        (4) 通過改進工藝,不但減少了臭劑的加注量,也相應(yīng)減少了排放量,從而降低了對大氣環(huán)境的影響,更加符合國家有關(guān)清潔生產(chǎn)的要求。

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