[发明专利]用于区分天然气和沼气的方法和装置

说明书

一种用于确定一气体样品是源自生物过程还是来自正被测试且包含一公用可燃气的一可燃气设施的方法，其特征在于，与存在于公用可燃气中的相比样品中的氢气的一增长的浓度作为样品源自生物腐烂过程而不是来自被测试的气体设施的证据。

技术领域

本发明涉及一种用于在寻找地下公用可燃气（utility gas）管道泄漏时非常快速地确定注册气体信号（registered gas signals）的来源为沼气或公用可燃气的方法。

背景技术

世界各地的法规要求可燃气网络（gas networks）的定期检查以检查未知的泄漏。对此的原因主要是保护公众免受由于在建筑物和其他密闭空间中可燃气聚集而引起的火灾和爆炸。泄漏检查通常通过移动对可燃气的主要成分之一灵敏的一检测器至承载气体的管道上方的地面的表面上来进行。

对于压缩天然气（CNG）主要成分通常为甲烷，而液化石油气（LPG）主要含有丁烷和丙烷。除了这两种更常见的气体类型之外，即使管道网络非常有限，仍然有一生物气（biogas）生成。生物气主要包含甲烷。在管道或容器中分布的这种可燃气体在下文中均表示为公用可燃气。

世界上某些地方使用的可燃气体的一第四种类型称为煤气或制造气（MG）。这包含高水平的氢气（hydrogen）且从公用可燃气的以上定义排除。

如果注册一公用可燃气信号，它可以来自两个主要来源；受检查的可燃气设施（gas installation）或从生物腐烂过程。这样的生物来源的实例覆盖废物倾倒、分解污水、垃圾填埋场等。源自这些来源的气体以包括沼气（marsh gas）、土壤气体、填埋气体和下水道气体的许多名称已知。在下文中的术语沼气用作生物来源的可燃气体源的一共同特征。为了避免在沼气信号上的不必要的挖掘，希望能够区分来自被测管道的真实气体泄漏和来自沼气的指示。

用于区分公用可燃气和沼气的最常见方法是对气体组分进行分析以确定乙烷气体和/或较重的碳氢化合物如丙烷和丁烷的存在。大多数天然气源含有0.5%～8％的乙烷，而沼气不含任何显著量（significant amounts）的乙烷。

目前没有在甲烷和乙烷之间具有一足够高的选择性以使得可以实时进行这样的一分析的可商购的气体传感器。因此，该分析通常使用一气相色谱仪（GC）将气体样品的不同组分分离成在不同时间离开色谱柱的脉冲来进行。由于不同组分的这种时间分离，即使使用一非选择性传感器分析是可能的。

GC可以为一实验室仪器，在这种情况下，一气体样品被收集在某种类型的容器中，该容器被送往一实验室进行分析。还可以使用现场可操作的GCs。这些可以是专用仪器或集成到一管道泄漏测量仪器中的小型GC模块。现场GC且特别是集成到一泄漏检测器中的那些通常比实验室单元更不灵敏并且样品浓度必须高于1％或至少0.5％以在样品中进行乙烷的一某种检测。

这个事实通常使得必需钻探探头孔通过铺路以允许收集足够高的一气体浓度。这使得有效测试时间显著更长且通常在30分钟或更长的数量级。

另一种区分方式为通过嗅闻气体或通过使用一特定的检测器来检测存在的气味剂。“手动”方法简单且成本低但不完全可靠并且用于气味剂的检测器通常是比用于乙烷检测的那些相关的类似的延迟和更高成本的更高等级的GC。因为气味剂浓度比乙烷浓度低几个数量级所以需要一更好性能的GC。

在任何情况下，沼气和公用可燃气之间的某些区分为一缓慢的且不总是完全可靠的过程且有一更简单和更快的方法的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于在检测掩埋的公用可燃气管道泄漏的常规过程期间确定一检测到的气体信号的来源的改进的方法。

乙烷分析方法的主要困难为可以独立测量甲烷和乙烷的可负担和选择性的传感器的缺乏。观察两种气体混合物的组成以区分开，可以看出存在至少一种不同的其它组分：氢气。