天然氣過濾器是輸氣管道站場必需的設備，用來過濾輸送介質，其設計和制造質量對安全生產至關重要。主要由殼體、快開盲板、過濾組件、積液槽等內外部件組成，其中過濾組件包括濾芯、濾芯座、壓蓋、隔板等，核心部件是濾芯。中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司石化設備廠研發(fā)的天然氣過濾器，組件中分布有多個濾芯，過濾組件設計和布置合理，保證了過濾效率，粉塵和液滴的過濾效率分別超過99% 和98%，濾芯更換方便快捷。過濾器的設計制造嚴格按照壓力容器的相關法規(guī)標準執(zhí)行，確保安全，過濾器起始壓降不大于0.0035MPa。該成果現(xiàn)已成功應用于國內數十條（個）輸氣管道站場，產品各項性能指標均達到或超過用戶要求，市場前景良好。
    從地層中開采出來的天然氣往往含有沙粒和其他固體雜質（如鐵銹等），以及水、水蒸氣、硫化物和二氧化碳等有害物質。沙、鐵等塵粒隨氣流在輸送管道中運動，磨損壓縮機、管道和儀表的部件，導致其損傷、破壞，有時還會聚在某些部位，影響輸氣正常運行；混入的水如果聚集在管道低洼處，就會減少管道輸氣截面，增加輸氣阻力，而且還會在管道內壁形成一層水膜，遇酸性氣體（H2S、CO2 等）形成酸性水溶液，對管內壁造成腐蝕，導致管道被破壞；混入水在一定溫度和壓力條件下還能與天然氣的某些組分生成冰雪狀水合物，造成管道冰堵。因此，過濾掉進入輸送管道天然氣中的固體雜質及其他有害物質，是確保輸氣管道安全運行的一項重要任務。
    天然氣輸送系統(tǒng)中的液體和固體雜質主要來自三方面：一是采氣時從井下帶出的凝析油、凝析水、巖屑粉塵；二是管道施工時留在管道內的臟物（污物）和焊渣；三是管道內及相關設備、儀表的腐蝕產物[1]。
    通常，在集氣站、壓氣站、配氣站、調壓計量站等處設有分離器、除塵器和過濾器，脫出各類固（液）體雜質。天然氣管道過濾器一般用于去除小于5mm的固體顆粒和液滴，選用的聚酯纖維濾芯壽命長，具有較高的過濾效率，現(xiàn)已廣泛應用于國內各天然氣輸氣項目，效果良好。
    1　過濾器結構特點及工作原理
    1.1　結構
    天然氣管道過濾器主要由殼體、快開盲板、過濾組件、積液槽等內外部件組成，一般采用臥式結構（圖1）。過濾組件由濾芯、濾芯座、壓蓋、隔板等部件組成，通過過濾組件的隔板，將殼體分為過濾室和排氣室，其核心部件是濾芯，按一定的排列方式固定在隔板濾芯座上，濾芯定期更換，以保證其過濾效率。

 1.2　工作原理
    含塵（液滴）天然氣由進氣口進入過濾室內，通過濾芯過濾層時產生篩分、慣性、黏附、擴散、靜電等作用而被捕集，凈化后的氣體從濾芯內出來，經排氣室的出氣口排出，被捕集的液滴、固體顆粒在重力作用下進入積液槽中，當液位計顯示積液已滿時開啟排污閥，經排污口排出。
    1.3　設計特點
    該過濾器的過濾組件包括隔板、濾芯座、拉桿、濾芯、壓蓋、花板等部件（圖2），隔板與過濾器筒體相焊接，將過濾器筒體分為過濾室和排氣室，濾芯座焊于隔板上，通過拉桿、螺栓將其余部件組合一體。組件中分布有多個濾芯，濾芯數量根據用戶提供的天然氣操作的溫度、壓力、流量及天然氣的物理參數通過工藝計算得出。濾芯采用環(huán)形排列，這種排列方式可使進入過濾室內的氣體均勻分布，保證介質有良好的流動性；同時，為方便更換和維修濾芯，合理確定過濾原件的結構位置，濾芯固定花板到快開盲板間的距離一般不超過200mm。

  濾芯選用聚酯纖維為濾料，具有高效、環(huán)保、使用后可分解等特點，適用于天然氣、油田氣、煤氣等氣體過濾，過濾精度高，一般固體粉塵可達0.56mm，液滴可達到0.3mm。濾芯屬于易耗品，一般在設計工況下，使用壽命不小于14 個月。
    為了便于過濾組件的更換，過濾器一般設計為快開盲板的結構型式，可實現(xiàn)過濾器的安全快速開啟?？扉_盲板帶有安全自鎖系統(tǒng)和壓力報警系統(tǒng)，在有殘壓的情況下無法開啟，可防止誤操作。采用的復合自緊密封結構，性能可靠且維護方便，開啟和關閉無需任何特殊工具，由一人操作，可在1min內完成快開盲板的開啟。
    1.4　安全附件
    為確保過濾器的安全使用，過濾器設置了壓力表、差壓計、液位計等安全附件的接口，壓力表、差壓計、液位計均可設置遠傳功能，將信號接入站內，可對過濾器的運行情況進行實時監(jiān)控。當差壓計顯示過濾室和排氣室壓差過大時，說明過濾器濾芯堵塞嚴重，有大量的顆粒聚集，應及時更換濾芯；液位計可隨時觀測積液槽內液位高度，當顯示充滿時，開啟排污閥及時排放積液；壓力表監(jiān)測過濾器內部實時壓力，避免因操作壓力波動造成事故。
    1.5　技術參數指標
    （1）過濾效率。粉塵：1mm，99%；≤ 3mm，99.1%；≤ 5mm，99.9%。液滴：1mm，98%；≤ 3mm，98.6%；≤ 5mm，99.0%。
    （2）過濾器起始壓降≤0.0035MPa。
    2　制造要求
    天然氣過濾器屬于壓力容器，隨著天然氣輸送壓力的升高，一般過濾器的設計壓力為10MPa 以上，制造要求較高，除嚴格按GB150《壓力容器》標準制造檢驗外，制造過程還應注意以下幾點：
    一是快開盲板的組焊?？扉_盲板與筒體焊接連接，組對過程中應嚴格控制筒體的圓度和組對間隙；焊接采用焊條電弧焊時，對稱施焊，防止出現(xiàn)變形而影響快開盲板的密封性能。
    二是過濾組件的組焊。過濾組件包含較多的濾芯，每個濾芯的濾芯座均需與隔板焊接，與隔板焊接時采用剛性固定措施和合理的焊接順序以降低焊接變形；并在組焊完成后，進行試裝濾芯，確保濾芯與隔板垂直安裝，使壓蓋能夠壓緊濾芯，保證其密封性。三是清理。過濾器制造完成后應對其內部進行清理，確保內部清潔、干燥。
    3　現(xiàn)場應用情況
    自2009年起，天然氣過濾器在西氣東輸二線、三線工程、韓—渭—西煤層氣管道工程、長呼輸氣管道復線工程、中衛(wèi)—貴陽聯(lián)絡線、寧夏石化外輸、石空—蘭州原油管道工程、永唐秦輸氣管道等多個工程項目上數十個站場成功應用超過300 余臺，產品的各項性能指標均達到或超過用戶要求。
    4　結論
    （1）管道過濾器是天然氣輸送過程中不可缺少的除塵設備，其過濾效率是衡量產品性能的重要指標，合理的設計和布置過濾組件，可保證產品的過濾效率，同時可方便快捷地更換濾芯。
    （2）用戶提供的天然氣操作的溫度、壓力、流量及天然氣的物理參數是設計過濾器的基礎數據，數據的準確性將直接影響設計成果和過濾器的過濾效果。
    （3）過濾器的設計制造應嚴格按照壓力容器的相關法規(guī)標準執(zhí)行，確保過濾器的使用安全。