1 前言
目前，我國幾乎所有城市都鋪設(shè)了燃?xì)夤艿馈ｋS著西氣東輸管道最后一道焊縫的完成，西北氣田的天然氣開始供應(yīng)東部城市以及沿途所涉及到的所有城市，原來供應(yīng)人工煤氣或液化石油氣的能源單位，都在逐步置換成清潔、環(huán)保型的天然氣。
眾所周知，天然氣是無味道的，泄漏后人嗅覺不到，也不知道發(fā)生了泄漏，所以很容易發(fā)生爆炸事故。為了安全起見，能源單位在城市管道的首端就給天然氣注入了一種有氣味的物質(zhì)——加臭劑。這樣一來，在發(fā)生管道燃?xì)庑孤┖?特別是在管道的末端——室內(nèi)用戶)，我們能聞到氣味，知道發(fā)生了燃?xì)庑孤M(jìn)而及時(shí)采取安全措施，避免發(fā)生事故。
加臭劑的種類一般有三種：四氫噻吩(THT)、硫醇(TBM)、乙硫醇(EM)。天然氣中一般加THT或TBM，液化石油氣中一般加TBM，在美國天然氣中一般加TBM，而我國天然氣中一般加THT。加臭劑是一種價(jià)格比較昂貴的物質(zhì)，控制和檢測它在天然氣中的濃度是非常重要的，而且也是非常必要的。加臭劑的濃度過低時(shí)，人嗅覺不到，起不到安全作用；過高時(shí)，成本加大，而且造成資源浪費(fèi)、污染環(huán)境。我國能源供應(yīng)單位的現(xiàn)狀是：對加臭劑的控制和檢測通常采用“聞”的方法，缺少科學(xué)的檢測方法和先進(jìn)的儀器設(shè)備。
北京埃德爾公司正是為了適應(yīng)這一實(shí)際發(fā)展的需要，與德國Axel Semrau公司合作，在中國開發(fā)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。
2 在天然氣中加入加臭劑的意義和監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
2．1 在天然氣中加入加臭劑的意義
(1)一般情況下，天然氣中是不含加臭劑的。
(2)特別情況下，有的天然氣中含有少量的TBM，但是含量很不穩(wěn)定；而天然氣中是不含THT的。
(3)在天然氣中加入THT或TBM后，使其具有了加臭劑的成分，而且含量非常穩(wěn)定。
(4)在末端用戶發(fā)生泄漏時(shí)能聞到加臭劑的氣味，能夠避免發(fā)生爆炸事故。
2．2 在天然氣中監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
(1)加臭劑注入設(shè)備、人為操作等因素會導(dǎo)致加臭劑加入量不準(zhǔn)確。
(2)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)流量不穩(wěn)，影響加入量的不穩(wěn)。
3)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)壓注泵出故障，導(dǎo)致沒有加臭劑注入。
(4)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)遙控出故障，對加臭劑加入量失去控制，使加入量過多或過少，造成資金浪費(fèi)或不能保證安全使用。
(5)因?yàn)槿藶椴僮麇e(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)誤的加入量。
(6)因?yàn)榧映魟l(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)(TBM氧化，THT附著在管道內(nèi)壁上)，導(dǎo)致調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)、末端用戶加臭劑含量的減少。
3 加臭劑濃度的檢漏方法及相關(guān)問題
3．1 加臭劑味道等級
其中，等級2為我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn)，即在天然氣濃度達(dá)到20％LEL時(shí)或之前就能聞到氣味(LEL為爆炸下限)。
天然氣中最小加臭劑報(bào)警濃度的計(jì)算：
3．2 天然氣中加臭劑濃度的監(jiān)測點(diǎn)
(1)氣田長輸管線：監(jiān)測始端、中轉(zhuǎn)站——在線式加臭劑檢測儀
(2)能源供應(yīng)單位城市管線：
始端——在線式加臭劑檢測儀
調(diào)壓站——在線式、手持式加臭劑檢測儀
中間檢查點(diǎn)——移動式、手持式加臭劑檢測儀
末端用戶——手持式加臭劑檢測儀
3．3 加臭劑濃度檢測方法
3．3．1 用鼻子聞的方法
(1)該方法最先被采用，也是我國目前通常采用的方法。
(2)其優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，不需要任何器械、儀器。
(3)其缺點(diǎn)是每個(gè)人的嗅覺是不一樣的。在很短的時(shí)間內(nèi)聞幾個(gè)氣樣后，嗅覺失靈，會得出低濃度的結(jié)果。同時(shí)也不能檢測出加臭劑的實(shí)際濃度。
(4)該方法在歐洲大多數(shù)國家已被禁用。
(5)但該方法目前仍可作為一種輔助的檢測方法。
3．3．2 測量導(dǎo)管的方法
(1)該方法較用鼻子聞的方法先進(jìn)了一步，使用器械——測量導(dǎo)管。
(2)其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，費(fèi)用低。
(3)其缺點(diǎn)是交叉影響因素多，非常不準(zhǔn)確。
(4)該方法在德國已被禁用。
3．3．3 用儀器檢測的方法
(1)用儀器檢測克服了上述兩種方法的缺點(diǎn)。
(2)是被德國燃?xì)鈪f(xié)會DVGW所承認(rèn)并推薦的檢測方法。
(3)全球已經(jīng)有幾百個(gè)燃?xì)夤久刻煸谑褂脙x
器進(jìn)行加臭劑濃度的檢測。
(4)鑒于用鼻子聞的方法和測量導(dǎo)管的方法的落后性、不準(zhǔn)確性以及不能保證安全性等原因，所以采用儀器檢測的方法才是我們真正所需要的方法。
4 加臭劑檢測儀的應(yīng)用
加臭劑檢測儀按其適用范圍、測量精度、檢測的加臭劑種類一般分為手持式、移動式和在線式三種型號。
4．1 手持式加臭劑檢測儀
手持式加臭劑檢測儀可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測。最多的應(yīng)用是檢測終端用戶加臭劑的含量，以檢查天然氣中加臭劑的含量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn)的要求；其次還經(jīng)常用來檢測中間檢查點(diǎn)的加臭劑含量以及調(diào)壓站的加臭劑含量等。
手持式加臭劑檢測儀的檢測原理為電化學(xué)傳感器，檢測的加臭劑種類為四氫噻吩THT、硫醇TBM、乙硫醇EM。按其檢測加臭劑種類不同，其量程精度也各異：如檢測THT量程為0mg／m3—1OOmg／m3，顯示精度1mg／m3。電源一般采用特殊6V電池或充電電池，工作時(shí)間多達(dá)6個(gè)月，同時(shí)具有最低濃度和最高濃度報(bào)警功能。德國AS公司生產(chǎn)的手持式加臭劑檢測儀ODOR handy即屬此類儀器。
手持式加臭劑檢測儀其操作方法也非常簡單：現(xiàn)場操作時(shí)，管壓在2kPa一50kPa范圍可直接插用；如果管壓大于50mbar范圍需采用流量調(diào)節(jié)器來控制，把流量調(diào)節(jié)在0．2L／min—0．5L／min(200cm3／min—500cm3／min)范圍，并且使檢測值保持1min穩(wěn)定不變才算準(zhǔn)確；一個(gè)點(diǎn)測完后，需要等待10min再測第二個(gè)點(diǎn)，以消除其交叉影響，保證測量的正確性。
一般情況下，手持式加臭劑檢測儀勿需調(diào)零，但更換電池后需重新調(diào)零。因此，手持式加臭劑檢測儀被設(shè)計(jì)成安上電池后始終開著，沒有關(guān)機(jī)按鈕，如若關(guān)機(jī)，則需取出電池強(qiáng)行關(guān)機(jī)，但重新開機(jī)后需對儀器進(jìn)行標(biāo)定。由于這樣的原因，儀器在使用過程中，除非特殊需要，切忌拆卸電池。由于儀器采用了電化學(xué)傳感器檢測原理，所以傳感器的使用壽命一般為2年一3年，然而，傳感器的更換非常容易，更換后可繼續(xù)使用，無需購買整臺儀器，這樣可節(jié)省購置儀器費(fèi)用。
4．2 移動式加臭劑檢測儀
移動式加臭劑檢測儀同樣也可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測。與手持式相比其最大區(qū)別是測量精度高、可同時(shí)檢測多組加臭劑，檢測THT精度可達(dá)0．1mg／m3。但由于價(jià)格昂貴，在能源供應(yīng)單位使用較少，下面介紹的在線式加臭劑檢測儀ODOR on—line即可在線使用也可移動使用，完全可以替代移動式的適用范圍，因此這里不再詳述。
4．3 在線式加臭劑檢測儀—ODOR on—line
為了適應(yīng)監(jiān)測天然氣管網(wǎng)中加臭劑濃度的多種需求，在線式加臭劑檢測儀被設(shè)計(jì)成雙電源供電，即220V AC和12V DC供電。它可以安裝在城市天然氣管道的首端——加臭劑注入點(diǎn)，長期在線使用，以控制加臭劑注入量的準(zhǔn)確性；也可安裝在調(diào)壓站——長期在線使用，監(jiān)測調(diào)壓站加臭劑的濃度。由于能很方便地放在汽車上，所以可在調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)等多處移動使用；另外，還可以放在實(shí)驗(yàn)室，采回氣樣進(jìn)行分析。
在線式加臭劑檢測儀還有一個(gè)用途是監(jiān)測氣田長輸管線天然氣中TBM的含量。在某些氣田的天然氣中含有TBM，對它的監(jiān)測也是非常有用的。這樣做的目的是為下一步長輸管線進(jìn)入城市前提供加臭劑加入量的依據(jù)，使加入量恰如其分，節(jié)省開支。在線式加臭劑檢測儀的操作由軟件和計(jì)算機(jī)來控制，其檢測精度是很高的：
0．1mg／m3～1OOmg／m3 (THT)
0．1mg／m3-1OOmg／m3 (H2S)
0．01mg／m3～lOOmg／m3 (TBM)
圖2表明了在線式加臭劑檢測儀的應(yīng)用場合及檢測濃度曲線。
天然氣是無味道的氣體，為了安全起見，能源供應(yīng)單位在天然氣進(jìn)入城市之前，在管道內(nèi)注入了加臭劑，在室內(nèi)用戶發(fā)生燃?xì)庑孤r(shí)能及時(shí)嗅覺到味道、及時(shí)報(bào)告、及時(shí)采取有效措施，避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。然而，為了控制和檢測加臭劑的濃度，使加臭劑在末端用戶的濃度正好達(dá)到所要求的報(bào)警濃度，即在天然氣中THT的濃度正好達(dá)到1Omg／m3，我們必須使用儀器來檢測THT的濃度。如果低于這個(gè)濃度，起不到安全的作用；如果過高，則造成資金和能源浪費(fèi)。以德國的杜塞爾多夫(Dusseldorf)為例，每年向天然氣管道中注入加臭劑的費(fèi)用約10萬歐元。使用儀器檢測加臭劑濃度的另一個(gè)目的是，可作為事故責(zé)任鑒定的一個(gè)佐證。如果在末端用戶檢測的THT濃度等于或大于1Omg／m3，而這時(shí)發(fā)生了事故，儀器檢測到的THT濃度可以證明加臭劑的含量是合格的。因此，采用鼻子“聞”的方法來檢測加臭的濃度終將被先進(jìn)的儀器所替代。
目前，我國幾乎所有城市都鋪設(shè)了燃?xì)夤艿馈ｋS著西氣東輸管道最后一道焊縫的完成，西北氣田的天然氣開始供應(yīng)東部城市以及沿途所涉及到的所有城市，原來供應(yīng)人工煤氣或液化石油氣的能源單位，都在逐步置換成清潔、環(huán)保型的天然氣。
眾所周知，天然氣是無味道的，泄漏后人嗅覺不到，也不知道發(fā)生了泄漏，所以很容易發(fā)生爆炸事故。為了安全起見，能源單位在城市管道的首端就給天然氣注入了一種有氣味的物質(zhì)——加臭劑。這樣一來，在發(fā)生管道燃?xì)庑孤┖?特別是在管道的末端——室內(nèi)用戶)，我們能聞到氣味，知道發(fā)生了燃?xì)庑孤M(jìn)而及時(shí)采取安全措施，避免發(fā)生事故。
加臭劑的種類一般有三種：四氫噻吩(THT)、硫醇(TBM)、乙硫醇(EM)。天然氣中一般加THT或TBM，液化石油氣中一般加TBM，在美國天然氣中一般加TBM，而我國天然氣中一般加THT。加臭劑是一種價(jià)格比較昂貴的物質(zhì)，控制和檢測它在天然氣中的濃度是非常重要的，而且也是非常必要的。加臭劑的濃度過低時(shí)，人嗅覺不到，起不到安全作用；過高時(shí)，成本加大，而且造成資源浪費(fèi)、污染環(huán)境。我國能源供應(yīng)單位的現(xiàn)狀是：對加臭劑的控制和檢測通常采用“聞”的方法，缺少科學(xué)的檢測方法和先進(jìn)的儀器設(shè)備。
北京埃德爾公司正是為了適應(yīng)這一實(shí)際發(fā)展的需要，與德國Axel Semrau公司合作，在中國開發(fā)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。
2 在天然氣中加入加臭劑的意義和監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
2．1 在天然氣中加入加臭劑的意義
(1)一般情況下，天然氣中是不含加臭劑的。
(2)特別情況下，有的天然氣中含有少量的TBM，但是含量很不穩(wěn)定；而天然氣中是不含THT的。
(3)在天然氣中加入THT或TBM后，使其具有了加臭劑的成分，而且含量非常穩(wěn)定。
(4)在末端用戶發(fā)生泄漏時(shí)能聞到加臭劑的氣味，能夠避免發(fā)生爆炸事故。
2．2 在天然氣中監(jiān)控加臭劑濃度的必要性
(1)加臭劑注入設(shè)備、人為操作等因素會導(dǎo)致加臭劑加入量不準(zhǔn)確。
(2)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)流量不穩(wěn)，影響加入量的不穩(wěn)。
3)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)壓注泵出故障，導(dǎo)致沒有加臭劑注入。
(4)因?yàn)榧映魟┳⑷胂到y(tǒng)遙控出故障，對加臭劑加入量失去控制，使加入量過多或過少，造成資金浪費(fèi)或不能保證安全使用。
(5)因?yàn)槿藶椴僮麇e(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)誤的加入量。
(6)因?yàn)榧映魟l(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)(TBM氧化，THT附著在管道內(nèi)壁上)，導(dǎo)致調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)、末端用戶加臭劑含量的減少。
3 加臭劑濃度的檢漏方法及相關(guān)問題
3．1 加臭劑味道等級
其中，等級2為我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn)，即在天然氣濃度達(dá)到20％LEL時(shí)或之前就能聞到氣味(LEL為爆炸下限)。
天然氣中最小加臭劑報(bào)警濃度的計(jì)算：
3．2 天然氣中加臭劑濃度的監(jiān)測點(diǎn)
(1)氣田長輸管線：監(jiān)測始端、中轉(zhuǎn)站——在線式加臭劑檢測儀
(2)能源供應(yīng)單位城市管線：
始端——在線式加臭劑檢測儀
調(diào)壓站——在線式、手持式加臭劑檢測儀
中間檢查點(diǎn)——移動式、手持式加臭劑檢測儀
末端用戶——手持式加臭劑檢測儀
3．3 加臭劑濃度檢測方法
3．3．1 用鼻子聞的方法
(1)該方法最先被采用，也是我國目前通常采用的方法。
(2)其優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，不需要任何器械、儀器。
(3)其缺點(diǎn)是每個(gè)人的嗅覺是不一樣的。在很短的時(shí)間內(nèi)聞幾個(gè)氣樣后，嗅覺失靈，會得出低濃度的結(jié)果。同時(shí)也不能檢測出加臭劑的實(shí)際濃度。
(4)該方法在歐洲大多數(shù)國家已被禁用。
(5)但該方法目前仍可作為一種輔助的檢測方法。
3．3．2 測量導(dǎo)管的方法
(1)該方法較用鼻子聞的方法先進(jìn)了一步，使用器械——測量導(dǎo)管。
(2)其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，費(fèi)用低。
(3)其缺點(diǎn)是交叉影響因素多，非常不準(zhǔn)確。
(4)該方法在德國已被禁用。
3．3．3 用儀器檢測的方法
(1)用儀器檢測克服了上述兩種方法的缺點(diǎn)。
(2)是被德國燃?xì)鈪f(xié)會DVGW所承認(rèn)并推薦的檢測方法。
(3)全球已經(jīng)有幾百個(gè)燃?xì)夤久刻煸谑褂脙x
器進(jìn)行加臭劑濃度的檢測。
(4)鑒于用鼻子聞的方法和測量導(dǎo)管的方法的落后性、不準(zhǔn)確性以及不能保證安全性等原因，所以采用儀器檢測的方法才是我們真正所需要的方法。
4 加臭劑檢測儀的應(yīng)用
加臭劑檢測儀按其適用范圍、測量精度、檢測的加臭劑種類一般分為手持式、移動式和在線式三種型號。
4．1 手持式加臭劑檢測儀
手持式加臭劑檢測儀可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測。最多的應(yīng)用是檢測終端用戶加臭劑的含量，以檢查天然氣中加臭劑的含量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警點(diǎn)的要求；其次還經(jīng)常用來檢測中間檢查點(diǎn)的加臭劑含量以及調(diào)壓站的加臭劑含量等。
手持式加臭劑檢測儀的檢測原理為電化學(xué)傳感器，檢測的加臭劑種類為四氫噻吩THT、硫醇TBM、乙硫醇EM。按其檢測加臭劑種類不同，其量程精度也各異：如檢測THT量程為0mg／m3—1OOmg／m3，顯示精度1mg／m3。電源一般采用特殊6V電池或充電電池，工作時(shí)間多達(dá)6個(gè)月，同時(shí)具有最低濃度和最高濃度報(bào)警功能。德國AS公司生產(chǎn)的手持式加臭劑檢測儀ODOR handy即屬此類儀器。
手持式加臭劑檢測儀其操作方法也非常簡單：現(xiàn)場操作時(shí)，管壓在2kPa一50kPa范圍可直接插用；如果管壓大于50mbar范圍需采用流量調(diào)節(jié)器來控制，把流量調(diào)節(jié)在0．2L／min—0．5L／min(200cm3／min—500cm3／min)范圍，并且使檢測值保持1min穩(wěn)定不變才算準(zhǔn)確；一個(gè)點(diǎn)測完后，需要等待10min再測第二個(gè)點(diǎn)，以消除其交叉影響，保證測量的正確性。
一般情況下，手持式加臭劑檢測儀勿需調(diào)零，但更換電池后需重新調(diào)零。因此，手持式加臭劑檢測儀被設(shè)計(jì)成安上電池后始終開著，沒有關(guān)機(jī)按鈕，如若關(guān)機(jī)，則需取出電池強(qiáng)行關(guān)機(jī)，但重新開機(jī)后需對儀器進(jìn)行標(biāo)定。由于這樣的原因，儀器在使用過程中，除非特殊需要，切忌拆卸電池。由于儀器采用了電化學(xué)傳感器檢測原理，所以傳感器的使用壽命一般為2年一3年，然而，傳感器的更換非常容易，更換后可繼續(xù)使用，無需購買整臺儀器，這樣可節(jié)省購置儀器費(fèi)用。
4．2 移動式加臭劑檢測儀
移動式加臭劑檢測儀同樣也可以用在天然氣管網(wǎng)的任何地方進(jìn)行加臭劑的檢測。與手持式相比其最大區(qū)別是測量精度高、可同時(shí)檢測多組加臭劑，檢測THT精度可達(dá)0．1mg／m3。但由于價(jià)格昂貴，在能源供應(yīng)單位使用較少，下面介紹的在線式加臭劑檢測儀ODOR on—line即可在線使用也可移動使用，完全可以替代移動式的適用范圍，因此這里不再詳述。
4．3 在線式加臭劑檢測儀—ODOR on—line
為了適應(yīng)監(jiān)測天然氣管網(wǎng)中加臭劑濃度的多種需求，在線式加臭劑檢測儀被設(shè)計(jì)成雙電源供電，即220V AC和12V DC供電。它可以安裝在城市天然氣管道的首端——加臭劑注入點(diǎn)，長期在線使用，以控制加臭劑注入量的準(zhǔn)確性；也可安裝在調(diào)壓站——長期在線使用，監(jiān)測調(diào)壓站加臭劑的濃度。由于能很方便地放在汽車上，所以可在調(diào)壓站、中間檢查點(diǎn)等多處移動使用；另外，還可以放在實(shí)驗(yàn)室，采回氣樣進(jìn)行分析。
在線式加臭劑檢測儀還有一個(gè)用途是監(jiān)測氣田長輸管線天然氣中TBM的含量。在某些氣田的天然氣中含有TBM，對它的監(jiān)測也是非常有用的。這樣做的目的是為下一步長輸管線進(jìn)入城市前提供加臭劑加入量的依據(jù)，使加入量恰如其分，節(jié)省開支。在線式加臭劑檢測儀的操作由軟件和計(jì)算機(jī)來控制，其檢測精度是很高的：
0．1mg／m3～1OOmg／m3 (THT)
0．1mg／m3-1OOmg／m3 (H2S)
0．01mg／m3～lOOmg／m3 (TBM)
圖2表明了在線式加臭劑檢測儀的應(yīng)用場合及檢測濃度曲線。
天然氣是無味道的氣體，為了安全起見，能源供應(yīng)單位在天然氣進(jìn)入城市之前，在管道內(nèi)注入了加臭劑，在室內(nèi)用戶發(fā)生燃?xì)庑孤r(shí)能及時(shí)嗅覺到味道、及時(shí)報(bào)告、及時(shí)采取有效措施，避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。然而，為了控制和檢測加臭劑的濃度，使加臭劑在末端用戶的濃度正好達(dá)到所要求的報(bào)警濃度，即在天然氣中THT的濃度正好達(dá)到1Omg／m3，我們必須使用儀器來檢測THT的濃度。如果低于這個(gè)濃度，起不到安全的作用；如果過高，則造成資金和能源浪費(fèi)。以德國的杜塞爾多夫(Dusseldorf)為例，每年向天然氣管道中注入加臭劑的費(fèi)用約10萬歐元。使用儀器檢測加臭劑濃度的另一個(gè)目的是，可作為事故責(zé)任鑒定的一個(gè)佐證。如果在末端用戶檢測的THT濃度等于或大于1Omg／m3，而這時(shí)發(fā)生了事故，儀器檢測到的THT濃度可以證明加臭劑的含量是合格的。因此，采用鼻子“聞”的方法來檢測加臭的濃度終將被先進(jìn)的儀器所替代。
