高压天然气管道内粉尘检测装置的应用

利用新研制的高压天然气管道内粉尘检测装置,测定了天然气净化用过滤器进出口管内的粉尘浓度和粉尘粒度分布。现场试验结果表明,该装置密封性能可靠,数据重复性好,适用于高压天然气过滤分离设备的分离性能评价。利用所测结果计算出了过滤器的平均分离效率,所测过滤分离设备出口管道粉尘浓度都低于1.0mg/m3。     

输气管道内颗粒物检测及分离器性能评价

将高压管道颗粒物检测装置应用于天然气输气站场,监测不同工况下管道内颗粒物的浓度水平,评价多管旋风分离器的性能。研究发现:日常工况下输气管道内颗粒物浓度一般低于0.1 mg/m3,清管过程中浓度明显增加,清管器到达时颗粒物浓度达到峰值,约60 mg/m3,并在清管结束后的一段时间内保持较高浓度,根据颗粒物浓度的变化规律将清管过程分为4个阶段。通过分析多管旋风分离器进口和出口的颗粒物浓度和粒径分布,得到多管旋风分离器对5μm及以上颗粒的分离效率大于80%,可有效除去10μm以上的颗粒,多管旋风分离器在清管过程中起到保护下游管道安全运行的关键作用。     

天然气减阻剂分离模拟试验

BIB天然气减阻剂经雾化注入输气管道以后,一部分涂敷在管壁上,其余部分随气流进入管道末站的分离器。通过模拟试验,测试了旋风分离器和过滤分离器对管输气体中剩余天然气减阻剂的分离效率。研究表明:双切向进口旋风分离器对雾化天然气减阻剂的分离效率较高,且当入口雾滴的粒径分布固定时,气液分离效率随入口气速和雾滴质量浓度的增大而提高;过滤分离器对天然气减阻剂的过滤效率超过99.9%,且过滤效率随入口雾滴的质量浓度和雾滴粒径的增大而提高,当雾滴粒径达到一定程度时将被完全过滤掉。经过两级分离器分离,管输气体中的减阻剂含量极低,基本不会对下游用户和输气设备产生不良影响。分离器是天然气减阻剂的使用结点,天然气减阻剂一旦经过分离器,必须再行加注。     

管输天然气净化用旋风子的性能与选型

导向叶片式旋风子和切向入口式旋风子广泛应用于管输天然气净化,但针对于不同管输工况条件下旋风子的选型设计一直缺乏依据和指导性意见。通过试验的方法对两种旋风子的性能进行对比。试验结果表明:导向叶片式旋风子较切向入口式旋风子压降适中,处理量大;切向入口式旋风子较导向叶片式旋风子操作弹性强,分离精度高;两种旋风子的总体分离效率都能满足天然气净化的要求。结合国内天然气管道设计特点,输气规模较大的干线站场采用导向叶片式旋风子可获得良好的经济性;输气规模小且输量变化大的支线分输站场采用切向入口式旋风子能获得更好的分离效率。     

天然气场站工艺系统技术改进

某天然气场站增输时,出现过滤分离系统处理能力不够、超声流量计计量数据丢失等问题,且由于该站上游为双气源供气,天然气组分波动较大,严重影响贸易计量的准确性。基于天然气杂质组成分析结果,在过滤分离器上游增设旋风分离器,并通过增加过滤分离支路,提高了天然气净化处理能力;结合场站生产实际,在进站汇管处安装在线色谱仪,解决了由于气体组分波动影响贸易计量的问题;通过在流量计与调压阀之间设置埋地工艺流程,安装T形管件和弯头,降低了节流噪音对计量的影响。     

旋风分离器运行可靠性评价模型

旋风分离器的可靠运行对输气管道平稳供气意义重大,目前尚未有研究提出评价该设备运行可靠性的方法。在高压系统中,结构可靠性与运行可靠性存在联系,但是现有研究对这种联系的认识尚不充分。采用结构可靠性分析和可维修系统的马尔科夫过程,结合工程实践经验,建立了一种可用于评价旋风分离器运行可靠性的方法。根据实际结构与运行参数,评价了西气东输管道中某型号旋风分离器的运行可靠性,其评价结果验证了该方法的可行性,为其他类似设备的运行可靠性评价提供了参考。     

三相旋风分离器流场分布研究

采用激光多普勒测速仪(LDV)对三相旋风分离器内气体流场的速度分布进行了测量。结果表明,旋风分离器内气流切向速度、轴向速度和径向速度沿轴向、径向和周向均遵循一定规律变化,合理选择旋风分离器结构参数可有效提高分离效率。     

天然气管道内颗粒物采样分析装置设计与应用

针对天然气管道缺少对颗粒物含量定期监测仪器的现状,研制出高压天然气管道内颗粒物自动采样橇,可安全可靠地定期对天然气管道内的颗粒物进行取样,取样过程无需人工干预.将该装置应用于国内某大型输气管道的压气站,对进站主管内的颗粒物特性进行测定,得到了颗粒物的质量浓度和粒径分布,质量浓度范围2.57～7.24 mg/m3,粒径范围1.55～21 μm.利用扫描电镜(SEM)对捕集颗粒物的粒径分布进行验证,二者吻合较好.监测结果可为清管作业方案的制定以及分离过滤设备运行方案的调整提供指导.     

新型摇杆式低噪音高效烟末分离器的设计与应用

烟草行业对收集的烟末粉尘做最后的筛分处理时,普遍采用传统的筛分机械,其存在的问题是噪声大、故障率高和筛分效率低。通过分析论证,针对本行业相关物料的物理机制,自主设计了一种新型除尘系统压棒前粉尘(含可利用烟末)筛分装置——摇杆式低噪音粉尘筛分器。本文阐述了烟末分离器筛分设备研究现状以及改进方案的确定和实施,介绍了摇杆式低噪音粉尘筛分器工作性能以及设计效果验证,以促进这种新型摇杆式低噪音高效烟末分离器的推广与应用。     

固气旋风分离器分离效率影响的数值分析

采用计算流体动力学软件（Fluent）对旋风分离器进行数值模拟计算,采用雷诺应力模型（RSM）模拟旋风分离器内流体的流动,分析了流量、溢流管深度和入口形式对分离效果的影响。研究表明：①在一定流速范围内,当流速降低对大颗粒（d≧100μm）分离效果没有太大的影响,但分离速度降低,分离效率减少;对中等粒径（20μm〈d〈100pm）的颗粒影响较大,会显著降低其分离效果和分离效率;对小粒径（d 20μm）的颗粒影响较大,颗粒在分离时更快的向靠近轴线附近运动,更容易逃逸,分离效率降低。②在一定长度范围内,随着溢流管插入深度的增加,大粒径颗粒分离速度增加,小粒径颗粒分离效果增强,溢流管插入深度的增加有利于固气分离,并且溢流管插入深度对压力降的影响不大。③蜗壳式入口相对于矩形切向入口型式,增大了旋风分离器的入口半径,使得进流量的增加（生产能力的增大）,同时会导致内旋涡旋速度的增加,有效分离粒径减小,分离效率提高。     

入口下倾小型旋风分离器的仿真设计

以一台4 t/h燃煤锅炉烟气的旋风分离器为对象,采用R-k-ε湍流模型,利用Fluent软件对Stairmand HE型分离器内部流场进行三维数值仿真分析,并采用离散相模型对固体颗粒进行追踪,研究旋风分离器筒体结构及运行参数对其分离效率、运行压降和磨损的影响,获得了同时具有较高分离效率、较低运行压降、较少磨损的入口下倾分离器筒体结构参数.     

输气管道站内分离器的选择

介绍了输气管道站内分离器的工作原理及主要结构,并对普通旋风分离器的气体流动、沉降理论进行了分析,同时对几种分离器进行了比较,目前输气管道站内分离器常用的是旋风式分离器。复壁式分离器特别适用于气体杂质中水的成分比较多,杂质的成分比较复杂的场合。     

水下旋流气液分离器研究进展

旋流气液分离器能够实现高气速、高气液比工况下的气液分离,从而满足降本增效的要求。通过调研国内外水下旋流气液分离器的研究成果,对不同类型的水下旋流气液分离器进行了重点评述,从旋流场内液滴破碎机理、分离器内部流场参数等方面论述了水下旋流气液分离器的理论研究进展。结合工程实际需求,提出了水下旋流气液分离器研究中的不足及其未来的研究方向:建立水下旋流气液分离器的独立设计准则;进一步完善液滴在旋流场中破碎与聚合的理论研究;将旋流气液分离器与其他形式的分离器相结合,形成综合性的分离系统。     

跨国长输天然气管道清管作业特点

清管作业是天然气长输管道投产前或运行中的一项重要作业,可保证管道的安全运行和输气效率。跨国天然气管道的清管作业不同于常规清管作业,其具有一定的复杂性和特殊性。介绍了中亚天然气管道在清管站设置、清管站工艺、清管器选型等方面与国内一般管道的不同之处,并以中亚天然气管道清管作业为例,对中亚天然气管道乌国段的清管工艺特点和清管经验以及跨国段管道清管作业的特点和关键要点进行了总结和解析,以期为后续跨国长输天然气管道的清管作业提供帮助。     

油气管道带磁原因及退磁方法

在油气长输管道维修更换作业中,为了缩短更换作业周期及减少剩磁对管道焊接质量的影响,需要对管道进行退磁作业。分析了导致油气管道带磁的原因:管道检测;外部存在磁场、电场;管道焊接与摩擦等。探讨了管道带磁对管道焊接、其他检测方法与管道寿命的影响。基于油气管道的退磁原理,提出3种管道退磁方法:直流退磁法、交流退磁法及永磁铁退磁法,以此提高油气管道在线焊接质量。研究结果对于工程实践中油气管道退磁方法的选择有一定的指导作用。     

天然气管道内涂层失效因素及安全评价

为了提高天然气管道内涂层安全评价的科学性和合理性,通过开展内涂层性能实验研究,并结合天然气管道内涂层实际服役调查情况,利用鱼骨图分析了影响内涂层安全性的因素,建立了天然气管道内涂层评价指标体系,提出基于模糊层次分析法的天然气管道内涂层安全评价方法,并使用该方法对某临海天然气管道内涂层进行安全评价,结果表明:利用新指标体系的模糊层次分析法,能够有效评价天然气管道内涂层的安全现状,可以解决内涂层评价的复杂性、不确定性及多层次性难题,为天然气管道内涂层的安全评价提供了更加科学的思路。     

西气东输站场放空天然气回收需求与工艺

天然气长输管道增压站和分输站放空主要包括紧急抢修放空和计划性放空,前者具有随机性,单次放空量大,不具备回收的技术条件,后者主要指分离器排污放空和压缩机定期检修放空,具有较强的计划性和一定的规律性,具有良好的回收基础条件和回收价值。西气东输管道站场压缩机检修和分离器排污两项放空量之和占总放空量的50%以上,对放空天然气进行回收是可行和必要的。为此,设计了一套以CNG压缩机为核心的站场放空天然气回收工艺系统,可对站场因设备维修、排污等产生的放空天然气进行回收并重新注入上游管道、下游管道或分输管道,达到节能减排的目的。     

可变径管道检测器皮碗结构设计及密封性能

可变径油气管道检测器是一种可以同时对一个发、收球站间距内的不同口径管道进行在役检测的管道检测设备,其优点是通过能力强、适用范围广、经济性好。通过对实现变径检测的可变径皮碗的结构设计及密封性能进行研究,提出一套适用于油气介质的40~48 in(1 in=25.4 mm)可变径皮碗结构。利用有限元仿真分析、可变径管道检测器牵拉、气体密封驱动测试方法,验证了可变径皮碗结构方案的合理性和可行性。通过现场工业应用,证明可变径皮碗结构设计及密封性能均满足设计指标和现场应用要求。打破了国外长期对可变径清管与检测技术的垄断,为中国自主研发可变径清管及检测装备早日实现系列化工业现场应用奠定了坚实的技术基础。     

二氧化碳输送管道工程设计的关键问题

CO2管道输送是碳捕集、利用和封存（CCUS）技术的重要环节,具有真正意义的长距离、大输量CO2管道在国内尚属空白。结合二氧化碳物性特点和国外二氧化碳输送管道建设经验,对国内二氧化碳输送管道工程设计在气源气体组分要求、输送相态的选择和控制、路由选择、阀室设计原则、地区等级划分、涂层选用、设备材料的密封性能、管材性能以及其他安全措施等方面进行了深入探讨,分别提出了切实可行的建议措施,指出编制适合中国国情的CO2输送管道的设计、建造、运营规范十分迫切。研究内容对于推动我国二氧化碳输送管道工程和CCUS技术的发展具有重要意义。（图1,表1,参7）     

压力分布在线仿真泄漏检测系统

榆济天然气管道目前面临管道泄漏及其次生灾害的威胁,需要一套完整的泄漏检测方案为管道系统安全生产提供保障。针对大型复杂天然气管道系统缺乏干线计量及沿线压力测点众多的特点,采用国内某公司自主研发的基于在线仿真的压力分布泄漏检测系统,通过对比分析在线仿真压力和实测压力偏差分布实现管道全线的实时泄漏检测,持续监测管道系统的运行状态,及时发现可能出现的微小泄漏并确定其位置。结果表明:该泄漏检测系统不仅可用于实现大型复杂天然气管道系统的泄漏检测,还能发现仪表故障、站场异常操作等异常事件,突破了管道系统分段泄漏检测的限制,并可以对天然气管道泄漏进行动态监测,定位泄漏点。