CN111024829B - 天然气品质检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气品质检测***及方法，属于天然气检测领域。该***设置在可移动的支撑机构上，该***包括：检测设备、取样探头、第一输气管线、废气收集管线、储气罐和第二输气管线。取样探头的一端***待检测的天然气管道内，另一端与第一输气管线连接，第一输气管线的另一端与检测设备连接。第二输气管线的一端与储气罐连接，另一端与检测设备连接。废气收集管线与检测设备连接，用于收集并输送检测过后的废气。本发明提供的天然气品质检测***能够移动至不同区域进行天然气品质的检测。通过取样探头进行直接进样，检测结果较准确。通过储气罐进行间接进样作为补充测量方式，减小了测量误差，扩大了适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及天然气检测领域，特别涉及一种天然气品质检测***及方法。
背景技术
天然气作为一种重要能源，在日常生活以及生产过程中发挥着重要作用。为了掌握天然气的品质，需要对天然气进行检测，获取天然气中用于表征品质的各项指标的数据。因此，有必要提供一种天然气品质检测方法。
现有技术通过下述方法进行天然气品质检测：在天然气输送管道内进行取样，然后将天然气样品罐装，运输至实验室。在实验室中通过检测设备检测天然气样品中表征品质的各项指标的数据。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
天然气在罐装以及运输过程中，其品质可能会发生变化，使检测所得数据产生偏差。
发明内容
本发明实施例提供了一种天然气品质检测***及方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
提供了一种天然气品质检测***，所述***设置在可移动的支撑机构上，所述***包括：检测设备、取样探头、第一输气管线、废气收集管线、储气罐和第二输气管线；
所述取样探头的一端***待检测的天然气管道内，另一端与所述第一输气管线连接，所述第一输气管线的另一端与所述检测设备的进气口连接；
所述取样探头和/或所述第一输气管线上设置有压力调节设备；
所述第二输气管线的一端与所述储气罐连接，另一端与所述检测设备的进气口连接；
所述废气收集管线与所述检测设备的排气口连接，用于收集并输送检测过后的废气。
在一种可能的设计中，所述检测设备包括：并联设置的色谱分析仪、硫化氢分析仪、水露点分析仪、激光拉曼分析仪、微库仑仪。
在一种可能的设计中，所述***还包括：用于向所述色谱分析仪内注入标准样品的第一标气输入管道；
用于向所述硫化氢分析仪内注入标准样品的第二标气输入管道
用于向所述激光拉曼分析仪内注入标准样品的第三标气输入管道；
用于向所述微库仑仪内注入标准样品的第四标气输入管道。
在一种可能的设计中，所述第一输气管线为伴热管线，所述伴热管线的内部温度比所述天然气管道的内部温度高-摄氏度。
在一种可能的设计中，所述第一输气管线上顺次设置有第一阀门、第一颗粒过滤设备、第一加热设备、气液过滤设备；
所述第二输气管线上顺次设置有第二阀门、第二颗粒过滤设备、第二加热设备。
在一种可能的设计中，所述气液过滤设备为膜式过滤器。
在一种可能的设计中，所述气液过滤设备与所述废气收集管线之间通过输液管连通，使过滤出的液体通过所述输液管进入所述废气收集管线内。
在一种可能的设计中，所述废气收集管线上连接有液体收集容器；
所述废气收集管线的末端设置有硫化氢吸附件和阻火件。
提供了利用上述任一项所述的***进行天然气品质检测的方法，所述方法包括：
移动所述支撑机构至待检测的天然气管道处；
将所述取样探头的一端***所述天然气管道中，所述天然气样品顺次通过所述取样探头、所述第一输气管线进入检测设备，并在所述压力调节设备的作用下达到预设压力；或者，从所述天然气管道中获取天然气样品注入储气罐中，所述储气罐中的天然气样品通过第二输气管线进入检测设备；
所述检测设备检测所述天然气样品中用于表征品质的各项指标数据；
检测后的废气通过所述废气收集管线排出。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的天然气品质检测***，能够移动至不同的待检测天然气管道处进行不同区域管道内天然气品质的检测。通过取样探头进行直接进样，避免了天然气罐装、运输过程中的品质改变对检测结果的干扰，检测结果较准确，且由于压力调节设备的存在，可以对高压输气管线进行直接进样。通过储气罐进行间接进样作为补充测量方式，减小了测量误差，扩大了适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的天然气品质检测***的结构示意图。
附图标记分别表示：
1-检测设备，
2-取样探头，
3-第一输气管线，
301-第一阀门，
302-第一颗粒过滤设备，
303-第一加热设备，
304-气液过滤设备，
4-废气收集管线，
401-硫化氢吸附件，
402-阻火件，
5-储气罐，
6-第二输气管线，
601-第二阀门，
602-第二颗粒过滤设备，
603-第二加热设备，
7-第一标气输入管道，
8-第二标气输入管道，
9-第三标气输入管道，
10-第四标气输入管道，
11-输液管，
12-液体收集容器。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种天然气品质检测***，该***设置在可移动的支撑机构上，如附图1所示，该***包括：检测设备1、取样探头2、第一输气管线3、废气收集管线4、储气罐5和第二输气管线6。取样探头2的一端***待检测的天然气管道X内，另一端与第一输气管线3连接，第一输气管线3的另一端与检测设备1的进气口连接。取样探头2和/或第一输气管线3上设置有压力调节设备。第二输气管线6的一端与储气罐5连接，另一端与检测设备1的进气口连接。废气收集管线4与检测设备1的排气口连接，用于收集并输送检测过后的废气。
以下对本发明实施例提供的天然气品质检测***的工作原理进行说明：
应用时，首先通过支撑机构移动检测***至待检测的天然气管道X处。通过将检测***设置在可移动的支撑机构上，便于移动检测检测***至不同区域。然后将取样探头2一端***待检测的天然气管道X上，使天然气样品能够顺次通过取样探头2、第一输气管线3进入检测设备1中(以下简称上述过程为直接进样)，通过检测设备1检测天然气样品中用于表征品质的各项指标数据。由于取样探头2和/或第一输气管线3上设置有压力调节设备，天然气在直接进样过程中在压力调节设备的作用下被调节至预设压力，以便于后续检测作业的进行。天然气样品进入检测设备1经过检测之后变成废气排出，从检测设备1排出的废气进入废气收集管线4内。或者，可以将从天然气管道X内获取的天然气样品装入储气罐5内，通过储气罐5为检测设备1提供检测用天然气样品(以下简称上述过程为间接进样)。一方面，可以将直接进样与间接进样的检测结果进行对比，减小测量误差。另一方面，直接进样需要天然气管道X在预设时间内持续输出天然气样品，若天然气管道X无法满足持续供气需求时，可以通过间接进样方式实现天然气品质检测，扩大适用范围。
可见，本发明实施例提供的天然气品质检测***，能够移动至不同的待检测天然气管道X处进行不同区域管道内天然气品质的检测。通过取样探头2进行直接进样，避免了天然气罐装、运输过程中的品质改变对检测结果的干扰，检测结果较准确，且由于压力调节设备的存在，可以对高压输气管线进行直接进样。通过储气罐5进行间接进样作为补充测量方式，减小了测量误差，扩大了适用范围。
其中，可移动的支撑机构可以为具有车厢的移动车，检测***可以设置在车厢内。
压力调节设备可以包括第一压力调节单元和第二压力调节单元，第一压力调节单元设置在取样探头上，第二压力调节单元设置在第一输气管线3上，通过第一压力调节单元和第二压力调节单元的逐级调节，使天然气样品达到预设压力。可以理解的是，预设压力可以为检测设备1能够进行正常检测的天然气样品的压力。
以下对本发明实施例提供的天然气样品处理***的各部件及其作用分别给予阐述：
检测设备1用于检测天然气样品中表征品质的各指标数据，如附图1所示，检测设备1包括：并联设置的色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、水露点分析仪103、激光拉曼分析仪104、微库仑仪105。
通过色谱分析仪101能够测得天然气样品中不同碳原子数目烃组分的含量，硫化氢分析仪102能够测得天然气样品中硫化氢的浓度，水露点分析仪103能够测得天然气样品中水的含量，激光拉曼分析仪104能够测得天然气样品中不同组分(包括：二氧化碳、硫化氢等)的含量，微库仑仪105能够测得天然气样品中的总硫含量。
通过并联设置的色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、水露点分析仪103、激光拉曼分析仪104、微库仑仪105作为检测设备1，天然气样品分别流入不同的仪器中进行对应指标的检测，能够获取天然气样品中各项指标数据。
色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、水露点分析仪103、激光拉曼分析仪104、微库仑仪105均为本领域常见的，举例来说，安捷伦科技有限公司生产并销售的Agilent GC490微型气相色谱仪可以作为本发明实施例使用的色谱分析仪101。该气相色谱仪对天然气样品中碳原子数目小于或等于6的烃组分的分析效果较好，且在对页岩气、煤层气的分析效果较好。或者，色谱分析仪101可以为美国爱默生丹尼尔计量与控制有限公司生产并销售的爱默生丹尼尔570色谱分析仪，该种气相色谱仪能够对天然气中碳原子数目大于等于4的烃组分的分析效果较好。本领域技术人员可以在应用时选取适当的色谱分析仪101，或者，将不同类型的色谱分析仪101并联使用，以扩大检测范围。
硫化氢分析仪102可以为深圳市无眼界科技有限公司生产并销售的ES10B10-H2S固定式硫化氢气体浓度检测仪。水露点分析仪103可以为上海微川精密仪器有限公司生产并销售的GAM10冷镜式露点仪可以作为本发明实施例使用的。激光拉曼分析仪104可以为东莞市嘉仪自动化设备科技有限公司销售的Micro-Raman型号的拉曼光谱检测仪。微库仑仪105可以为泰州市中环分析仪器有限公司生产并销售的微库仑硫氯测定仪。
其中，色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、微库仑仪105在进行检测时，需要注入标准样品，本发明实施例提供的天然气品质检测***还包括：
连接用于向色谱分析仪101内注入标准样品的第一标气输入管道7，
用于向硫化氢分析仪102内注入标准样品的第二标气输入管道8；
用于向激光拉曼分析仪104内注入标准样品的第三标气输入管道9；
用于向微库仑仪105内注入标准样品的第四标气输入管道10。
通过向色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、微库仑仪105输入标准样品，使检测过程能够顺利进行。
对于并联设置的色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、水露点分析仪103、激光拉曼分析仪104、微库仑仪105来说，五者均与第一输气管线3、第二输气管线6、废气收集管线4连通，色谱分析仪101、硫化氢分析仪102、微库仑仪105还分别与第一标气输入管道7、第二标气输入管道8、第三标气输入管道9连通，对于其连接方式，以下进行示例说明：
色谱分析仪101的入口端设置有第一进气管，出口端设置有第一出气管。第一进气管、第一标气输入管道7、第一输气管线3、第二输气管线6可以通过五通阀连接，第一出气管与废气收集管线4连接。通过控制五通阀，可以使第一进气管与第一标气输入管道7、第一输气管线3或者第二输气管线6连通。
硫化氢分析仪102的入口端设置有第二进气管，出口端设置有第二出气管。第二进气管、第二标气输入管道8、第一输气管线3、第二输气管线6可以通过五通阀连接，第二出气管与废气收集管线4连接。通过控制五通阀，可以使第二进气管与第二标气输入管道8、第一输气管线3或者第二输气管线6连通。
水露点分析仪103的入口端设置有第三进气管，出口端设置有第三出气管。第三进气管、第一输气管线3、第二输气管线6可以通过五通阀连接，第三出气管与废气收集管线4连接。通过控制五通阀，可以使第三进气管与第一输气管线3或者第二输气管线6连通。
激光拉曼分析仪104的入口端设置有第四进气管，出口端设置有第四出气管。第四进气管、第三标气输入管道9、第一输气管线3、第二输气管线6可以通过五通阀连接，第四出气管与废气收集管线4连接。通过控制五通阀，可以使第四进气管与第三标气输入管道9、第一输气管线3或者第二输气管线6连通。
微库仑仪105的入口端设置有第五进气管，出口端设置有第五出气管。第五进气管、第四标气输入管道10、第一输气管线3、第二输气管线6可以通过五通阀连接，第五出气管与废气收集管线4连接。通过控制五通阀，可以使第五进气管与第四标气输入管道10、第一输气管线3或者第二输气管线6连通。
其中，第一进气管、第二进气管、第三进气管、第四进气管、第五进气管均为检测设备1的进气口，第一出气管、第二出气管、第三出气管、第四出气管、第五出气管均为检测设备1的出气口。
五通阀为本领域常见的，举例来说，美国Swagelok公司生产/销售的型号为SS-43ZFS2-049的五通阀可以适用于本发明实施例。
为了使天然气样品在第一输气管线3内流动时保持恒温，第一输气管线3为伴热管线，伴热管线的温度比天然气管道X的内部温度高10-20摄氏度，举例来说，可以为10℃、15℃、20℃等。
如此设置，天然气样品进入第一输气管线3内因为管道直径变化产生冷凝，通过将伴热管线的温度设置为略高于天然气管道X内的温度，使天然气品质在伴热管线内流动时与天然气管道X内时保持一致。
天然气样品经第一输气管线3或者第二输气管线6进入检测设备1中，如附图1所示，第一输气管线3上顺次设置有第一阀门301、第一颗粒过滤设备302、第一加热设备303、气液过滤设备304；
第二输气管线6上顺次设置有第二阀门601、第二颗粒过滤设备602、第二加热设备603。
采用直接进样方式进行检测时，通过控制第一阀门301的启闭，能够对进入检测设备1的天然气样品的流量进行控制。通过第一颗粒过滤设备302去除天然气样品中的颗粒杂物，能够避免检测设备1的堵塞。通过第一加热设备303对天然气样品进行加热，避免天然气中各指标数据的变动。通过气液过滤设备304对天然气样品进行过滤，避免天然气样品中的液态水以及液态烃对检测数据的干扰。采用间接进样方式进行检测时，通过控制第二阀门601的启闭，能够对进入检测设备1的天然气的流量进行控制。通过第二颗粒过滤设备602去除天然气样品中的颗粒杂物，能够避免检测设备1的堵塞。通过第二加热设备603将天然气的温度加热至与天然气管道X内部温度相同，避免温度变化产生的天然气中各指标数据的变动。
其中，第一颗粒过滤设备302和第二颗粒过滤设备602均可以为美国Swagelo公司生产并销售SS-4TF-7型号的颗粒物过滤器。第一加热设备303、第二加热设备603均可以为美国GO公司生产/销售H2-1Y23B3E411型号的补热器。加热设备用于补偿天然气流动过程中压力变化导致的水蒸气冷凝，本领域技术人员可以通过天然气流动过程中压力变化的大小确定加热温度，以使检测时天然气中的水蒸气含量、烃含量等与天然气管道X内的气源保持一致。
本发明实施例中，气液过滤设备304为膜式过滤器。膜式过滤器的结构和原理较简单，能够较为便捷的实现气液分离。
膜式过滤器可以为美国UFS公司生产/销售GMS100型号的膜式过滤器。
气液过滤设备304能将液态水以及液态烃从天然气中分离，如附图1所示，气液过滤设备304与废气收集管线4之间通过输液管11连通，使过滤出的液体通过输液管11进入废气收集管线4内。
如此设置，能够对过滤出的液体进行收集并导出，避免液体在第一输气管线3内累积影响天然气样品的运输。
对于废气收集管线4内的液体以及废气如何处理，以下进行示例说明：
如附图1所示，废气收集管线4上连接有液体收集容器12，废气收集管线4的末端设置有硫化氢吸附件401和阻火件402。
废气收集管线4内的液体流动至液体收集容器12处时，能够进入液体收集容器12。废气经过硫化氢吸附件401的吸附作用从废气收集管线4的末端流出，可以直接进入大气或者天然气收集容器中。废气收集管线4的末端还设置有阻火件402，能够避免明火进入废气收集管线4内发生火灾事故。
由于液态水和液烃的密度大于废气的密度，应用时只需将液体收集容器12设置在废气收集管线4的下方并与废气收集管线4连通，即可在液体流经液体收集容器12时进入液体收集容器12中，完成液体的收集。液体收集容器12可以为液罐等。可以理解的是，液体收集容器12设置在输液管11与废气收集管线4连接处的下游(以废气流动和液体方向为基准)。
硫化氢吸附件401可以通过在废气收集管线中设置硫化氢吸附剂获得，硫化氢吸附剂可以为成都天成碳一有限公司生产并销售的型号为TCT-103的硫化氢吸附剂。阻火件402可以为上海毓翔机械有限公司生产并销售的管道阻火器。
第二方面，本发明实施例提供了利用上述任一项的***进行天然气品质检测的方法，方法包括：
移动支撑机构至待检测的天然气管道X处。
将取样探头2的一端***天然气管道X中，天然气样品顺次通过取样探头2、第一输气管线3进入检测设备1，并在压力调节设备的作用下达到预设压力；或者，从天然气管道X中获取天然气样品注入储气罐5中，储气罐5中的天然气样品通过第二输气管线6进入检测设备1。
检测设备1检测天然气样品中用于表征品质的各项指标数据。
检测后的废气通过废气收集管线4排出。
应用时，首先通过支撑机构移动检测***至待检测的天然气管道X处。通过将检测***设置在可移动的支撑机构上，便于移动检测检测***至不同区域。然后将取样探头2设置在待检测的天然气管道X上，使天然气样品能够顺次通过取样探头2、第一输气管线3进入检测设备1中通过检测设备1检测天然气样品中用于表征品质的各项指标数据。由于取样探头2和/或第一输气管线3上设置有压力调节设备，天然气在直接进样过程中在压力调节设备的作用下被调节至预设压力，以便于后续检测作业的进行。天然气样品进入检测设备1经过检测之后变成废气排出，从检测设备1排出的废气进入废气收集管线4内。或者，可以将从天然气管道X内获取的天然气样品装入储气罐5内，通过储气罐5为检测设备1提供检测用天然气样品(以下简称上述过程为间接进样)。一方面，可以将直接进样与间接进样的检测结果进行对比，减小测量误差。另一方面，直接进样需要天然气管道X在预设时间内持续输出天然气样品，若天然气管道X无法满足持续供气需求时，可以通过间接进样方式实现天然气品质检测，扩大适用范围。
可见，本发明实施例提供的天然气品质检测方法，能够移动至不同的待检测天然气管道X处进行不同区域管道内天然气品质的检测。通过取样探头2进行直接进样，避免了天然气罐装、运输过程中的品质改变对检测结果的干扰，检测结果较准确，且由于压力调节设备的存在，可以对高压输气管线进行直接进样。通过储气罐5进行间接进样作为补充测量方式，减小了测量误差，扩大了适用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种天然气品质检测***，其特征在于，所述***设置在可移动的支撑机构上，所述***包括：检测设备(1)、取样探头(2)、第一输气管线(3)、废气收集管线(4)、储气罐(5)和第二输气管线(6)；
所述检测设备(1)包括：并联设置的色谱分析仪(101)、硫化氢分析仪(102)、水露点分析仪(103)、激光拉曼分析仪(104)、微库仑仪(105)；
所述取样探头(2)的一端***待检测的天然气管道(X)内，另一端与所述第一输气管线(3)连接，所述第一输气管线(3)的另一端与所述检测设备(1)的进气口连接；
所述取样探头(2)和所述第一输气管线(3)上设置有压力调节设备，所述压力调节设备包括第一压力调节单元和第二压力调节单元，所述第一压力调节单元设置在所述取样探头(2)上，所述第二压力调节单元设置在所述第一输气管线(3)上，所述第一压力调节单元和所述第二压力调节单元用于实现对压力的逐级调节；
所述第一输气管线(3)为伴热管线，所述伴热管线的内部温度比所述天然气管道(X)的内部温度高10-20摄氏度；
所述第二输气管线(6)的一端与所述储气罐(5)连接，另一端与所述检测设备(1)的进气口连接；
将从所述天然气管道(X)内获取的天然气样品装入所述储气罐(5)，通过所述储气罐(5)为所述检测设备(1)提供检测用天然气样品；
所述第一输气管线(3)上顺次设置有第一阀门(301)、第一颗粒过滤设备(302)、第一加热设备(303)、气液过滤设备(304)；
所述第二输气管线(6)上顺次设置有第二阀门(601)、第二颗粒过滤设备(602)、第二加热设备(603)；
所述废气收集管线(4)与所述检测设备(1)的排气口连接，用于收集并输送检测过后的废气；
所述气液过滤设备(304)与所述废气收集管线(4)之间通过输液管(11)连通，使过滤出的液体通过所述输液管(11)进入所述废气收集管线(4)内；
所述废气收集管线(4)上连接有液体收集容器(12)；
所述废气收集管线(4)的末端设置有硫化氢吸附件(401)和阻火件(402)。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：用于向所述色谱分析仪(101)内注入标准样品的第一标气输入管道(7)；
用于向所述硫化氢分析仪(102)内注入标准样品的第二标气输入管道(8)；
用于向所述激光拉曼分析仪(104)内注入标准样品的第三标气输入管道(9)；
用于向所述微库仑仪(105)内注入标准样品的第四标气输入管道(10)。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述气液过滤设备(304)为膜式过滤器。
4.利用权利要求1至3任一项所述的***进行天然气品质检测的方法，其特征在于，所述方法包括：
移动所述支撑机构至待检测的天然气管道(X)处；
将所述取样探头(2)的一端***所述天然气管道(X)中，所述天然气样品顺次通过所述取样探头(2)、所述第一输气管线(3)进入检测设备(1)，并在所述压力调节设备的作用下达到预设压力；或者，从所述天然气管道(X)中获取天然气样品注入储气罐(5)中，所述储气罐(5)中的天然气样品通过第二输气管线(6)进入检测设备(1)；
所述检测设备(1)检测所述天然气样品中用于表征品质的各项指标数据；
检测后的废气通过所述废气收集管线(4)排出。
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