21世紀我國的能源結構將發生巨大變化,天然氣將成為我國工業生產、民用及公共建筑事業的主要能源,隨著西氣東輸工程的加速發展,天然氣集輸及長輸管道工程相應的集輸站、壓氣站場將大量建設。但我國主要產氣區生產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象。四川、長慶等地氣田天然氣中攜帶有較多的固體腐蝕產物及地層水,造成集氣管道腐蝕和集氣站閥門泄漏,計量儀表精度下降,使國家生產及經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進行研究,本文對五種常用過濾介質的試驗進行了對比。

　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上,牢固壓緊至不漏氣。采樣結束后,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,經等動采樣出口氣體含塵濃度為0.058mg/m³,過濾效率為99.994%。
經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1μm聚丙烯膜濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖4。

　　根據分級效率計算公式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1μm聚四氟乙烯膜濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖5。

　　根據分級效率計算公式1μm聚四氟乙烯膜濾管的分級效率如表8所示。

　　3.5　不銹鋼密紋網濾管的性能測定

　　不銹鋼密紋網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,經等動采樣出口氣體含塵濃度為0.62mg/m³,過濾效率為99.938%。

 

　　經不銹鋼密紋網濾管過濾后的氣體塵粒分布見圖6　　

 

　　根據分級效率計算公式不銹鋼密紋網濾管的分級效率如表10所示。　　

 

　4、試驗統計
　　經試驗統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濾管,同樣外徑下不銹鋼密紋網濾管單價為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,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)現有天然氣過濾分離設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,現有的過濾分離設備的設計人員均受到目前引進的臥式分離器類似結構的影響,在設計上基本上都沿用臥式分離器相應結構,并采用圓柱形深層過濾層壓濾管。現在有必要解放思想,突破原有框架的,吸取其他行業中成熟先進的經驗和技術,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、不銹鋼密紋網濾管就是大量使用在制水、制藥、制酒行業中的相應濾管,其試驗效果良好,均能滿足天然氣行業過濾設備的要求。
　　e)從試驗看,有必要對反沖洗工藝流程及設備研究進行更加深入的研究。