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1、气质分析原理及设备,主讲人 王华青,计量交接员培训,提纲,1、分析气质意义 2、天然气组分色谱分析仪 3、烃水露点测量方法及烃水露点仪 4、硫化氢,GB 178202012,天然气技术指标,法规要求-中国气质指标,合同要求-输气协议气质指标,燃气轮机气体燃料对过热度的要求,设备要求-燃压机组气质指标,GB 18603,贸易计量要求-GB18603,国际建议 欧洲标准,露点定义,天然气中的烃（碳氢）露点、水露点,烃露点：恒定压力下，天然气被冷却时, 碳氢开始形成凝露时的温度。 水露点：恒定压力下，天然气中水蒸气达到饱和时的温度。 通过降低天然气的温度，使其中气态水的温度降到刚好没有液态水，同时使
2、水的相对湿度趋于100% 。如果天然气温度继续降低会凝结成液态水，当最早观察到冷凝现象时的温度即为该天然气的水露点。,在天然气管道输送中，水含量的高低直接反映出水分在管道中的凝析条件。因此它是天然气加工、输送工艺设计中的重要基础数据。 如果天然气中含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体，其水含量的高低将直接影响输气管道的腐蚀程度。 如果天然气中水含量太高，会造成液态水在管道中集聚，降低管输效率，严重时会生成水化物而引起管道堵塞。 热值,测量水露点的重要性,避免气体管道中氢氧化物的形成。烃化物是许多粘性的、象蜡似的水珠，由流体水和烃冷凝物混合而成，它们会凝聚成为大团的蜡球，最终堵塞管道。 防止火焰回转到
3、天然气发电机的涡轮机中的燃料混合室。过高的烃露点会致使烃凝露在燃料混合室内形成。这些凝露，会在气体混合腔中点燃， 产生爆炸的危险和降低发电机的效率，也会导致氮硫氧化物和微粒子的辐射增加。 买卖双方交割天然气产品时，用于约定的重要指标之一。,测量烃露点的重要性,提纲,1、分析气质意义 2、天然气组分色谱分析仪 3、烃水露点测量方法及烃水露点仪 4、硫化氢,RS485,RS232,压力和温度,标准体积 能量流量 体积和能量累计,连接到 SCADA 系统（包括报警和诊断）,色谱仪在计量系统中的位置,.,在任意温度下+/-0.5 BTU (+/- 0.05%) 的重复性. 在相对稳定的温度下 重复性可
4、达+/- .25 BTU (+/- .025%) . 以氦气为载气,无需仪表风和吹扫.（使用 99.995% 的高纯氦气） 热导率式探头 (TCD),灵敏度高, 单台色谱分析仪支持多路气分析-最多可分析12路. 分析时间短:每路样气分析时间不超过4分钟 易于使用的现场和远程故障诊断和故障排除功能 基于 WINDOWS 的MON 2000 软件易于使用,在线色谱分析仪特点,色谱柱切换系统：6通阀,组分分析核心部件,色谱柱(1/16英寸，10-15 cc/min),微型热导率式探头(TCD),恒温热导池,恒温热导池,取样气 管路,色谱柱,6 通阀,Step 1,取样分析之前,Analyser Ov
5、en,Sample,Vent,Column 3,Sample,Loop,Column 2,Dual Column Valve,Detector,Vent,Helium Carrier gas,Back Flush,Valve,Sample,Valve,Column 1,shut-off Valve,色谱分析仪工作原理,Step 2,5 - 10 秒,Sample,Sample,Loop,Column 1,Column 2,Dual Column Valve,Detector,Vent,Back Flush,Valve,C ,C ,C,8 7 6,C ,C,C ,C , CO,5 4,3 2 2
6、,Column 3,N,C,2,1,Analyser Oven,Sample,Valve,Helium Carrier gas,Sample,shut-off Valve,Vent,色谱分析仪工作原理,Step 3,10 - 42 秒,Analyser Oven,Vent,Column 1,Column 2,Detector,Vent,Dual Column Valve,Back Flush,Valve,Column 3,C CO C N,2 2 1 2,C ,C,C,5 4,3,C ,C ,C,6 7 8,Sample,Sample,Valve,Helium Carrier gas,Samp
7、le,shut-off Valve,色谱分析仪工作原理,Step 4,42 - 165 秒,Vent,Column 1,Column 2,Detector,Vent,Dual Column Valve,Back Flush,Valve,Column 3,C CO C N,2 2 1 2,C ,C,C,5 4,3,Analyser Oven,Sample,Sample,Valve,Helium Carrier gas,Sample,shut-off Valve,色谱分析仪工作原理,Step 5,165 - 220 秒,Analyser Oven,Vent,Column 1,Column 2,De
8、tector,Vent,Dual Column Valve,Back Flush,Valve,Column 3,C CO C N,2 2 1 2,Sample,Sample,Valve,Helium Carrier gas,Sample,shut-off Valve,色谱分析仪工作原理,Daniel C6+,提纲,1、分析气质意义 2、天然气组分色谱分析仪 3、烃水露点测量方法及烃水露点仪 4、硫化氢,天然气水露点常用测量方法,天然气水露点常用测量方法,Nov，2008,天然气烃露点常用测量方法,非自动冷镜露点仪目测技术 用气体色谱法进行分析 冷却采样流体测定液态/气态转化率 自动光学冷凝露点
9、仪,Nov，2008,非自动目测冷镜露点仪,使用手动操作“冷却”或“冷冻”镜面； 通过目镜观测镜面，以监测首次可见的凝露征兆； 控制冷却速率非常关键，直接影响测量灵敏度和重复性,优点 传统方式，广泛的应用中 既成事实的烃露点测量标准 缺点 劳动强度高，运作成本高，定点定期检测 主观性强，测量结果依赖操作者的经验,Nov，2008,用气体色谱法进行分析,典型的天然气化合物 推论型测量形式 根据物态方程式计算出烃露点,Nov，2008,气体色谱法,优点 将诸多气体质量/计量参数组合到一个仪表上。 形成高露点的组分可识别出来，以便帮助确定原因 缺点 烃露点的精确性取决于定期使用专门的标准参考气体 需
10、要准确的应用合适的物态方程式 基于分析灵敏度的限制和化合物的变化，无法保证测量误差 需要专业的技术人员进行操作,Nov，2008,冷却采样流体测定 液态/气态转化率,实验室分析技术，基于ISO6570标准。欧洲供应商普遍标准：-3（管道压力内）时为5mg/Nm3 在固定温度点，测定受控的采样流量（恒定压力）下样气中有关液体的呈现量 着重于气体质量的测量，而非烃露点 根据气体成分不同，需要长达0.54小时的采样净化时间,Nov，2008,优点 不采用测量露点温度方法，而是直接测量液态/气态转化率，直接保证合同指标中的规定变量 缺点 不能测量最广泛使用的控制气体质量的参数（露点） 安装不太切合现场
11、使用条件 平均分析技术对气体中的快速变化反应迟钝，因此测量结果会忽略这些变量,冷却采样流体测定 液态/气态转化率,Nov，2008,采用光学冷凝测量原理，自动地进行烃露点的在线测量是能够实现的，它具有重现性，并能免除操作者的目测误差和漂移。,自动光学冷凝露点仪,优点 测量方法客观，灵敏度高，重复性好 运作独立内置检验程序 无需专业的保养维修技术人员 缺点： 水露点较高时，影响测量效果,提纲,1、分析气质意义 2、天然气组分色谱分析仪 3、烃水露点测量方法及烃水露点仪 4、硫化氢,密西尔-CONDUMAX II 技术参数,烃露点精度0.5 C 触屏式操作 工作温度+60 C 流量是0.5升/分钟
12、， 吹扫旁路0.6升/分钟 仪表主机功率是200W， 取样系统是 300W（室内） 400W （室外） Modbus RTU 通信，2 x 4 20 mA 输出，RS485,密西尔-Condumax II 技术参数 （续）,水露点测量可选 密析尔陶瓷湿度变送器 精度为 1C 水露点 额定 30 MPa 可兼容酸气,单路检测或双路检测（带旁路吹扫） 过滤装置 减压装置（一级减压或两级）和流量控制 恒温稳压（防压降冷凝） 室内或室外安装（保温） 防爆设计,密西尔-CONDUMAX II 采样系统,密西尔-CONDUMAX II 采样系统,主机单元,伴热减压阀,膜过滤器,减压阀,微粒过滤器,逆止阀,
13、旁路流量阀,进气口,排气口,流量计,针阀,逆止阀,出气口,压力表,密西尔-CONDUMAX II,密西尔-CONDUMAX II 开机吹扫程序,产品的ATEX证书中规定的强制程序 每次接通CONDUMAX II的电源和信号连接之前 每次对CII及系统气体元件进行维修/维护/安装/检漏之后，如果对CONDUMAX II及相关气体处理设备或者管路断开过 例如：如果仅断开电源/信号，而气路连接没有断开过。,CONDUMAX II吹扫程序前的安全检查,确认所有电源/信号处于关断状态 确认所有连接正确/牢固/无泄漏 确认所有阀门/减压阀处于关闭位置,CONDUMAX II 开机吹扫程序分解,Nov，20
14、08,CONDUMAX II吹扫时间和结束吹扫状态,吹扫至少3分钟 调节电磁阀，回到运行位置 显示屏复位 关闭防爆外壳,Nov，2008,CONDUMAX II通电并调节至测量流量,1. 防爆配电箱 接通电源,2. 减压阀 调节至2.7 Mpa,3. 调节针阀 流量显示 1.0 l/m,4. 流量阀调节 大约 3.0 l/m,Nov，2008,CII 关机程序,关闭进气口隔离阀 等候系统压力降低 关闭出气口隔离阀 打开排气口隔离法 断开电源 等候45分钟！,3050-OLV Moisture Analyzer,3050-OLV 微量水分仪,晶振法AMETEK3050,AMETEK3050石英晶体微平衡测量原理,石英晶体和一种敏感的吸湿材料做成的薄片做在一起并装在小盒内。 当石英晶体暴露于气流时，镀在表面上的吸湿材料吸附或解吸水分。其结果表面质量的变化使石英晶体振荡频率发生变化。 水分浓度通过测量晶体振荡频率的变化而被测出来。,Coated Area,Electrodes,Crystal,AMETEK3050石英晶体微平衡测量原理,石英晶体振荡频率与其表面质量变化的关系 delta F = -2.3 X 106 F2 delta M delta F = frequency change 频率变化 delta M = mass change 质量变化 F = crys
