CN103055550A - 一种压力式气水分离器及其气水分离方法 - Google Patents
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Abstract
本案公开了一种压力式气水分离器及其气水分离方法，它包括罐体，罐体一端设有进水口，罐体另一端设有出水口，所述罐体靠近一端的腔体内形成进水室，该进水室内设有迷宫式立体交叉波纹斜板，罐体靠近中部的腔体内设有斜板组件，罐体腔体的底部处设有冲洗管路，该冲洗管路与罐体底部的压力冲洗水入口连接，罐体靠近另一端的腔体内形成清水室。本装置优点在于采用侧向迷宫流道，能够把微米级气泡变成毫米级气泡，可尽早发现燃气泄漏并报警。当出现微小漏气时，可以及时分离出水中天然气，系统可短时照常运行，为系统维护及检修停机赢得时间。使用寿命长达30年以上，操作简单，维护费用低，节约用地，建设周期短，系统改扩建方便。
Description
技术领域
本发明涉及天然气管路安全技术的技术领域，具体地说是一种压力式气水分离器及其气水分离方法，可以把泄漏到水侧的天然气进行聚集、分离，收集、自动报警、放散，特别涉及其罐体内填料及机械结构。
背景技术
我国天然气行业发展迅速。天然气产量持续增长，天然气消费保持快速增长，天然气消费结构持续优化。传统的天然气处理技术面临挑战，天然气使用过程中的安全问题尤为重要。在天然气输配时需要对天然气进行减压，天然气压力降低后，天然气温度随之降低，在气温较低时容易引发管道“冰堵”，或者根据燃烧器、燃气轮机进气性能参数要求，需对天然气进行加热。系统利用循环水余热对 天然气进行加热，符合节能环保理念。采用热水对天然气加热，效果好，温升参数易控制，是一种常见的提高天然气温度的工艺方法，在天然气领域广泛应用。换热器长期使用后管板之间焊缝会出现细微裂缝，天然气容易泄露到水侧，逐渐被循环水带到系统中。如果这些泄露的天然气在系统的非防爆区聚集就会发生爆炸事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力式气水分离器及其气水分离方法，采用一定压力的热水对天然气通过换热设备进行加热后防止天然气泄漏到水侧引起爆炸事故，本技术结合目前热水与天然气之间的换热器特点，提出了一种压力式气水分离器，确定了工艺参数、设计了构造结构，开发适用于一定工作压力下，清除换热系统在运行过程泄漏的天然气，是一种含聚集（微气泡变大）、气水分离、气体收集、可燃气体检测与报警、可燃气体放散等功能的新型压力式气水分离装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种压力式气水分离器，它包括罐体，罐体一端设有进水口，罐体另一端设有出水口，其特征在于：所述罐体靠近一端的腔体内形成进水室，该进水室内设有迷宫式立体交叉波纹斜板，迷宫式立体交叉波纹斜板上部的罐体处开设有顶入孔，迷宫式立体交叉波纹斜板下部的罐体处开设有底入孔，罐体靠近中部的腔体内设有斜板组件，斜板组件上部的罐体处亦开设有顶入孔，斜板组件下部的罐体处亦开设有底入孔，罐体腔体的底部处设有冲洗管路，该冲洗管路与罐体底部的压力冲洗水入口连接，罐体靠近另一端的腔体内形成清水室。
一种压力式气水分离器的气水分离方法，其特征在于：所述气水分离方法为如下，含有微气泡的来水从进水口从罐体头部中心轴线方向进入，通过布水装置均匀推流进入进水室的聚集分离室，聚集分离室内装有迷宫式立体交叉波纹斜板，含有天然气微气泡的加热水在迷宫式立体交叉波纹斜板内曲折绕流，在迷宫式立体交叉波纹斜板的复杂空间流道中局部形成涡流，加之波纹板表面还有无数小波纹，促进微小涡流的形成，提高水流与表面碰撞机会，微小气泡附着在填料表面并聚集变大，故而能够把微米级气泡变成毫米级气泡，变大的气泡上浮，水流继续向前推流进入斜板组件，该区域工作原理是依据浅层理论，本斜板组件是一种侧向流分离装置，其水流方向与气泡运动方向相差90度，水流往罐体前部轴向流动，从清水室排出，水中气泡沿斜板的表面向上流动，然后在罐体顶部形成气垫层，水中其他相对密度大于1.0的悬浮颗粒沉降到斜板表面，再沿着斜板滑落到池底部定期排出或采用冲洗管路冲洗排出，罐体顶部装有可燃气体检测探头，当收集区内可燃气体达到规定浓度时发出报警信号，气体累积到一定数量时，可通过探头发出信号，罐顶放散阀打开，将聚集的天然气引致放散塔排出。
本案公开了一种压力式气水分离器及其气水分离方法，其优点在于采用侧向迷宫流道，能够把微米级气泡变成毫米级气泡，可尽早发现燃气泄漏并报警。当出现微小漏气时，可以及时分离出水中天然气，系统可短时照常运行，为系统维护及检修停机赢得时间。使用寿命长达30年以上，操作简单，维护费用低，节约用地，建设周期短，系统改扩建方便，相比现有技术而言，具有突出的实质性特点和显著进步。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为单体波纹板结构示意图。
图3为单体波纹板截面图。
图4为迷宫式立体交叉波纹斜板结构示意图。
图5为迷宫式立体交叉波纹斜板组件件在罐体内分块安装截面图。
图6为斜板组件结构示意图。
图7为斜板组件在罐体内安装截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明公开了一种压力式气水分离器，它包括，其特征在于：所述罐体1，罐体1一端设有进水口2，罐体1另一端设有出水口3，其区别于现有技术在于：所述罐体1靠近一端的腔体内形成进水室4，该进水室4内设有迷宫式立体交叉波纹斜板5，迷宫式立体交叉波纹斜板5通过波纹斜板安装支架18固定在罐体1内腔，迷宫式立体交叉波纹斜板5上部的罐体1处开设有顶入孔6，迷宫式立体交叉波纹斜板5下部的罐体1处开设有底入孔7，罐体1靠近中部的腔体内设有斜板组件8，斜板组件8通过斜板安装支架19固定在罐体1内腔，斜板组件8上部的罐体1处亦开设有顶入孔6，斜板组件8下部的罐体1处亦开设有底入孔7，罐体1腔体的底部处设有冲洗管路9，该冲洗管路9与罐体1底部的压力冲洗水入口10连接，于冲洗罐体底部杂物，出水口3与吸水管路11连接，罐体1靠近另一端的腔体内形成清水室17，含有微气泡的来水从进水口从罐体头部中心轴线方向进入，通过布水装置均匀推流进入进水室（聚集分离室），聚集分离室内装有迷宫式立体交叉波纹斜板，含有天然气微气泡的加热水在填料（迷宫式立体交叉波纹斜板）内曲折绕流，在复杂空间流道中局部形成涡流，加之波纹板表面还有无数小波纹，促进微小涡流的形成，提高水流与表面碰撞机会，微小气泡附着在填料表面并聚集变大，故而能够把微米级气泡变成毫米级气泡，变大的气泡上浮，水流继续向前推流进入斜板分离区（斜板组件），该区域工作原理是依据浅层理论，本斜板组件是一种侧向流分离装置，其水流方向与气泡运动方向相差90度。水流往罐体前部轴向流动，从清水室排出。水中气泡沿斜板的表面向上流动，然后在罐体顶部形成气垫层（斜板组件上部）。水中其他相对密度大于1.0的悬浮颗粒沉降到斜板表面，再沿着斜板滑落到池底部定期排出或采用冲洗管路冲洗排出。罐体顶部装有可燃气体检测探头，当收集区内可燃气体达到规定浓度时发出报警信号，气体累积到一定数量时，可通过探头发出信号，罐顶放散阀打开（放散阀安装在外部管路上），将聚集的天然气引致放散塔排出。
本装置结构集微气泡聚集、分离、收集、自动报警、放散等功能与一体，有效防止天然气在换热时泄漏到水侧而引发的爆炸事故，防患与未然。
具体实施时，罐体直径的大小可根据换热水量及其水平流速来定，一般选取水流水平速度为8-22mm/s。迷宫式立体交叉波纹斜板体积数按照10-60秒的水力停留时间来确定。斜板的体积数也按照10-60秒的水力停留时间来确定。
具体实施时，可采用迷宫式立体交叉波纹板+波纹斜板作罐体内填料，也可单一采用迷宫式立体交叉波纹板作罐体内填料，或者单一采用波纹斜板作罐体内填料。以上三种填料方式可根据系统具体情况选择。
在具体实施时，所述迷宫式立体交叉波纹斜板5由若干单体波纹板立体交叉构成，该单体波纹板12的板厚为0.1mm-0.5mm，该单体波纹板12表面大波纹波高为10 mm -50mm，节距为20mm-80mm，该单体波纹板12表面小波纹波高为0.3mm-2mm，节距为5mm-15mm，单体波纹板12交错连接成模块，每片单体波纹板12的大波纹相对水平面的倾斜角度为60度，沿罐体轴向每100mm-400mm设置一组模块，单体波纹板12之间具有方向相反的折流道，按相反方向组装，所述单体波纹板12的材质为不锈钢或碳钢或工程塑料，该单片波纹板应采用模压或其他合适的工艺方法成形，其波纹完整没有有断裂 破损等缺陷，整体板面平整规矩。
在具体实施时，所述斜板组件8由若干波纹斜板13等间距斜向平行排列构成，波纹斜板13之间的垂直间距为20mm-80mm，上述波纹斜板13的厚度为0.2mm-2mm，波高为10mm-60mm，节距为10mm-60mm，波纹斜板13与水平面相对倾斜角度为60度，波纹斜板13之间通过拉杆14及螺母15固定连接，波纹斜板13之间的拉杆14处套接有定距套管，确保波纹斜板13的间距。
在具体实施时，所述斜板组件8由若干平面斜板等间距斜向平行排列构成，上述平面斜板的板厚为0.2mm-2mm，平面斜板之间的垂直间距为20mm-80mm, 平面斜板与水平的相对倾斜角度为60度，平面斜板之间通过拉杆14及螺母15固定连接，波纹斜板13之间的拉杆14处套接有定距套管，确保平面斜板的间距。
在具体实施时，所述罐体1顶部设有手动排气口16，该手动排气口16处设有可燃气体检测探头，可燃气体检测探头与顶入孔6和底入孔7的放散阀电器连接，该放散阀采用气动或电动阀门。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种压力式气水分离器，它包括罐体（1），罐体（1）一端设有进水口（2），罐体（1）另一端设有出水口（3），其特征在于：所述罐体（1）靠近一端的腔体内形成进水室（4），该进水室（4）内设有迷宫式立体交叉波纹斜板（5），迷宫式立体交叉波纹斜板（5）上部的罐体（1）处开设有顶入孔（6），迷宫式立体交叉波纹斜板（5）下部的罐体（1）处开设有底入孔（7），罐体（1）靠近中部的腔体内设有斜板组件（8），斜板组件（8）上部的罐体（1）处亦开设有顶入孔（6），斜板组件（8）下部的罐体（1）处亦开设有底入孔（7），罐体（1）腔体的底部处设有冲洗管路（9），该冲洗管路（9）与罐体（1）底部的压力冲洗水入口（10）连接，罐体（1）靠近另一端的腔体内形成清水室（17）。
2.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述迷宫式立体交叉波纹斜板（5）由若干单体波纹板立体交叉构成，该单体波纹板（12）的板厚为0.1mm-0.5mm，该单体波纹板（12）表面大波纹波高为10 mm -50mm，节距为20mm-80mm，该单体波纹板（12）表面小波纹波高为0.3mm-2mm，节距为5mm-15mm，单体波纹板（12）交错连接成模块，每片单体波纹板（12）的大波纹相对水平面的倾斜角度为60度，沿罐体轴向每100mm-400mm设置一组模块，单体波纹板（12）之间具有方向相反的折流道，按相反方向组装。
3.根据权利要求2所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述单体波纹板（12）的材质为不锈钢或碳钢或工程塑料。
4.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器及，其特征在于：所述斜板组件（8）由若干波纹斜板（13）等间距斜向平行排列构成，波纹斜板（13）之间的垂直间距为20mm-80mm，上述波纹斜板（13）的厚度为0.2mm-2mm，波高为10mm-60mm，节距为10mm-60mm，波纹斜板（13）与水平面相对倾斜角度为60度，波纹斜板（13）之间通过拉杆（14）及螺母（15）固定连接，波纹斜板（13）之间的拉杆（14）处套接有定距套管，确保波纹斜板（13）的间距。
5.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述斜板组件（8）由若干平面斜板等间距斜向平行排列构成，上述平面斜板的板厚为0.2mm-2mm，平面斜板之间的垂直间距为20mm-80mm, 平面斜板与水平的相对倾斜角度为60度，平面斜板之间通过拉杆（14）及螺母（15）固定连接，波纹斜板（13）之间的拉杆（14）处套接有定距套管，确保平面斜板的间距。
6.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述罐体（1）顶部设有手动排气口（16），该手动排气口（16）处设有可燃气体检测探头，可燃气体检测探头与顶入孔（6）和底入孔（7）的放散阀电器连接，该放散阀采用气动或电动阀门。
7.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述迷宫式立体交叉波纹斜板（5）通过波纹斜板安装支架（18）固定在罐体（1）内腔。
8.根据权利要求1所述的一种压力式气水分离器，其特征在于：所述斜板组件（8）通过斜板安装支架（19）固定在罐体（1）内腔。
9.一种压力式气水分离器的气水分离方法，其特征在于：所述气水分离方法为如下，含有微气泡的来水从进水口从罐体头部中心轴线方向进入，通过布水装置均匀推流进入进水室的聚集分离室，聚集分离室内装有迷宫式立体交叉波纹斜板，含有天然气微气泡的加热水在迷宫式立体交叉波纹斜板内曲折绕流，在迷宫式立体交叉波纹斜板的复杂空间流道中局部形成涡流，加之波纹板表面还有无数小波纹，促进微小涡流的形成，提高水流与表面碰撞机会，微小气泡附着在填料表面并聚集变大，故而能够把微米级气泡变成毫米级气泡，变大的气泡上浮，水流继续向前推流进入斜板组件，该区域工作原理是依据浅层理论，本斜板组件是一种侧向流分离装置，其水流方向与气泡运动方向相差90度，水流往罐体前部轴向流动，从清水室排出，水中气泡沿斜板的表面向上流动，然后在罐体顶部形成气垫层，水中其他相对密度大于1.0的悬浮颗粒沉降到斜板表面，再沿着斜板滑落到池底部定期排出或采用冲洗管路冲洗排出，罐体顶部装有可燃气体检测探头，当收集区内可燃气体达到规定浓度时发出报警信号，气体累积到一定数量时，可通过探头发出信号，罐顶放散阀打开，将聚集的天然气引致放散塔排出。
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