彭峻峰 谢瑜

四川川港燃气有限责任公司

安全供应和清洁使用燃气是人们正常生活的有力保障，其对社会和经济的发展有着十分重要的意义。在西南地区居民使用的燃气类型中，天然气占主导地位。在输送或使用天然气过程中，一旦泄漏达到爆炸极限后极易发生燃烧爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失，属于重点管控环节。而在天然气中加入臭味剂后，即使有微量的泄漏也容易被发现，从而找出漏点，消除安全隐患，同时控制输差，降低损失。对目前西南片区现状而言，不仅要考虑采取什么样的加注工艺，加注量如何有效控制，以便尽可能降低天然气中含硫化合物的浓度，减少对环境的影响，保证使用安全，同时还需进一步深入思考节约生产成本的问题。

1 加臭工艺现状

1.1 工艺原理

将罐装储存的加臭剂采用机械泵定频加压，以高于管道输送压力的泵注压力连续注入管道中，与天然气进行混合，由天然气气流自然携带至下游各个用气点，达到供气管道、用气设备任何一个点位出现泄漏都能及时被嗅觉发现的目的[1]。

1.2 工艺流程

加臭装置主要包括储罐、柱塞泵、加注管路、注入器等。具体加注流程为：储罐药剂被吸出—加注泵升压—加注管线—燃气管道内与燃气混合—管网—各用气点[2]。工艺流程如图1所示。

1.3 加注量的确定

西南地区使用的天然气是净化气，属于无毒燃气，与有毒燃气的加注标准不同，泄漏到空气中的浓度要求也不一样。通常的做法是在理论计算的基础上，采用1.2节加注工艺定频定量加注。

加臭量按照公式(1)进行计算[3]：

(1)

式中：Q0为理论加注量，mg/m3；Ld为嗅觉感知体积分数，10-9；ρv为臭气蒸汽密度，kg/m3；Ls为燃气爆炸下限，%；b为燃气加臭剂的纯度，%。

达州市城区和南充市民用气加臭量分别见表1和表2。

表1 达州市城区民用气加臭记录Table 1 Odorization records of city gas in Dazhou工况编号输气量/(104 m3·d-1)臭剂加注量/(kg·d-1)末端1质量浓度/(mg·m-3)末端2质量浓度/(mg·m-3)13.51021020223.81019519334.21017317044.51016215954.81015214765.010149140

2 存在的主要问题

由加注情况看出，加注工艺与工况不相适应，未充分考虑到气量的适时变化对浓度的影响，也未考虑外输管道长度及管道清洁情况对浓度的影响[4]，总体加注量偏高，后端采用取样气组分分析法分析，加臭剂浓度超高，含硫化合物浓度偏高，且无法有效控制，对大气环境影响大，不但不满足GB 17820-2012《天然气》相关清洁生产的要求，也对生产成本造成极大浪费。

表2 南充市民用气加臭记录Table 2 Odorization records of city gas in Nanchong工况编号输气量/(104 m3·d-1)臭剂加注量/(kg·d-1)末端1质量浓度/(mg·m-3)末端2质量浓度/(mg·m-3)118401661622194015515032040150146422401351325214014113562340130124

3 改进措施

3.1 修正加注量

考虑管道长度、管道清洁程度及季节变化对加臭浓度的影响，可在理论计算的基础上，根据式(2)对加注量进行修正[1]：

(2)

式中：Q为实际加注量，mg/m3；K1为经验系数，一般取10；K2为修正系数，与环境温度有关，取值范围1.0～2.5；K3为修正系数，与管道的新旧程度有关，取值范围1.0～2.0；a为臭剂损失修正值，取值范围75%～85%。

3.2 将定频加注调整为按气量适时加注

采集臭剂加注点天然气流量数据和末端臭剂监测浓度，将流量数据和末端监测浓度导入远程终端控制系统(remote terminal unit，以下简称RTU)，RTU通过计算后对控制器发出动作命令，由控制器对加注泵泵注频率进行时时控制，从而达到精准控制降低加注量的目的。自动控制加注量工艺流程见图2。

综合考虑浓度影响因素后，通过流量数据和末端浓度数据实现对泵注量的时时调整，对达州市城区和南充市民用气加臭的加注量进行修正，再次采用取样气组分分析法进行分析检测，效果明显。具体情况见表3和表4。

表3 达州市城区民用气加臭记录Table 3 Odorization records of city gas in Dazhou工况编号输气量/(104 m3·d-1)臭剂加注量/(kg·d-1)末端1质量浓度/(mg·m-3)末端2质量浓度/(mg·m-3)13.51.28.58.423.81.49.08.934.21.58.88.644.51.68.68.454.81.89.19.165.01.99.09.1

表4 南充市民用气加臭记录Table 4 Odorization records of city gas in Nanchong工况编号输气量/(104 m3·d-1)臭剂加注量/(kg·d-1)末端1质量浓度/(mg·m-3)末端2质量浓度/(mg·m-3)1185.98.28.12196.48.48.53207.49.38.94227.68.68.85217.08.48.66238.18.88.9

4 效益分析

4.1 经济效益

两个城市共计有燃气配气站4个，工艺改进仅需要在配气站增加控制器，将RTU控制功能在原来的基础上进行扩容。经测算，两个城市的加注工艺改进投入共计12万元。经统计，相比改进前，改进后每个配气站每年节约臭剂量约为600 kg，两个城市共计降低臭剂消耗量2500 kg，忽略人工成本的情况下，折算节约臭剂费用20万元。

综合分析，改进后一年内，除能够收回改进投入外，还能减少生产成本投入8万元。

4.2 社会效益

改进后，不但减少了臭剂的加注量，也相应减少了排放量，从而降低了对大气环境的影响，更加符合国家有关清洁生产的要求。改进措施的实施能够满足燃气泄漏后及时被发现，为应急处置工作提供了前置条件，大大降低了因燃气泄漏造成安全事故的概率。

5 结 论

(1) 燃气在被输送到各个居民用气点之前，必须经过臭化处理，提高泄漏的发现率，是降低因燃气泄漏造成安全事故的有效方式。

(2) 城市燃气加臭剂加注量的确定必须在考虑气体流量、管道运行情况、环境温度变化等影响因素下，将理论与实际相结合进行合理确定。

(3) 将气体流量参数与泵注量进行自动联锁控制，依据气体流量变化可以实现对加臭泵的泵注频率的优化调整，达到精细化加注管理、减少加注量和臭剂费用投入的目的。

(4) 通过改进工艺，不但减少了臭剂的加注量，也相应减少了排放量，从而降低了对大气环境的影响，更加符合国家有关清洁生产的要求。