CN107315079A - 用于低温天然气浓度检测的系统集成方法 - Google Patents

用于低温天然气浓度检测的系统集成方法 Download PDF

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王全国
鲍磊
党文义
韩中枢
凌晓东
武志峰
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels, explosives
    • G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas

Abstract

本发明涉及一种用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，主要解决现有技术中无法直接测量低温天然气浓度的问题。本发明通过采用一种用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，将加热装置、甲烷浓度分析仪、引导单元和待测气体管路集成为一套系统，实现低温甲烷气体浓度检测的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低温天然气浓度检测中。

Description

用于低温天然气浓度检测的系统集成方法
技术领域
本发明涉及一种用于低温天然气浓度检测的系统集成方法。
背景技术
近年来，我国液化天然气产业获得了迅猛发展，已经基本形成了从液化工厂、LNG运输、LNG储存(接收站)、加气站和终端用户的完整产业链。LNG具有超低温和易燃易爆双重危险特性，LNG在储存过程中一旦发生泄漏，由于LNG温度极低(-162℃)，气液膨胀比大，极易挥发出甲烷与空气形成爆炸性混合物，遇到点火源发生严重的火灾爆炸。因此，对泄漏后的LNG需要采取措施抑制其进一步扩散，降低蒸发速率，避免造成更严重的次生灾害。液化天然气主要成分是甲烷，在开展液化天然气扩散抑制的研究过程中，为了研究抑制效果，需要对液化天然气蒸发的低温甲烷气体浓度进行检测。为此，设计一种可以检测低温可燃气体浓度的集成方法。
目前在检测空气中甲烷浓度时，一般采用泵吸式进行采样，但是对于低温天然气的检测，采用泵吸式抽气的检测方式对仪器的防爆性能有很高的要求，另外泵吸式甲烷浓度检测仪一般为便携式仪器，不适合置于低温的环境，也无法长时间的工作。
本发明涉及的低温可燃气体浓度检测系统集成方法主要用于LNG蒸发扩散范围内甲烷实时监测及数据传输实验。也可用于其他低温可燃气体的浓度检测。
目前没有涉及到低温天然气浓度检测集成方法的相关专利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中无法直接测量低温天然气浓度的问题，提供一种新的用于低温天然气浓度检测的系统集成方法。该方法具有可直接测量低温天然气浓度的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，包括如下步骤：
(1)将加热装置、甲烷浓度分析仪、引导单元和待测气体管路集成为一套系统，实现低温甲烷气体浓度检测；
(2)被测气体经由采样头的过滤器流经采样管后经加热装置加热至0-60℃，进入甲烷浓度分析仪进行测量；
(3)所述引导单元包含引导核心模块组件、流量计、稳压阀，引导单元是基于文丘里原理，利用氮气或空气的流量产生的负压将待测样品气体抽出至甲烷浓度分析仪，待测气体经分析仪测量完浓度后与氮气或空气一起排入大气；
(4)甲烷浓度分析仪测量出甲烷浓度后将数据上传至上位机。
上述技术方案中，优选地，采样管为PFA特氟龙材质。
上述技术方案中，优选地，引导单元的引导气采用钢瓶或空压机提供。
上述技术方案中，优选地，加热装置采用水浴加热方式将待测气体管路加热。
上述技术方案中，优选地，甲烷浓度分析仪的甲烷浓度测量范围为0-100v％(体积分数)。
上述技术方案中，优选地，甲烷浓度分析仪为隔爆型，工作温度范围为-40-65℃；可燃气体报警仪安装在仪表柜的上端，在可燃气体泄漏后报警。
本发明提供了一种可以检测低温可燃气体浓度的系统集成方法，该方法可以应用于液化天然气蒸发出来的低温甲烷气体浓度检测，具体可应用于液化天然气的蒸发扩散抑制实验，通过检测甲烷浓度的变化来研究对液化天然气蒸发扩散的抑制效果。本发明提出的检测低温甲烷气体浓度的系统集成方法可用于测量0-100v％的低温天然气浓度，解决了目前无法直接测量低温天然气浓度的问题；本发明为集成式设计，将加热装置、分析仪和引导单元集成到一个仪表柜，方便现场使用；本发明也可以方便的实时在线测量其他可燃气体浓度，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1低温甲烷浓度分析集成系统流程示意图。
图1中，1加热装置，2甲烷浓度分析仪，3引导单元，4氮气或空气，5数据传输与分析，6待测气体入口，7排入大气管线。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
本发明提出了一种应用于低温甲烷气体浓度检测的系统集成方法，如图1所示，其技术方案如下：
(1)本发明是将加热装置、甲烷浓度分析仪、引导单元和待测气体管路集成为一套系统，能够实现低温甲烷气体浓度检测。
(2)被测气体经由采样头的过滤器流经采样管后经加热装置加热至甲烷浓度分析仪要求的温度，进入浓度分析仪进行测量。采样管为PFA特氟龙材质。
(3)引导单元是实现本发明的关键环节，其原理是基于文丘里原理，利用氮气或空气的流量产生的负压将待测样品气体抽出至甲烷浓度分析仪，待测气体经分析仪测量完浓度后与氮气或空气一起排入大气。引导单元包含引导核心模块组件、流量计、稳压阀组成。引导气可以采用氮气瓶组供气或空压机提供空气动力。
(4)加热装置采用水浴加热方式将待测气体管路加热至0-60℃，进入甲烷浓度分析仪进行分析。如果取样点与甲烷浓度分析仪之间管路较长，也可不用水浴加热，只需与空气自然换热也能实现加热的目的，但是要确保进入甲烷浓度分析仪的气体温度不能低于分析仪承受的下限。
(5)甲烷浓度分析仪可以实现实时的高浓度甲烷含量测量，甲烷浓度测量范围为0-100v％。甲烷浓度分析仪为隔爆型，工作温度范围为-40-65℃。
(6)可燃气体报警仪安装在仪表柜的上端，用以保证实验过程中分析仪周边的安全，在可燃气体泄漏后报警。
氮气瓶组或空气机产生的氮气或空气在减压后进入引导单元3，气体流动产生的负压将待测气体通过气体管路进入加热装置1加热后进入甲烷浓度分析仪2，甲烷浓度分析仪2测量出甲烷浓度后将数据上传至上位机，测量后的气体随引导气排入大气。
本发明为集成式设计，将加热装置、分析仪和引导单元集成到一个仪表柜，方便现场使用；本发明也可以方便的实时在线测量其他可燃气体浓度，取得了较好的技术效果。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是没有加热装置1，氮气瓶组或空气机产生的氮气或空气在减压后进入引导单元3，气体流动产生的负压将待测气体通过气体管路直接进入甲烷浓度分析仪2，甲烷浓度分析仪2测量出甲烷浓度后将数据上传至上位机，测量后的气体随引导气排入大气。
本发明为集成式设计，将加热装置、分析仪和引导单元集成到一个仪表柜，方便现场使用；本发明也可以方便的实时在线测量其他可燃气体浓度，取得了较好的技术效果。
【比较例】
目前还没有专门针对低温天然气的浓度测量方法，常规方法是将天然气加热到室温然后采用泵吸式进行测量，通过泵将可燃气体抽到检测元件的腔室。这样就存在以下几个问题：第一，天然气是可燃气体，泵吸式装置必须是防爆仪器，必须满足国家规定的可应用于易燃危险场所的设备防爆要求，而且对检测元件也提出了很高的要求，这样就大大降低了实用价值。第二，泵吸式不能直接测量低温天然气浓度，需要将气体处理后才能测量，降低了测量结果的准确性。第三，泵吸式甲烷浓度测量方法一般不适合置于低温的环境，也无法长时间的工作。

Claims (6)

1.一种用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，包括如下步骤：
(1)将加热装置、甲烷浓度分析仪、引导单元和待测气体管路集成为一套系统，实现低温甲烷气体浓度检测；
(2)被测气体经由采样头的过滤器流经采样管后经加热装置加热至0-60℃，进入甲烷浓度分析仪进行测量；
(3)所述引导单元包含引导核心模块组件、流量计、稳压阀，引导单元是基于文丘里原理，利用氮气或空气的流量产生的负压将待测样品气体抽出至甲烷浓度分析仪，待测气体经分析仪测量完浓度后与氮气或空气一起排入大气；
(4)甲烷浓度分析仪测量出甲烷浓度后将数据上传至上位机。
2.根据权利要求1所述用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，其特征在于采样管为PFA特氟龙材质。
3.根据权利要求1所述用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，其特征在于引导单元的引导气采用钢瓶或空压机提供。
4.根据权利要求1所述用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，其特征在于加热装置采用水浴加热方式将待测气体管路加热。
5.根据权利要求1所述用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，其特征在于甲烷浓度分析仪的甲烷浓度测量范围为0-100v％。
6.根据权利要求1所述用于低温天然气浓度检测的系统集成方法，其特征在于甲烷浓度分析仪为隔爆型，工作温度范围为-40-65℃；可燃气体报警仪安装在仪表柜的上端，在可燃气体泄漏后报警。
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