【原】燃气过滤器的应用

在北京市引进陕甘宁天然气的过程中，出现过一些问题，如虽然安装了燃气过滤器(以下简称过滤器)，但其后的调压器阀口仍然受到杂质的冲刷，影响调压器的正常工作。杂质的分析城镇燃气输配系统中的杂质可分为来自气田的杂质、长输管道中的杂质、长输管道事故后进人管道的杂质、门站到调压站前管网的杂质以及施工中或事故后进人燃气管网的杂质。从杂质类型来看，主要包括气井开采中可能产生的固体颗粒，施工中带人管道的土壤、沙砾和焊渣等，管道锈蚀产生的锈渣，管道破损后进入的杂质。按杂质粒径可分为大于l0lxm的杂质和小于10Ixm的杂质。按杂质的危害可分为直接损害后端设备的杂质，对后端设备损害较小的杂质和对后端设备损害可以忽略不计的杂质。根据北京市衙门口接收站和次渠接收站多年运行的资料，除管道运行初期及事故外，过滤后的天然气一般不含水分。

1、过滤器的工作原理

常见的过滤原理分为惯性作用、扩散作用和静电作用。
①惯性作用是指大颗粒粉尘随天然气的高速流动做惯性运动，具有一定的动量。当气流遇障碍物绕行时，粉尘因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上(碰撞到滤芯时被拦住)。粉尘粒径越大，惯性力越大，撞击障碍物的可能性越大，过滤效果越好。

粉尘粒径与过滤效率的关系

②扩散作用是指小颗粒粉尘作无规则的布朗运动，粉尘越小，无规则运动越剧烈，撞击障碍物的机会越多，过滤效果越好。
③静电作用是指过滤材料带静电或者粉尘带静电，过滤效果可以明显改善。其原因主要有2个：一是静电力使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物，二是静电力使粉尘在介质上粘得更牢固。燃气中的小颗粒粉尘主要作布朗运动，粒子越小，过滤器的效率越高；大颗粒粉尘主要做惯性运动，粒子越大，过滤器的效率越高。扩散和惯性作用都不明显的那部分粉尘最难过滤，对过滤器性能而言，过滤效率最低点的效率值最具代表性。

2、过滤器的应用

2.1过滤器的选型与安装

①选型：过滤器的选型需遵循以下原则：根据要求选择不同过滤效率的过滤器，保证需要的过滤粒径要求；尽可能减少压力损失；对杂质的处理要简便安全不影响供气；尽可能减少维护次数；减少易损件。常用的过滤器有旋风式过滤器和滤芯式过滤器。旋风式过滤器利用惯性作用，过滤精度较低，处理能力比较大，体积大，维护和检修方便。一般用在气质较脏而后端设备对气质要求不高的场所效果较好。滤芯式过滤器的种类很多，过滤精度可以做得很高，处理能力相对较小，维护和检修不太方便。一般用在气质较洁净的场所，气质脏时需要经常维护，后端设备对气质要求高时效果较好。
②安装：设置在城市门站内的过滤器，对气体进行处理，将长输管道中的绝大多数杂质过滤掉。采用一次性集中处理，减少下游城市输配管网杂质的处理量，降低下游管网过滤器的综合费用。城市门站的过滤系统通常设置为二级过滤，一级采用旋风式过滤器，二级采用滤芯式过滤器。设置在区域调压站的过滤器主要处理门站后到调压站前管网中的杂质及少量门站处理的剩余杂质，保护调压器等设备。一般采用滤芯式过滤器。在用户调压箱内的过滤器是燃气用具的最后一道保护装置，主要是拦截城市中压输配管网运行中的杂质，保护燃气用具安全用气。一般采用滤芯式过滤器。

2.2过滤面积的计算

过滤器的过滤面积与气体的流量、流速、过滤器的压力降和气体的物理化学性质等因素有关。过滤器设计时根据用户的要求确定压力降和流量等参数。以下主要探讨滤芯式过滤器的过滤面积计算H～'0，分粗过滤器和精细过滤器2种类型。粗过滤器的过滤面积计算过程为先初选过滤面积，然后校核计算压力降是否符合要求。计算公式为：
△p=8/2J9 (1)式中卸——压力降，s——阻力系数——流体流过编织网的速度，m/s P——流体在工作状态下的密度，kg/m。

阻力系数占可按下列经验公式计算：占=1.872[(1-So/S)+(So/S-1) 
(2)式中So——过滤网孔的全部面积S——过滤网的全部面积。不同材料的过滤网对应不同的阻力系数。精细过滤器的计算公式为：卸=tz矿a^q (3)式中/x——粘度，Pa.s d——滤材的厚度。Q——天然气在工作状态下的流量，ma/s K——滤材的透气度系数。A——过滤面积。

2.3滤芯过滤介质的选择

常用滤芯过滤介质的优缺点见表2。

过滤介质	优 点	缺 点
金属编织网	耐磨、耐高温、不易被颗粒堵塞。易清洗、再生、没有介质迁移，价格低。	过滤精度低
金属纤维烧结毯	耐磨，耐高温。过滤精度高。易清洗、再生。没有介质迁移，空隙率和透气率高，使用寿命长。	价格高
金属粉末烧结管	耐磨，耐高温，过滤精度高。易清洗、再生。偶尔有介质迁移。空隙率和透气率低，使用寿命长。	价格高外型较大易堵塞
陶瓷粉末烧结管	耐磨，耐高温。过滤精度高。空隙率和透气率低，使用寿命长，价格低。	有介质迁移易堵塞强度低易碎
多孔塑料	耐腐蚀，过滤精度高，没有介质迁移。空隙率和透气率低。	易堵塞强度低不耐磨

粗过滤的主要目的是除掉燃气中粒径大于10Lm的颗粒。过滤介质可采用过滤精度为l0Lm的金属编织网，材质可选择1Crl8Ni9Ti.精细过滤是将粗过滤没有滤去的大量微小(粒径小于10斗m)固体杂质过滤除去，达到净化燃气、保护下游设备的目的。精细过滤器的过滤介质可采用金属纤维烧结毯，其孔径成阶梯结构，形成曲折迂回的通道。当固体颗粒大于滤材表面孔径时直接被滤材表面拦截，而较小的颗粒则进入滤材的内部，惯性碰撞到通道壁，由于吸附作用使其保持在那里并被滤除。金属纤维烧结毯经大面积折叠成筒式滤芯，最高过滤精度可达到0.3I.Lm其纳污能力强，空隙率高，透气率高。

2.4过滤器的改进措施

①增大过滤面积由于燃气中含有杂质，可采取增大过滤面积的办法来改善过滤效果，即加大滤芯或滤网的尺寸或增加滤芯个数来增加过滤面积日。同时将过滤器筒体直径加大，减缓气体的流速。
②采用反吹流程：为减少过滤器清洗的劳动强度和频次，可采用反吹流程。一般在过滤器出口设置一阀门，对过滤器外接气源如N：或从高压端引入燃气，对滤芯进行反方向吹扫，操作时切断过滤器前后管路的阀门。接入高压气体后，打开排污阀，将吸附在滤芯上的杂质冲刷下来，并通过排污阀排出。操作过程中，排污阀应瞬间打开排出一定杂质后就关上，连续几次间歇性排污后，过滤器的杂质将被清除。

③改善排污口：将过滤器筒体底部容积加大，以增加杂质存放空间。一般过滤器的排污口较小，为解决杂质颗粒比较大而堵塞排污口的问题，将排污口根据空间的允许适量放大。

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