21世紀我國的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生巨大變化,天然氣將成為我國工業(yè)生產(chǎn)、民用及公共建筑事業(yè)的主要能源,隨著西氣東輸工程的加速發(fā)展,天然氣集輸及長輸管道工程相應(yīng)的集輸站、壓氣站場將大量建設(shè)。但我國主要產(chǎn)氣區(qū)生產(chǎn)的天然氣中部分含塵量超標,新疆塔里木氣田、青海澀北氣田等氣田都有出砂現(xiàn)象。四川、長慶等地氣田天然氣中攜帶有較多的固體腐蝕產(chǎn)物及地層水,造成集氣管道腐蝕和集氣站閥門泄漏,計量儀表精度下降,使國家生產(chǎn)及經(jīng)濟效益受到較大影響]。因此迫切需要對新型過濾器過濾介質(zhì)進行研究,本文對五種常用過濾介質(zhì)的試驗進行了對比。

　1、試驗對象
　　試驗對象為兩種型號的聚丙稀纖維層壓濾管及1μm聚丙烯膜濾管、1μm聚四氟乙烯膜濾管、不銹鋼密紋網(wǎng)濾管等5個濾管。

　2、試驗方法
　　過濾元件性能試驗裝置如圖1所示,采用吸風式負壓操作。試驗時,含塵氣體從入口管吸入,經(jīng)過濾元件過濾后,從排氣管排出。
　　過濾元件的壓降由入口管與出口管上的測壓管測量。　　

　　等動采樣的具體步驟如下:
　　a)用皮托管測量排氣管的氣體流速u,根據(jù)u和采樣管的直徑計算采樣氣體的流量Q2,以保證采樣氣速與排氣管中的氣速相同。
　　b)采用過濾精度為0.1μm的超細聚丙稀纖維層壓濾膜,用精度0.1 mg的分析天平稱重。
　　c)將稱重后的濾膜放入潔凈采樣夾的濾網(wǎng)上,牢固壓緊至不漏氣。采樣結(jié)束后,將濾膜取出稱重,并做好采樣記錄。
　　采樣取出的粉塵用COULTER -MULTISIZERⅡ粒度分析儀(精度0.25μm)分析粒徑分布,從而計算濾管的分級效率。

　3、試驗結(jié)果
　　3.1　2號聚丙稀纖維層壓濾管(GLTΦ114×1000型)的性能測定:
　　2號濾管濾速壓降特性如表1所示。

　　經(jīng)2號濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖2。

　　3.2、3號聚丙稀纖維層壓濾管(GLTΦ114×1000型)的性能測定
　　3號濾管的空管濾速壓降特性如表3所示。

　　當過濾濾速為0.3 m/s,入口氣體含塵濃度為1g/m³時,經(jīng)等動采樣出口氣體含塵濃度為0.058mg/m³,過濾效率為99.994%。
經(jīng)3號濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖3。

　　3.3　1μm聚丙烯膜濾管的性能測定
　　1μm聚丙烯膜濾管的空管濾速壓降特性如表5所示。

　　當過濾濾速為0.05 m/s,入口氣體含塵濃度為500 mg/m³時,經(jīng)等動采樣出口氣體含塵濃度為1.149 mg/m³,過濾效率為99.770%。

　　經(jīng)1μm聚丙烯膜濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖4。

　　根據(jù)分級效率計算公式1μm聚丙烯膜濾管的分級效率如表6所示。

　　3.4　1μm聚四氟乙烯膜濾管的性能測定

　　1μm聚四氟乙烯膜濾管的空管濾速壓降特性如表7所示。

　　當過濾濾速為0.1 m/s,入口氣體含塵濃度為500 mg/m³時,經(jīng)等動采樣出口氣體含塵濃度為0.838 mg/m³,過濾效率為99.832%。經(jīng)1μm聚四氟乙烯膜濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖5。

　　根據(jù)分級效率計算公式1μm聚四氟乙烯膜濾管的分級效率如表8所示。

　　3.5　不銹鋼密紋網(wǎng)濾管的性能測定

　　不銹鋼密紋網(wǎng)濾管的空管濾速壓降特性如表9所示。

 

　　當過濾濾速為1.0 m/s,入口氣體含塵濃度為1g/m³時,經(jīng)等動采樣出口氣體含塵濃度為0.62mg/m³,過濾效率為99.938%。

 

　　經(jīng)不銹鋼密紋網(wǎng)濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖6　　

 

　　根據(jù)分級效率計算公式不銹鋼密紋網(wǎng)濾管的分級效率如表10所示。　　

 

　4、試驗統(tǒng)計
　　經(jīng)試驗統(tǒng)計得出不同濾管過濾粉塵的分級效率見表11。
　　2號聚丙稀纖維層壓濾管凈化后天然氣含塵濃度為1.673 mg/m³(中位粒徑9.3μm)。
　　3號聚丙稀纖維層壓濾管凈化后天然氣含塵濃度為0.058mg/m³(中位粒徑9.3μm)。

　　

 

　　聚丙烯膜濾管凈化后天然氣含塵濃度為1.149mg/m³(中位粒徑1μm)。

　　聚四氟乙烯膜濾管凈化后天然氣含塵濃度為0.836 mg/m³(中位粒徑1μm)。

　　不銹鋼密紋網(wǎng)濾管凈化后天然氣含塵濃度為0.62 mg/m³(中位粒徑3μm)。
　
5、綜合分析
　　a)從單價來看,3號聚丙稀纖維層壓濾管元件單價最低,其次為2號聚丙稀纖維層壓濾管、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜,最貴的為不銹鋼密紋網(wǎng)濾管,同樣外徑下不銹鋼密紋網(wǎng)濾管單價為3號聚丙稀纖維層壓濾管元件的20~30倍。
　　b)從過濾元件的單件面積看,2號聚丙稀纖維層壓濾管、3號聚丙稀纖維層壓濾管為圓柱形深層過濾層壓濾管,其過濾元件過濾面積只與圓柱體的面積與過濾元件長度有關(guān),單件過濾面積為圓柱體柱面表面積乘以濾層高度。單個元件有效過濾面積最小,其余3個濾管可以采用折疊型式,單個元件過濾面積大大增加,可達10倍以上。
　　c)從反沖洗效果看,2號聚丙稀纖維層壓濾管、3號聚丙稀纖維層壓濾管為圓柱形深層過濾層壓濾管,基本上無法進行反沖洗,元件只能拆卸進行表面沖洗,最多能重復(fù)使用2~3次,其余過濾元件均可進行在某種條件下的正沖洗和反沖洗,特別是不銹鋼密紋網(wǎng)濾管,其正沖洗和反沖洗的條件范圍很寬,沖洗效果最好,可多次使用。綜合價格和反沖洗效果看,不銹鋼密紋網(wǎng)濾管效果最好,雖然其一次投資較大,但是它既能滿足天然氣過濾的要求,且能長期使用,從投資角度看,其效果最好。
　　d)現(xiàn)有天然氣過濾分離設(shè)備中的過濾元件基本上使用的是與2號聚丙稀纖維層壓濾管、3號聚丙稀纖維層壓濾管相類似的圓柱形深層過濾層壓濾管,現(xiàn)有的過濾分離設(shè)備的設(shè)計人員均受到目前引進的臥式分離器類似結(jié)構(gòu)的影響,在設(shè)計上基本上都沿用臥式分離器相應(yīng)結(jié)構(gòu),并采用圓柱形深層過濾層壓濾管。現(xiàn)在有必要解放思想,突破原有框架的,吸取其他行業(yè)中成熟先進的經(jīng)驗和技術(shù),提高分離效率,如本次試驗研究采用的過濾元件———聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜、不銹鋼密紋網(wǎng)濾管就是大量使用在制水、制藥、制酒行業(yè)中的相應(yīng)濾管,其試驗效果良好,均能滿足天然氣行業(yè)過濾設(shè)備的要求。
　　e)從試驗看,有必要對反沖洗工藝流程及設(shè)備研究進行更加深入的研究。