本發(fā)明涉及一種用于在尋找地下公用可燃氣(utility gas)管道泄漏時非常快速地確定注冊氣體信號(registered gas signals)的來源為沼氣或公用可燃氣的方法。
背景技術(shù)：
世界各地的法規(guī)要求可燃氣網(wǎng)絡(luò)(gas networks)的定期檢查以檢查未知的泄漏。對此的原因主要是保護公眾免受由于在建筑物和其他密閉空間中可燃氣聚集而引起的火災(zāi)和爆炸。泄漏檢查通常通過移動對可燃氣的主要成分之一靈敏的一檢測器至承載氣體的管道上方的地面的表面上來進行。
對于壓縮天然氣(CNG)主要成分通常為甲烷，而液化石油氣(LPG)主要含有丁烷和丙烷。除了這兩種更常見的氣體類型之外，即使管道網(wǎng)絡(luò)仍然非常有限仍然有一生物氣(biogas)的生成。生物氣主要包含甲烷。在管道或容器中分布的這種可燃氣體在下文中均表示為公用可燃氣。
世界上某些地方使用的可燃氣體的一第四種類型稱為煤氣或制造氣(MG)。這包含高水平的氫氣(hydrogen)且從公用可燃氣的以上定義排除。
如果注冊一公用可燃氣信號，它可以來自兩個主要來源；受檢查的可燃氣設(shè)施(gas installation)或從生物腐爛過程。這樣的生物來源的實例覆蓋廢物傾倒、分解污水、垃圾填埋場等。源自這些來源的氣體以包括沼氣(marsh gas)、土壤氣體、填埋氣體和下水道氣體的許多名稱已知。在下文中的術(shù)語沼氣用作生物來源的可燃氣體源的一共同特征。為了避免在沼氣信號上的不必要的挖掘，希望能夠區(qū)分來自被測管道的真實氣體泄漏和來自沼氣的指示。
用于區(qū)分公用可燃氣和沼氣的最常見方法是對氣體組分進行分析以確定乙烷氣體和/或較重的碳氫化合物如丙烷和丁烷的存在。大多數(shù)天然氣源含有0.5％～8％的乙烷，而沼氣不含任何顯著量(significant amounts)的乙烷。
目前沒有在甲烷和乙烷之間具有一足夠高的選擇性以使得可以實時進行這樣的一分析的可商購的氣體傳感器。因此，該分析通常使用一氣相色譜儀(GC)將氣體樣品的不同組分分離成在不同時間離開色譜柱的脈沖來進行。由于不同組分的這種時間分離，即使使用一非選擇性傳感器分析是可能的。
GC可以為一實驗室儀器，在這種情況下，一氣體樣品被收集在某種類型的容器中，該容器被送往一實驗室進行分析。還可以使用現(xiàn)場可操作的GCs。這些可以是專用儀器或集成到一管道泄漏測量儀器中的小型GC模塊?，F(xiàn)場GC且特別是集成到一泄漏檢測器中的那些通常比實驗室單元更不靈敏并且樣品濃度必須高于1％或至少0.5％以在樣品中進行乙烷的一某種檢測。
這個事實通常使得必需鉆探探頭孔通過鋪路以允許收集足夠高的一氣體濃度。這使得有效測試時間顯著更長且通常在30分鐘或更長的數(shù)量級。
另一種區(qū)分方式為通過嗅聞氣體或通過使用一特定的檢測器來檢測存在的氣味劑?！笆謩印狈椒ê唵吻页杀镜偷煌耆煽坎⑶矣糜跉馕秳┑臋z測器通常是比用于乙烷檢測的那些相關(guān)的類似的延遲和更高成本的更高等級的GC。因為氣味劑濃度比乙烷濃度低幾個數(shù)量級所以需要一更好性能的GC。
在任何情況下，沼氣和公用可燃氣之間的某些區(qū)分為一緩慢的且不總是完全可靠的過程且有一更簡單和更快的方法的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于在檢測掩埋的公用可燃氣管道泄漏的常規(guī)過程期間確定一檢測到的氣體信號的來源的改進的方法。這是根據(jù)獨立權(quán)利要求1和4的特征部分來實現(xiàn)的。
乙烷分析方法的主要困難為可以獨立測量甲烷和乙烷的可負擔(dān)和選擇性的傳感器的缺乏。觀察兩種氣體混合物的組成以區(qū)分開，可以看出存在至少一種不同的其它組分：氫氣。
調(diào)查公用可燃氣的報道的含量很少有任何引用的氫氣水平。因此，似乎氫氣的量不顯著。另一方面，在沼氣中，通常存在一顯著量的氫氣。大量不同的微生物在厭氧條件下產(chǎn)生氫氣并且因此通常在沼氣中發(fā)現(xiàn)氫氣。報道的氫氣濃度水平從百萬分之幾百和高達1或2％。
本發(fā)明通過使用一高靈敏度和氫氣選擇性氣體檢測器來解決乙烷測試的上述限制。為了使該程序正常工作，有必要使檢測器對氫氣比對存在于主要是可燃氣體但也有CO2的天然氣中的任何氣體更靈敏幾個數(shù)量級。還有必要的是，檢測器不對降低的氧氣含量作出反應(yīng)(這對于可燃氣體傳感器來說并不罕見)。
天然氣中不存在氫氣可以容易地通過用氫氣選擇性傳感器測試天然氣確認(rèn)。
具有所需質(zhì)量的檢測器由瑞典的英?？倒?INFICON AB)制造和銷售。這些檢測器對于氫氣的選擇性與甲烷相比大5個數(shù)量級。
換句話說，本發(fā)明基于在一可燃氣設(shè)施的一泄漏測試期間獲取的氣體樣品被附加地使用以便確定樣品是源自可燃氣設(shè)施內(nèi)的公用可燃氣還是來自生物腐爛過程的氣體的原理。如果不是先前已知的，則應(yīng)確定公用可燃氣的氫氣含量。如果檢測的氣體中的氫氣含量顯著更高，則樣品源自生物腐爛過程。因此，本發(fā)明的方法可以描述為包括以下步驟：
-從地面下方獲得一氣體樣品，
-測試氣體樣品中氫氣的存在，
-將氣體樣品內(nèi)的氫氣水平與待測試的可燃氣設(shè)施內(nèi)的公用可燃氣的已知的氫氣水平進行比較，
-如果氫氣濃度高于公用可燃氣氫氣的濃度，決定氣體樣品源自生物腐爛過程。
源自生物腐爛過程的一氣體樣品的替代和更簡單的指示是氫氣濃度高于百萬分之5(ppm)或高于100ppm。
附圖說明
該圖示出了本發(fā)明的一實施方式。
具體實施方式
一可燃氣管道(gas pipeline)12為在地表面14下方的一可燃氣設(shè)施的一部分?？扇細夤艿?2的密封性將利用一泄漏檢測器16進行測試。泄漏檢測器16的測量探針18定位在地表面14上或進入在地面14下方的在可燃氣管線12且假設(shè)一可能的泄漏的區(qū)域中的一鉆孔中。一沼氣產(chǎn)生區(qū)域20在接近測試探針18的地表面14下方。因此，探針18從管道12泄漏的氣體或源自沼氣產(chǎn)生區(qū)域20內(nèi)的生物腐爛過程的氣體采樣。
氣體分析器16檢測氣體樣品內(nèi)的氣體?？扇細庠O(shè)施內(nèi)的公用可燃氣包含甲烷和/或較重的烴類，而源自生物腐爛過程的氣體(沼氣)主要包含甲烷。在任何情況下，這將由檢測器的感測機構(gòu)拾取。
為了確定樣品是源自公用可燃氣設(shè)施(可燃氣管道12)還是源自沼氣產(chǎn)生區(qū)域20(源自生物腐爛過程的氣體)，氣體樣品的氫氣含量由泄漏檢測器16確定。泄漏檢測器包括一氫氣選擇性傳感器17且因此對氫氣靈敏。檢測氫氣含量是否高于某一閾值。閾值可以基于公用可燃氣內(nèi)先前已知的氫氣濃度。取決于公用可燃氣的組分和在可燃氣設(shè)施的中假設(shè)的生物腐爛過程的類型，閾值可選地為例如5ppm或100ppm或甚至更大。