燃?xì)膺^(guò)濾器應(yīng)用的探討

摘要：分析燃?xì)膺^(guò)濾器的工作原理及設(shè)計(jì)選型和安裝方法提出在設(shè)計(jì)、安裝和制造方面的改進(jìn)措施
關(guān)鍵詞：燃?xì)膺^(guò)濾器、設(shè)計(jì)、安裝
中圖分類號(hào)：TU996
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1000—4416(2005)10—0036—03
　在北京市引進(jìn)陜甘寧天然氣的過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題，如雖然安裝了燃?xì)膺^(guò)濾器(以下簡(jiǎn)稱過(guò)濾器)，但其后的調(diào)壓器閥口仍然受到雜質(zhì)的沖刷，影響調(diào)壓器的正常工作。雜質(zhì)的分析城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中的雜質(zhì)可分為來(lái)自氣田的雜質(zhì)、長(zhǎng)輸管道中的雜質(zhì)、長(zhǎng)輸管道事故后進(jìn)人管道的雜質(zhì)、門站到調(diào)壓站前管網(wǎng)的雜質(zhì)以及施工中或事故后進(jìn)人燃?xì)夤芫W(wǎng)的雜質(zhì)。從雜質(zhì)類型來(lái)看，主要包括氣井開(kāi)采中可能產(chǎn)生的固體顆粒，施工中帶人管道的土壤、沙礫和焊渣等，管道銹蝕產(chǎn)生的銹渣，管道破損后進(jìn)入的雜質(zhì)。按雜質(zhì)粒徑可分為大于lOtxm的雜質(zhì)和小于10Ixm的雜質(zhì)。按雜質(zhì)的危害可分為直接損害后端設(shè)備的雜質(zhì)，對(duì)后端設(shè)備損害較小的雜質(zhì)和對(duì)后端設(shè)備損害可以忽略不計(jì)的雜質(zhì)。根據(jù)北京市衙門口接收站和次渠接收站多年運(yùn)行的資料，除管道運(yùn)行初期及事故外，過(guò)濾后的天然氣一般不含水分。天然氣中雜質(zhì)的粒徑及成分見(jiàn)表1。

2 過(guò)濾器的工作原理
常見(jiàn)的過(guò)濾原理分為慣性作用、擴(kuò)散作用和靜電作用h引。
①慣性作用是指大顆粒粉塵隨天然氣的高速流動(dòng)做慣性運(yùn)動(dòng)，具有一定的動(dòng)量。當(dāng)氣流遇障礙物繞行時(shí)，粉塵因慣性偏離氣流方向并撞到障礙物上(碰撞到濾芯時(shí)被攔住)。粉塵粒徑越大，慣性力越大，撞擊障礙物的可能性越大，過(guò)濾效果越好(見(jiàn)圖1、2)。

粉塵粒徑圖2粉塵粒徑與過(guò)濾效率的關(guān)系
②擴(kuò)散作用是指小顆粒粉塵作無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，粉塵越小，無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，撞擊障礙物的機(jī)會(huì)越多，過(guò)濾效果越好。
③靜電作用是指過(guò)濾材料帶靜電或者粉塵帶靜電，過(guò)濾效果可以明顯改善。其原因主要有2個(gè)：一是靜電力使粉塵改變運(yùn)動(dòng)軌跡并撞向障礙物，二是靜電力使粉塵在介質(zhì)上粘得更牢固。燃?xì)庵械男☆w粒粉塵主要作布朗運(yùn)動(dòng)，粒子越小，過(guò)濾器的效率越高；大顆粒粉塵主要做慣性運(yùn)動(dòng)，粒子越大，過(guò)濾器的效率越高。擴(kuò)散和慣性作用都不明顯的那部分粉塵最難過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾器性能而言，過(guò)濾效率最低點(diǎn)的效率值最具代表性。

3.過(guò)濾器的應(yīng)用
3.1過(guò)濾器的選型與安裝
①選型：過(guò)濾器的選型需遵循以下原則：根據(jù)要求選擇不同過(guò)濾效率的過(guò)濾器，保證需要的過(guò)濾粒徑要求；盡可能減少壓力損失；對(duì)雜質(zhì)的處理要簡(jiǎn)便安全不影響供氣；盡可能減少維護(hù)次數(shù)；減少易損件。常用的過(guò)濾器有旋風(fēng)式過(guò)濾器和濾芯式過(guò)濾器。旋風(fēng)式過(guò)濾器利用慣性作用，過(guò)濾精度較低，處理能力比較大，體積大，維護(hù)和檢修方便。一般用在氣質(zhì)較臟而后端設(shè)備對(duì)氣質(zhì)要求不高的場(chǎng)所效果較好。濾芯式過(guò)濾器的種類很多，過(guò)濾精度可以做得很高，處理能力相對(duì)較小，維護(hù)和檢修不太方便。一般用在氣質(zhì)較潔凈的場(chǎng)所，氣質(zhì)臟時(shí)需要經(jīng)常維護(hù)，后端設(shè)備對(duì)氣質(zhì)要求高時(shí)效果較好。
②安裝：設(shè)置在城市門站內(nèi)的過(guò)濾器，對(duì)氣體進(jìn)行處理，將長(zhǎng)輸管道中的絕大多數(shù)雜質(zhì)過(guò)濾掉。采用一次性集中處理，減少下游城市輸配管網(wǎng)雜質(zhì)的處理量，降低下游管網(wǎng)過(guò)濾器的綜合費(fèi)用。城市門站的過(guò)濾系統(tǒng)通常設(shè)置為二級(jí)過(guò)濾，一級(jí)采用旋風(fēng)式過(guò)濾器，二級(jí)采用濾芯式過(guò)濾器。設(shè)置在區(qū)域調(diào)壓站的過(guò)濾器主要處理門站后到調(diào)壓站前管網(wǎng)中的雜質(zhì)及少量門站處理的剩余雜質(zhì)，保護(hù)調(diào)壓器等設(shè)備。一般采用濾芯式過(guò)濾器。在用戶調(diào)壓箱內(nèi)的過(guò)濾器是燃?xì)庥镁叩淖詈笠坏辣Ｗo(hù)裝置，主要是攔截城市中壓輸配管網(wǎng)運(yùn)行中的雜質(zhì)，保護(hù)燃?xì)庥镁甙踩�用氣。一般采用濾芯式過(guò)濾器。
3.2過(guò)濾面積的計(jì)算
過(guò)濾器的過(guò)濾面積與氣體的流量、流速、過(guò)濾器的壓力降和氣體的物理化學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。過(guò)濾器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶的要求確定壓力降和流量等參數(shù)。以下主要探討濾芯式過(guò)濾器的過(guò)濾面積計(jì)算H～'0，分粗過(guò)濾器和精細(xì)過(guò)濾器2種類型。粗過(guò)濾器的過(guò)濾面積計(jì)算過(guò)程為先初選過(guò)濾面積，然后校核計(jì)算壓力降是否符合要求。計(jì)算公式為：
△p=8/2J9 (1)式中卸——壓力降，s——阻力系數(shù)——流體流過(guò)編織網(wǎng)的速度，m/s P——流體在工作狀態(tài)下的密度，kg/m。

阻力系數(shù)占可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
占=1.872[(1-So/S)+(So/S-1)
(2)式中So——過(guò)濾網(wǎng)孔的全部面積S——過(guò)濾網(wǎng)的全部面積。不同材料的過(guò)濾網(wǎng)對(duì)應(yīng)不同的阻力系數(shù)。精細(xì)過(guò)濾器的計(jì)算公式為：卸=tz礦a^q (3)式中/x——粘度，Pa.s d——濾材的厚度。Q——天然氣在工作狀態(tài)下的流量，ma/s K——濾材的透氣度系數(shù)。A——過(guò)濾面積。
3.3濾芯過(guò)濾介質(zhì)的選擇
常用濾芯過(guò)濾介質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。

過(guò)濾介質(zhì)	優(yōu) 點(diǎn)	缺 點(diǎn)
金屬編織網(wǎng)	耐磨、耐高溫、不易被顆粒堵塞。易清洗、再生、沒(méi)有介質(zhì)遷移，價(jià)格低。	過(guò)濾精度低
金屬纖維燒結(jié)毯	耐磨，耐高溫。過(guò)濾精度高。易清洗、再生。沒(méi)有介質(zhì)遷移，空隙率和透氣率高，使用壽命長(zhǎng)。	價(jià)格高
金屬粉末燒結(jié)管	耐磨，耐高溫，過(guò)濾精度高。易清洗、再生。偶爾有介質(zhì)遷移�？障堵屎屯笟饴实停�使用壽命長(zhǎng)。	價(jià)格高外型較大易堵塞
陶瓷粉末燒結(jié)管	耐磨，耐高溫。過(guò)濾精度高�？障堵屎屯笟饴实�，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低。	有介質(zhì)遷移易堵塞強(qiáng)度低易碎
多孔塑料	耐腐蝕，過(guò)濾精度高，沒(méi)有介質(zhì)遷移�？障堵屎屯笟饴实汀�	易堵塞強(qiáng)度低不耐磨

　粗過(guò)濾的主要目的是除掉燃?xì)庵辛�徑大�?0斗m的顆粒。過(guò)濾介質(zhì)可采用過(guò)濾精度為lOLm的金屬編織網(wǎng)，材質(zhì)可選擇1Crl8Ni9Ti.精細(xì)過(guò)濾是將粗過(guò)濾沒(méi)有濾去的大量微小(粒徑小于10斗m)固體雜質(zhì)過(guò)濾除去，達(dá)到凈化燃?xì)�、保護(hù)下游設(shè)備的目的。精細(xì)過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)可采用金屬纖維燒結(jié)毯，其孔徑成階梯結(jié)構(gòu)，形成曲折迂回的通道。當(dāng)固體顆粒大于濾材表面孔徑時(shí)直接被濾材表面攔截，而較小的顆粒則進(jìn)入濾材的內(nèi)部，慣性碰撞到通道壁，由于吸附作用使其保持在那里并被濾除。金屬纖維燒結(jié)毯經(jīng)大面積折疊成筒式濾芯，最高過(guò)濾精度可達(dá)到0.3I.Lm其納污能力強(qiáng)，空隙率高，透氣率高。
3.4過(guò)濾器的改進(jìn)措施
①增大過(guò)濾面積由于燃?xì)庵泻�有雜質(zhì)，可采取增大過(guò)濾面積的辦法來(lái)改善過(guò)濾效果，即加大濾芯或?yàn)V網(wǎng)的尺寸或增加濾芯個(gè)數(shù)來(lái)增加過(guò)濾面積日。同時(shí)將過(guò)濾器筒體直徑加大，減緩氣體的流速。
②采用反吹流程：為減少過(guò)濾器清洗的勞動(dòng)強(qiáng)度和頻次，可采用反吹流程。一般在過(guò)濾器出口設(shè)置一閥門，對(duì)過(guò)濾器外接氣源如N：或從高壓端引入燃?xì)�，�?duì)濾芯進(jìn)行反方向吹掃，操作時(shí)切斷過(guò)濾器前后管路的閥門。接入高壓氣體后，打開(kāi)排污閥，將吸附在濾芯上的雜質(zhì)沖刷下來(lái)，并通過(guò)排污閥排出。操作過(guò)程中，排污閥應(yīng)瞬間打開(kāi)排出一定雜質(zhì)后就關(guān)上，連續(xù)幾次間歇性排污后，過(guò)濾器的雜質(zhì)將被清除。③改善排污口：將過(guò)濾器筒體底部容積加大，以增加雜質(zhì)存放空間。一般過(guò)濾器的排污口較小，為解決雜質(zhì)顆粒比較大而堵塞排污口的問(wèn)題，將排污口根據(jù)空間的允許適量放大。

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