天然气用纤维过滤器非稳态性能实验研究迟化昌1,姬忠礼1,韦荣方2(1.中国石油大学机电工程学院,北京102249;2.中石油管道天然气压缩技术公司,山东德州摘要:针对天然气工业特点,设计了一套滤芯性能在线检测装置,采用光学粒子计数器OPC对过滤器上、下游粉尘的浓度和粒径分布进行适时测量。使用多分散性粉尘,在实验室内测试了天然气用纤维过滤器的非稳态性能,以及各种操作参数对其性能的影响规律。实验结果表明,纤维过滤器的过滤效率和阻力均随粉尘负荷的增加而增加,根据其变化趋势可分为深层过滤和滤饼过滤两个阶段。过滤速度过高容易导致大粒子穿透,从而使效率下降,纤维过滤器的表观过滤速度应低于0106m/s;相对湿度和滤材厚度的增加有利于增大过滤效率,但也会导致阻力的迅速增加。中图分类号:TQ028126文献标识码:AExperimentalstudyofdynamicfiltrationperformanceofnaturalgasfibrousfilterCHIHua2chang1,JIZhong2li1,WEIRong2fang2Abstract:Anon2linenaturalgasfilterelementtestingunitwasbuiltup,andanopticalparticlecounterwasusedtosimulta2neouslymeasuretheupstreamanddownstreamaerosolofthefilter.Thedynamicperformanceduringfibrousfiltercloggingandtheeffectofvariousparametersonfiltrationperformancewereinvestigatedusingpolydisperseashes.Theresultsshowthatthefiltrationefficiencyincreaseswithdustloading,whichcanbedescribedintwostages,depthfiltrationandcakefiltra2tion,justbeinglikepressuredrop.Theleakageofbigparticlesshouldberesponsibleforthepoorefficiencyathighfiltrationvelocityandtheoptimalfacevelocityoughttobesmallerthan0106m/s.FiltrationefficiencycanbeimprovedbyselectingKeywords:fibrousfilter;naturalgas;filtrationefficiency;pressuredrop;opticalparticlecounter天然气工业中通常采用高效纤维过滤器除去气体中的固体杂质,从而保证下游的阀门、精密仪表和大型压缩机等管路部件的稳定运行[1]。国内外学者对纤维过滤器的性能进行了广泛的研究,但这些研究主要集中在稳态方面,受测量手段的影响,对粉尘不断堵塞下的非稳态性能研究很少[225],而且研究多针对单分散粒子,与实际相差很大[6]。随着光学粒径测量技术的发展,滤材非稳态性能的在线测定学粒子计数器OPC的在线测量方法,如欧洲标准EN779[9]和美国标准ASHRAE5212[10]。国内对于过滤器精度的测定通常仍采用冒泡实验或采样分析法[11212],针对天然气过滤器的性能尚没有一套完整、可靠的计算方法和评价标准。因此,笔者使用高精度的OPC测量纤维过滤器效率随多分散粉尘负荷的变化情况,分析各参数对过滤性能的影响规律,从而为天然气过滤器检验标准的制收稿日期:2007-03-09基金项目:中石油中青年创新基金项目(03E7013)作者简介:迟化昌(1980-),男(汉族),辽宁建平人,博士研究生,从事多相流分离技术研究。·88·中国石油大学学报(自然科学版)2007年12月芯,过滤介质为常温常压空气,实验粉尘为超细滑石粉,它的折射率是1159,与OPC要求相同,其粒径分布如图2所示。1实验装置实验中采用的装置如图1所示。过滤管路采用负压吸气操作,在气体入口处安装滤布除去空气中的杂质,常温常压的干净气体进入管路后通过加料器自动、定量加入粉尘,均匀的气溶胶进入高效纤维过滤器后,粉尘被捕集,气体流量通过下游的调节阀控制。另外铺设了压缩气体管路为加料器、稀释器以及过滤器反吹净化提供高压气体。图2超细滑石粉粒径体积分布2实验结果及其分析211天然气过滤器性能分析与评价天然气滤芯性能的表征通常采用过滤效率、过滤精度和压降等,然而在实际使用中,前两种参数有很大的局限性。过滤效率能够反应过滤器对粉尘总的捕集能力,然而过滤器入口粉尘的浓度对它的影响很大,显然入口粉尘浓度越高,效率越高。对于过滤器精度的表述方法有很多种,如绝对精度、相对精度和名义精度等,然而这些值相差很大,也缺少相应的标准来统一,因此很多厂家都标称产品的精度很高,造成用户选用时有很大的盲目性。另外,过滤器的精度受很多条件的制约,如过滤速度、气体湿度等,实际操作中误差很大,也不能反应产品的实际性能。本文中根据天...