天然气加臭理论及其装置

天然气加臭理论及其装置一、概述随着天然气的大量开发和广泛应用，燃气加臭越来越受到了人们的重视，为保证天然气安全输配与安全使用，加臭剂的添加至关重要。

通过实施加臭措施，从技术上进一步保证天然气用户与维修管理人员能凭嗅觉及时发现、及时处理泄漏事故，把泄漏事故消灭在萌芽状态。

我国《城镇燃气设计规范》中规定：城镇燃气应具有可以察觉的臭味，无臭味或臭味不足的燃气应加臭。

燃气中臭剂最少量应符合下列规定：1.有毒燃气泄漏到空气中达到对人体允许的有害浓度之前应察觉。

2.无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉。

目前，国内外城镇燃气普遍采用的加臭剂为四氢噻吩(THT)。

《城镇燃气设计规范》(GB 50028—93)条文说明推荐，天然气中以四氢噻吩为加臭剂的用量不低于20 mg／m3。

二、加臭设备的基本要求（1）随燃气的瞬时流量变化连续、均匀、准确加臭；（2）加臭浓度不受管道内燃气流量、温度、压力变化影响；（3）全密闭工作；（4）故障率低；（5）配备臭剂气化装置。

三、排液泵式自动加臭设备简介本机全密闭工作，隔膜防腐处理，防爆型设计，适于添加各种易燃、易爆、易挥发、有毒、有害的液态药剂。

自动、手支控制设定，添加药剂计量准确，可调整范围大。

产品系列化，多种规格型号，可供燃气加臭、排水加药、食品添加香精、制药及化工配料等行业微量添加药剂选用。

1、泵式自动加臭设备的组成:加臭机的核心是排液泵，它主要有以下几个部分组成：1, 隔膜式柱塞计量泵（两台，一开一备）；2,控制系统；3,储药剂系统；4,输药管线阀门组系统；5,输出计量标定装置；6,呼吸阻火排空系统; 7,设备柜、底座系统； 8,气化装置； 9,压料导药装置。

10液位检测装置；11、回流装置；12、过滤装置；13、散流式汽化器；14现场仪表。

（1）、控制系统控制系统主要由软件和硬件组成，其中硬件包括：工业控制计算机、显示器、打印机、鼠标、键盘、PLC-711B数据采集卡、电缆、控制装换器组成。

根据现场设备提供的信号显示现场参数和状态；根据现场流量信号，输出计量泵的工作信号，控制计量泵完成定量加臭的工作；储罐液位高度显示（通过显示器可直观看到计量罐液位高度，当计量罐中液位达到下限时，发出报警指示）；检测设备运行参数，当工作泵出现故障时报警；可实现自动、手动转换（手动指人工控制本系统定量加臭），加臭装置的LCD面板应能显示燃气流量、计量罐液位、泵工作状态；可随机打印加臭量和燃气流量;历史数据随时查询;每个加臭点可有三路流量信号输入（可同时采集三路管道的流量信号，经加臭系统控制软件处理后，根据燃气汇总后的总流量控制加臭泵按设定的加臭比例自动调整，稳定向燃气总管加臭。

）（2）、隔膜式柱塞计量泵加臭泵是专门设计的隔膜式柱塞计量泵，柱塞的运动行程机械锁定，每次输出量保持恒定。

标准加臭泵的输出量一般在50—500 mg/次范围内任意可调，加臭泵的工作频率最大为50次／min。

采用220V，50HZ的交流电，控制脉冲是200ms,输出工作压力达4Mpa。

基本原理是电磁驱动器推动柱塞做往复运动，柱塞向前运动时，挤压后泵腔中的机油推动隔膜向前泵腔中的介质通过出口单向阀送出，柱塞向后运动时，卸掉油腔压力，并通过补油阀补充机油（如果后腔缺油），隔膜复位使前腔产生负压，将臭剂通过进口单向阀吸进介质腔为下一次输出做好准备，计量泵通过这样的循环将介质传送到需要的地方。

下图为计量泵结构图：基本组件可分为四部分：泵头组件；泵芯组件；电磁驱动器；和泵箱。

2、自动加臭装置工作原理控制系统根据操作者设定的设备运行模式（手动或自动）输出信号到加药泵的动力系统――电磁驱动器，电磁驱动器往复移动，带动活塞往复运动，活塞向前运动时，产生油压使隔膜片产生弹性变形，排出隔膜片另一侧的药剂，活塞向后运动时，产生负压，迫使膈膜片反向弹性变形，吸入药剂，单向止逆阀，配合膜片的正反向变形吸排药剂，实现燃气加臭工作。

3、自动加臭装置的主要特点（1）加药准确、计量精度高自动加臭装置采用的加药泵是专门设计的隔膜式柱塞计量泵，柱塞的运动行程机械锁定，每次输出量保持恒定，加臭的比例准确可预知。

标准加药泵的输出一般50~500mg／次之内任意可调；90系列加药泵的输出一般在300~1500mg／次。

（2）适于长期连续运行，稳定可靠, 省电：自动加臭装置的控制器部分采用的是工控机和单片机为主的控制系统，因此适于长期不间断运行，稳定性好，工作可靠。

机械运动部分采用国际上先进的电磁脉冲驱动，工作省电, 充油防爆及润滑降温，使电磁驱动的磨损极小，无振动工作噪声很低，长期工作无温升几乎无磨损。

与其他电机――减速机的传动方式相比较，电磁驱动的优点更明显。

（3）全密闭工作无泄漏：自动加臭装置从上料至药剂注入燃气管线全过程封闭工作，无任何外漏点，压料时储药罐内的废气通过排空管线直接排出室外。

采用隔膜式加药泵，药剂与机械运动部件相分离，无任何泄漏。

密封方式主要采用金属硬密封及聚四氟垫片密封，所有可能接触药剂的部件均采用不锈钢材料，耐腐、可靠，无泄漏。

（4）控制系统先进：自动加臭装置在控制室内直接掌握现场的设备运行工况。

直观显示设备工作状态及输出量，配备有各种监视及检测设备，还可配置液位信号传送器及输出信号传感器、膜片损坏监视器进行信号远传。

自动补偿加臭，部分型号中设计了加臭浓度检测自动补偿加臭接口，根据管道加臭浓度信号的变化自动增减加臭信号输出量，调整加臭设备的加臭量，使燃气内臭剂浓度基本保持恒定。

实现了闭环加臭。

全自动运行，无需专人监控操作。

自动记录、输出打印运行记录、自动绘制运行工况分析图表。

控制系统全中文操作，控制键盘直接调整，操作简单，容易掌握。

利用计算机的连网功能，实现远程数据传输和监控。

控制系统可开孔上盘安装实现控制室的整体规划布局。

（5）设备一开一备方便检修与维护：自动加臭装置采用了双加药泵配置，采用旁通式输药管线阀门组方便操作、检修与日常维护，实现不间断连续加臭工作。

（6）设备安装，运输方便：设备柜、底座系统是整个设备的基础部件，钢制基座把大部分设备安装其上坚固可靠，自成体系，无须外配水泥基础，配线、运输都十分方便。

设备柜把设备的电器防爆部件装在柜内，避免在检修及其他意外情况与药剂接触。

方便电器操作与维修。

（7）安全系统齐备：自动加臭装置的呼吸阻火、排空系统主要功能是密封储药系统并能在储药罐排出药剂和超压时，补给空气和排出气体泄压至室外，由此保证整个加药系统安全工作及加臭间内的空气清洁；该系统通过密封液隔离了药剂与外界空气的接触，使药剂保持全密封状态，在有意外火险时，起到阻火作用。

储药罐常压储药剂安全可靠。

四、其它几种加臭设备简介1、液滴式（或称差压式）加臭设备液滴式加臭设备是一种最为简单的加臭设备，用一个手动阀门即可简单控制加臭，这种设备不耗电力，安全可靠，但难以控制合理的加臭量，温度、压力、流量的变化影响加臭量，一般加臭量偏大。

2、仪表传动泵式加臭设备这种装置利用仪表加臭泵加在旁通管道上实现加臭工作，这种设备结构复杂难以控制。

3、引射式加臭设备这种设备利用空气动力学引射原理把气化的臭气吸入燃气管道中实现加臭，不用电，设备简单，但加臭量十分难控制，对流量、温度、压力变化十分敏感。

4、旁通吸收式加臭设备这种方式的燃气加臭设备用储罐内的饱合臭剂气体随通过储罐内的燃气一起流动，混入燃气实现加臭工作，这种加臭设备对温度、压力、流量的变化十分敏感，加臭浓度难已控制，但设备配置较为简单、易行，不耗电力且要求罐体承压。

以上四种方式的加臭设备虽简单，但都不能精确控制加臭量，往往臭剂浪费量较大，特别是在四季温度变化和供气不均匀的高低峰状态下，这种设备的加臭量就更难以控制。

有的储药罐是压力容器，操作复杂，难以掌握。

五、对燃气加臭剂的选用要求及常用加臭剂1、燃气加臭剂要符合以下几个方面的要求(1)、加臭量应在浓度极低的条件下能够嗅到臭味，并能识别出臭剂味与其他气味。

(2)、对人体无害、毒性小、气味存留长久；(3)、化学性质稳定，气态无腐蚀性，易于储存、运输；(4)、能完全燃烧，燃烧后无异味，残留污染物少；(5)、气化后常温下不冷凝，不易吸附于传输物上（如管道、煤气表、阀门等）；(6)、造价相对便宜，货源充足。

2、几种常见的加臭剂（1）、乙硫醇、丁硫醇、异丁硫醇同属硫醇类，基本能够满足气味剂警示要求，但存在有腐蚀性和毒性，易冷凝、化学性质不稳定的缺点，相对优势为造价低；气味较四氢噻吩强。

（2）、二甲硫醚、二乙硫醚同属链状硫化物与前面相比气味较弱，单独使用效果不佳，可与硫醇类混合使用，臭质效果较强，一般稍有毒性。

（3）、四氢噻吩分子式 C4H8S 分子量 88.1闪点，℃ >18 比重，4/20℃ 0.9987冰点℃ -96.16 沸点，℃，760mmHg 120.9自燃点℃ 200 爆炸极，20℃，760mmHg 12.1%—1.1%溶解性，20℃几乎不溶于水，可溶于乙醇、乙醚、丙酮性状：无色透明油状液体特征：具有恶臭气味特点：无毒、味道与煤制气相似；化学性质稳定，易于储存；气味存留长久, 少量浓度下可嗅到极刺激性臭味；气体状态下无腐蚀性, 汽化后不易冷凝；燃烧后无异味, 废气较少；价格适中, 货源充足；是目前国内外用较为普遍的燃气加臭剂。

操作注意事项：密闭操作，局部排风。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶耐油手套。

远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。

使用防爆型的通风系统和设备。

防止蒸气泄漏到工作场所空气中。

避免与氧化剂接触。

灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。

搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。

配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。

远离火种、热源。

库温不宜超过30℃。

保持容器密封。

应与氧化剂分开存放，切忌混储。

采用防爆型照明、通风设施。

禁止使用易产生火花的机械设备和工具。

储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

六、故障检修设备故障维修在了解各部件的基础上，要遵循先易后难，先外围后内部的原则1、设备检修流程图2、电磁驱动器检修驱动器不动作有几种可能，一是卡死，通常是电磁轴内有异物；另外是电磁线圈烧毁，其判断方法是用万用表测量线圈电阻，100-130欧姆为正常，无限大则断路，接近零则短路，介于0-100欧姆间属匝间短路，必须分解检修、更换线圈。

3、无臭剂输出的维修方法（1）打开排气口阀，排除空气，补满机油，再将其关闭。

（2）打10分钟回流试验，如无异常，再进行压力试验，高于燃气压力，进行加臭工作。

（3）如果回流试验无法进行，还应检查行程是否过小，过滤器是否堵塞，液位计阀是否打开。