CN110320251A - 一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法，它包括主管道和处理器（6），主管道两端分别设有前部气体切换阀（9）和后部气体切换阀（20），主管道上从前部气体切换阀（9）到后部气体切换阀（20）之间依次设置有前部探测器（11）、硫化氢吸收模块（14）和后部探测器（16）；前部气体切换阀（9）上连接有天然气进入管道（8）和空气进入管道（10）；所述后部气体切换阀（20）上连接有空气排出管道（17）和天然气排出管道（19）；所述处理器（6）分别和前部气体切换阀（9）、前部探测器（11）、后部探测器（16）和后部气体切换阀（20）连接。本在线检测装置和方法检测选择性好、精度高，可实时监测，安装维护方便。

Description

一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测 方法

技术领域

本发明涉及天然气检测技术领域，具体涉及一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法。

背景技术

城镇燃气业务的迅猛发展，燃气的安全性越来越受到重视，天然气作为城镇燃气具有易燃、易爆和有毒的特点，在相对封闭的用气环境中，一旦发生燃气的泄露，极易造成燃气中毒、爆炸等事故，给人身和公共安全带来威胁。由于天然气的无色无味的特性，为了防止和减少因燃气泄露而不能及时发现造成中毒、爆炸等恶性事故的发生，我国行业标准CJJ 148-2010《城镇燃气加臭技术规程》要求城镇燃气必须加臭。四氢噻吩挥发性较低，但总能产生稳定的、不易散发的臭味（空气中存在0-01ppm既能闻到），它对燃气设备、运输管道垫片等材质没有腐蚀性，对人体嗅觉不会产生习惯性钝化，也不引起咳嗽、头痛、催泪等刺激反应。因此，四氢噻吩可作为城市燃料气，如天然气、液化石油气和以氢、一氧化碳为主要成份的燃气等燃料气体中添加的的臭味剂。在CJJT148-2010《城镇燃气加臭技术规程》中规定：天然气中四氢噻吩浓度达到8mg/m³时符合警示要求，管网起始端四氢噻吩加臭量20mg/m³是规程给出的一个加臭量经验值。但是，加臭剂的浓度会受到管线材质、管线新旧、管网压力、流量、温度等诸多因素的影响，生产实际中的加臭量要进行具体分析。对于加臭剂浓度的检测是十分必要的，加臭剂的检测主要是通过加臭剂检测仪进行，加臭剂检测技术的原理主要有电化学反应检测法和气相色谱分析法。

电化学反应检测的原理是，加臭剂与传感器发生电化学氧化还原反应，且其反应浓度能够通过电信号成比例的反应出来。其优点是：体积小巧、检测速度快等，缺点是：测量误差较大，对测量气体选择性差，对其他气体有交叉反应。

气相色谱仪采用火焰光度检测器（FPD）。火焰光度检测器（FPD）是一种对硫化合物具有高灵敏度和高选择性的检测器，样品经过专用色谱柱进行分离后进入检测器(FPD)，火焰光度检测器将光信号转化为电讯号，经放大器转换为MV级电信号，然后将电信号转入AD电路转换成数字信号，经过色谱工作站进行微机处理，从而精确完成对微量有机硫化合物四氢噻吩的分析检测。其优点是：用火焰光度检测器测量有机硫化合物比其他方法具有灵敏度高,选择性大,仪器操纵方便稳定。其缺点为：该检测方法需选购脉冲火焰光度检测器(国内未见生产),价格偏高,推广还有一定困难。

在城镇燃气业务的迅猛发展，燃气的安全性越来越受到重视的时代背景下，为了实现在线高精度检测天然气中硫化氢和四氢噻吩含量，研究和发明一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，它包括主管道和处理器，所述主管道上两端分别设置有前部气体切换阀和后部气体切换阀，所述主管道上从前部气体切换阀到后部气体切换阀之间依次设置有前部探测器、硫化氢吸收模块和后部探测器；所述前部气体切换阀上连接有天然气进入管道和空气进入管道；所述后部气体切换阀上连接有空气排出管道和天然气排出管道；所述处理器通过串口分别和前部探测器与后部探测器连接,且处理器通过串口线连接继电器再分别与前部气体切换阀和后部气体切换阀连接。

进一步地，所述前部探测器和所述硫化氢吸收模块之间主管道为脱硫管道，脱硫管道内设置有通风过滤网A。

进一步地，所述硫化氢吸收模块和所述后部探测器之间主管道内设置有通风过滤网B。

进一步地，所述主管道除在所述前部探测器和所述硫化氢吸收模之间段材质为脱硫管道外，其余各段为软管。

所述空气排出管道和所述天然气排出管道上分别设置有小型电动气泵A和小型电动气泵B。

进一步地，所述处理器还连接有显示器、信号调理模块和报警模块，信号调理模块连接有信号预处理模块，信号预处理模块连接所述前部探测器和所述后部探测器。

进一步地，所述的前部探测器和所述后部探测器的壳体上均设置有毛细管型的透气孔，壳体内均设置有过滤器、工作电极、辅助参比电极和电解液；所述前部探测器和所述后部探测器用于检测含硫化合物的浓度，并将气体浓度按比例地转换成电信号。

进一步地，所述在线检测装置上还设置有外壳和系统电源。

一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测方法，它包括以下步骤:

S1. 当系统进入工作状态时，处理器控制两组气体切换阀以一定时间间隔为周期切换阀门，使检测装置内部轮流通入天然气和空气，首先由前部探测器对天然气中的硫化氢和四氢噻吩的总浓度进行测量，随后通过脱硫管道和硫化氢吸收模块对天然气进行脱硫处理，再由后部探测器测量天然气中的四氢噻吩浓度，探测结束后的天然气或空气分别从天然气排出管道或空气排出管道排出检测装置。

S2.前部探测器和后部探测器测得浓度信号经信号预处理模块和信号调理模块调解处理后由处理器处理，得到天然气中硫化氢和四氢噻吩的含量信息显示在显示器之上。

在步骤S1中，以一定时间周期切换前部气体切换阀的目的在于：在天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测之前通过通入空气排除检测装置内部的残余天然气，并以空气作为零点进行零点自校准，能较好地提高了检测精度，同时，测量时间间隔可以根据现场测试要求进行单独调整，更好地保证了该装置能适应多种测量环境。

在步骤S2中，前部探测器和后部探测器内气体通过微小的透气孔和过滤器和电解液发生氧化还原反应，针对被测气体而设计的工作电极对此反应进行催化，产生与被测气体浓度成正比的电流在工作电极与辅助参比电极间流动，测量该电流即可产生气体浓度信息的电信号。

本发明有益效果如下：由于采用上述技术方案，本发明所述天然气硫化氢和四氢噻吩的在线检测装置和检测方法具有检测选择性好，检测精度高，能够进行实时监测，装置安装维护成本可控等优点。

附图说明

图1为本发明在线检测装置整体结构示意图；

图2为本发明在线检测装置中探测器内部结构示意图；

图3为本发明在线检测装置连接关系示意图图；

图中：1-外壳，2-显示器，3-系统电源，4-信号预处理模块，5-信号调理模块，6-处理器，7-报警模块，8-天然气进入管道，9-前部气体切换阀，10-空气进入管道，11-前部探测器，12-通风过滤网A，13-脱硫管道，14-硫化氢吸收模块，15-通风过滤网B，16-后部探测器，17-空气排出管道，18-小型电动气泵A,19-天然气排出管道,20-后部气体切换阀，21-小型电动气泵B，22-过滤器，23-透气孔，24-工作电极，25-壳体，26-电解液，27-辅助参比电极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-3所示，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置和检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，它包括主管道和处理器6，所述主管道上两端分别设置有前部气体切换阀9和后部气体切换阀20，所述主管道上从前部气体切换阀9到后部气体切换阀20之间依次设置有前部探测器11、硫化氢吸收模块14和后部探测器16；所述前部气体切换阀9上连接有天然气进入管道8和空气进入管道10；所述后部气体切换阀20上连接有空气排出管道17和天然气排出管道19；所述处理器6通过串口分别和前部探测器11与后部探测器16连接,所述处理器6通过串口线连接继电器再与前部气体切换阀9和后部气体切换阀20连接，处理器6通过串口发送控制信息控制继电器工作，继电器进而控制前部气体切换阀9与后部气体切换阀20工作。

进一步地，所述前部探测器11和所述硫化氢吸收模块14之间主管道为脱硫管道13，脱硫管道13内设置有通风过滤网A12。

进一步地，所述硫化氢吸收模块14和所述后部探测器16之间主管道内设置有通风过滤网B15。

进一步地，所述主管道材质除在所述前部探测器11和所述硫化氢吸收模14之间段为脱硫管道13外，其余各段为软管。

进一步地，所述空气排出管道17和所述天然气排出管道19上分别设置有小型电动气泵A18和小型电动气泵B21。

进一步地，所述处理器6还连接有显示器2、信号调理模块5和报警模块7，信号调理模块5连接有信号预处理模块4，信号预处理模块4连接所述前部探测器11和所述后部探测器16。

进一步地，所述的前部探测器11和所述后部探测器16的壳体25上均设置有毛细管型的透气孔23，壳体25内均设置有过滤器22、工作电极24、辅助参比电极27和电解液26；所述前部探测器11和所述后部探测器16用于检测天然气中含硫化合物的浓度，并将气体浓度按比例地转换成电信号。

进一步地，所述在线检测装置上还设置有外壳1和系统电源3。

一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测方法，它包括以下步骤:

S1. 当系统进入工作状态时，处理器6控制前部气体切换阀9和后部气体切换阀20以一定时间间隔为周期切换阀门，使在线检测装置内部轮流通入天然气和空气，首先由前部探测器11对天然气中的硫化氢和四氢噻吩的总浓度进行测量，随后通过脱硫管道13和硫化氢吸收模块14对天然气进行脱硫处理，硫化氢吸收模块14中含有环状胺脱硫剂，这是一种新型脱硫剂，有反应速率快、选择性高、操作方便、成本低廉等优势，能够吸收天然气中的硫化氢且对其中的四氢噻吩含量没有影响，再由后部探测器16测量天然气中的四氢噻吩浓度；探测结束后的天然气或空气分别从天然气排出管道19或空气排出管道17排出检测装置；其中，当前部气体切换阀9和后部气体切换阀20关电时，处理器6控制打开空气排出管道17，空气从空气进入管道10进入检测装置内部并从空气排出管道17排出，同时，小型电动气泵A18在空气排出管道17处向外排气以促进检测装置内部的空气流通；当前部气体切换阀9和后部气体切换阀20通电时，天然气从天然气进入管道8进入检测装置内部并从天然气排出管道19排出，同时，小型电动气泵B21在天然气排出管道19处向外排气以促进检测装置内部的天然气流通；脱硫管道13中也含有呈微小颗粒状的环状胺脱硫剂，能够增加天然气与环状胺脱硫剂的接触面积和反应时间，有效地提高了脱硫效率；前部探测器11与脱硫管道13的连接处以及硫化氢吸收模块14与后部探测器16的连接处管道内分别设置有通风过滤网A12和通风过滤网B15，其目的在于通风过滤网能够防止环状胺脱硫剂进入两端的探测器中;

S2.前部探测器11和后部探测器16分别测得浓度的电信号经信号预处理模块4和信号调理模块5调解处理后由处理器6处理，得到天然气中硫化氢和四氢噻吩的含量信息显示在显示器2之上；具体为前部探测器11和后部探测器16共用一套信号预处理模块4、信号调理模块5、处理器6，其中信号预处理模块4将模拟电信号转换成数字电信号后传送给信号调理模块5，由信号调理模块5对其进行放大、滤波，最后由处理器6对得到的两组浓度监测值进行处理和存储，当加臭剂四氢噻吩的浓度不达预设标准时由报警模块7进行报警提示。

在步骤S1中，以一定时间周期切换前部气体切换阀的目的在于：在天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测之前通过通入空气排除检测装置内部的残余天然气，并以空气作为零点进行零点自校准，能较好地提高了检测精度，同时，测量时间间隔可以根据现场测试要求进行单独调整，更好地保证了该装置能适应多种测量环境。

在步骤S2中，前部探测器11和后部探测器16内气体通过微小的透气孔23和过滤器22，再和电解液26发生氧化还原反应，针对被检测气体而设计的工作电极24对此反应进行催化，产生与被测气体浓度成正比的电流在工作电极24与辅助参比电极27间流动，测量该电流即可产生气体浓度信息的电信号。

在该在线检测方法中，当检测装置内部充分通入空气时，检测装置进行零点自校准，以准备硫化氢和四氢噻吩的浓度检测程序；当检测装置内部充分通入天然气时，处理器对浓度监测值进行处理和存储，并切换气体切换阀使得检测装置内部再次通入空气，并如此循环进行测量，以较好地提高测量精度。

Claims (10)

1.一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，它包括主管道和处理器（6），所述主管道两端分别设置有前部气体切换阀（9）和后部气体切换阀（20），主管道上从前部气体切换阀（9）到后部气体切换阀（20）之间依次设置有前部探测器（11）、硫化氢吸收模块（14）和后部探测器（16）；所述前部气体切换阀（9）上固定连接有天然气进入管道（8）和空气进入管道（10）；所述后部气体切换阀（20）上固定连接有空气排出管道（17）和天然气排出管道（19）；所述处理器（6）通过串口分别与前部探测器（11）和后部探测器（16）连接且所述处理器（6）通过串口连接继电器再分别与前部气体切换阀（9）和后部气体切换阀（20）连接。

2.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述前部探测器（11）和所述硫化氢吸收模块（14）之间的主管道为脱硫管道（13），脱硫管道（13）内设置有通风过滤网A（12）。

3.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述硫化氢吸收模块（14）和所述后部探测器（16）之间主管道内设置有通风过滤网B（15）。

4.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述空气排出管道（17）和所述天然气排出管道（19）上分别设有小型电动气泵A（18）和小型电动气泵B（21）。

5.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述处理器（6）还连接有显示器（2）、信号调理模块（5）和报警模块（7），信号调理模块（5）连接有信号预处理模块（4），信号预处理模块（4）连接所述前部探测器（11）和所述后部探测器（16）。

6.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述的前部探测器（11）和所述后部探测器（16）的壳体（25）上均设置有毛细管型的透气孔（23），壳体（25）内均设置有过滤器（22）、工作电极（24）、辅助参比电极（27）和电解液（26）。

7.根据权利要求1所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述在线检测装置上还设置有外壳（1）和系统电源（3）。

8.根据权利要求2所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测装置，其特征在于：所述脱硫管道（13）和所述硫化氢吸收模块（14）内均放置有环状胺脱硫剂。

9.一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测方法，它包括以下步骤:

S1. 当系统进入工作状态时，处理器（6）控制前部气体切换阀（9）和后部气体切换阀（20）以一定时间间隔为周期切换阀门以在在线检测装置内部轮流通入天然气和空气；在通入天然气时，首先由前部探测器（11）对天然气中的硫化氢和四氢噻吩的总浓度进行测量，随后通过脱硫管道（13）和硫化氢吸收模块（14）对天然气进行脱硫处理，再由后部探测器（16）测量天然气中的四氢噻吩浓度，探测结束后的天然气从天然气排出管道（19）排除检测装置；

S2.前部探测器（11）和后部探测器（16）分别测得的气体浓度的模拟信号经信号预处理模块（4）转换为数字信号后传递给信号调理模块（5）；信号调理模块（5）对数字信号进行放大、滤波，最后由处理器（6）对得到的两组浓度监测信号进行处理和存储，并将检测结果信息显示在显示器（2）之上，当加臭剂四氢噻吩的浓度不能达到预设标准时，由报警模块（7）进行报警提示。

10.根据权利要求9所述的一种天然气硫化氢和四氢噻吩含量的在线检测方法：其特征在于：在步骤S1中，还包括零点自校准步骤，即：当探测结束并将天然气从天然气排出管道（19）排除检测装置后，再往检测装置中通入空气以排除检测装置内部的残余天然气，并以空气作为零点进行零点自校准，检测装置内所通入空气沿空气排出管道（17）排出。