天然气作为一种清洁能源,在能源结构中的占比不断提高。然而,天然气在开采、输送过程中会夹带各种颗粒物,如粉尘、岩屑、腐蚀产物等。这些颗粒物会对管道设备造成磨损、堵塞,影响天然气的输送效率和质量,甚至可能引发安全事故。因此,天然气管道颗粒物过滤技术的研究与应用具有重要意义。
(一)来源
天然气管道中的颗粒物主要来源于以下几个方面:
1. 开采过程:在天然气开采过程中,井下带出的凝析油、凝析水、岩屑粉尘等。
2. 施工残留:管道施工时留在管道内的脏物、焊渣。
3. 腐蚀产物:管道内及相关设备、仪表的腐蚀产物。
(二)危害
1. 设备磨损:颗粒物会加速管道、压缩机、阀门等设备的磨损,降低设备使用寿命。
2. 堵塞管道:大量颗粒物堆积会导致管道堵塞,增加输送压力。
3. 影响质量:颗粒物会影响天然气的纯度,降低燃烧效率。
4. 安全隐患:颗粒物可能引发管道腐蚀、泄漏等安全事故。
(一)过滤器类型
1. 高效过滤器:采用聚酯纤维滤芯,可去除小于5微米的固体颗粒和液滴。其过滤效率高,使用寿命长,广泛应用于天然气输气项目。
2. 旋风分离器:利用离心力分离颗粒物,适用于处理大流量、高浓度颗粒物的天然气。
3. 磁分离器:针对磁性颗粒物,如管道腐蚀产生的铁屑等,通过磁场捕集颗粒物。优化后的磁系矩阵分离效率可达80.37%,显著降低过滤器堵塞频率。
(二)过滤器性能要求
1. 过滤效率:根据ISO 29463标准,过滤器对0.3微米颗粒的过滤效率应≥99.95%。
2. 压降:初始压降应≤200 Pa(额定流量下),终压降≤2×初始压降。
3. 材料耐腐蚀性:滤芯材料需耐腐蚀,如316L不锈钢,经500小时盐雾试验无锈蚀。
4. 防火性能:滤芯材料的氧指数应≥28%,具有阻燃性能。
三)过滤器的安装与维护
1. 安装:过滤器应安装在管道的关键位置,如压缩机前、计量站前等。安装时需确保密封性,防止气体泄漏。
2. 维护:定期检查滤芯的堵塞情况,根据压降变化及时更换或清洗滤芯。同时,需定期检查过滤器的密封性、耐腐蚀性等。
(一)检测方法
1. 光学法:利用光学粒子计数器检测颗粒物浓度,是石油天然气行业标准SY/T 6892-2012规定的标准方法。其优点是检测速度快、精度高,适用于在线监测。
2. 称重法:通过称量滤膜上的颗粒物重量来计算浓度。该方法适用于高浓度颗粒物的检测,但检测周期较长。
3. 光谱法:通过分析颗粒物的光谱特征来确定其成分和浓度。该方法可同时检测多种成分,但设备成本较高。
二)检测装置
1. 在线监测装置:如光学粒子计数器,可实时监测管道内颗粒物浓度。其安装在管道上,通过取样探头抽取气体样本进行检测。
2. 便携式检测设备:适用于现场检测和临时监测。其操作简便,但检测精度相对较低。
(一)利菲拓过滤技术应用案例
利菲拓为天然气管道压缩机提供了全套过滤解决方案。利菲拓过滤器可有效去除天然气中的颗粒物,保护压缩机的正常运行。在某天然气管道项目中,使用颇尔过滤器后,压缩机的维护频率降低了30%,停机时间减少了20%。
(二)磁分离技术应用案例
在某天然气管道场站,采用磁分离技术处理管道内的磁性颗粒物。优化后的磁系矩阵分离效率达到80.37%,显著降低了过滤器的堵塞频率。该场站的运维成本降低了25%,设备运行寿命延长了15%。