CN103055643A

CN103055643A - 一种多管微旋流过滤分离器

Info

Publication number: CN103055643A
Application number: CN2012105311332A
Authority: CN
Inventors: 张春霖
Original assignee: Safbon Water Service Holding Inc Shanghai
Current assignee: Safbon Water Service Holding Inc Shanghai
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明是一种多管微旋流过滤分离器，该过滤分离器设有气体进口和气体出口，其特征在于过滤分离器内设有微旋子组件，该微旋子组件包括多个微旋子，该多个微旋子的入口均与气体进口连通，该多个微旋子的出口与过滤组件的输入端连通，过滤组件的输出端与气体出口连通。本发明的优点在于可充分分离出大流量高压力燃气介质中的杂质，特别是在瞬间增大杂质含量的情况下效果更为明显。本发明用途广泛，包括从工艺气中取出润滑油、去除压缩站和调压站上游天然气管道中的夹杂物、从脱水后的气体中去除乙醇等；过滤效率高、占地空间小、成本低、维修方便快捷、使用寿命长。

Description

一种多管微旋流过滤分离器

技术领域

本发明涉及燃气领域，具体地说是一种适用于高效去除大流量高压力燃气中杂质的多管微旋流过滤分离器。

背景技术

随着社会经济的发展，环境保护需求的进一步提高，使得天然气市场不断发展壮大，人们对天然气的应用越来越广泛，使得燃气运输和燃气调压装置向大流量、高压力方向发展，燃气行业对燃气过滤器的要求也越来越高，其中之一就是要求过滤器能更高效的分离、更便捷的操作和维护，以致优化整个燃气工艺流程。一般在分输站、门站或调压站等的前置保护单元设置过滤分离设备以分离燃气中的液态及固态杂质，传统的过滤分离器可以对燃气中大部分微小颗粒杂质进行过滤和分离，当燃气中含有较大固体颗粒和液滴而且突然间杂质量大增时会对过滤分离器造成堵塞，使维修率大大上升，并且卧式过滤器占用空间过大，不利于工艺流程的优化，因而影响了燃气行业向大流量、高压力的方向大力发展，本发明有效的补偿了传统过滤分离器的弊端，可保障大型燃气场站的清洁无污染的高效运转。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于高效去除燃气中杂质的多管微旋流过滤分离器。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种多管微旋流过滤分离器，该过滤分离器设有气体进口和气体出口，其特征在于过滤分离器内设有微旋子组件，该微旋子组件包括多个微旋子，该多个微旋子的入口均与气体进口连通，该多个微旋子的排污口与排污管道连通，该多个微旋子的出口均与过滤组件的输入端连通，过滤组件的输出端与气体出口连通。根据本发明的具体实施例，该过滤分离器包括一筒体，该筒体通过隔板分成上下两部分，微旋子组件位于下部，过滤组件位于上部。所述该微旋子下端设有导向管，导向管的上方为微旋子的出口，该微旋子侧面设有入口，该入口通过进口回转通道与该导向管连接，导向管的上部为圆筒段，下部设有锥形排污口。微旋子侧面对称地设有两个入口，每一入口均通过一进口回转通道与该导向管的上端连接。所述进口回转通道的入口端与微旋子侧面的入口连接，该进口回转通道的出口端与导向管的上端连接，所述进口回转通道靠入口端的回转半径大于出口端的回转半径。所述过滤组件的输入端设有导流管，该导流管与位于该导流管上端的多个过滤单元连接。

本发明的一种微旋流过滤分离器用于尽可能除去运输燃气中携带的液滴和固体颗粒杂质，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。本发明的优点在于可充分分离出大流量高压力燃气介质中的杂质，特别是在瞬间增大杂质量的情况下效果更为明显。本发明用途广泛，包括从工艺气中取出润滑油、去除压缩站和调压站上游天然气管道中的夹杂物、从脱水后的气体中去除乙醇等；同时过滤效率高，可以100%的过滤掉3μ以上的微粒、99.5%的过滤掉0.5-3μ的微粒；占地面积小，对于优化管道工艺有很大的优势。本发明的优点在于可充分分离出大流量高压力燃气介质中的杂质，特别是在瞬间增大杂质含量的情况下效果更为明显。本发明用途广泛，包括从工艺气中取出润滑油、去除压缩站和调压站上游天然气管道中的夹杂物、从脱水后的气体中去除乙醇等；过滤效率高、占地空间小、成本低、维修方便快捷、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的内部结构图。

图2为本发明的外部结构图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为微旋子示意图。

图5a为单进口回转通道示意图；图5b为双进口回转通道示意图。

具体实施方式

本发明是一种适用于高效去除燃气中杂质的多管微旋流过滤分离器，本多管微旋流过滤分离器主要由基础环1、裙座2、椭圆封头3、筒体11、微旋子组件5、隔板、滤芯组件6、立式过滤器头部7等八部分组成。筒体上设置气体进口9、气体出口8、手孔、安全联锁装置口、排污口、差压计及液位计等装置连接口等。

如图所示，一种多管微旋流过滤分离器，该过滤分离器设有气体进口9和气体出口8，其特征在于过滤分离器内设有微旋子组件5，该微旋子组件包括多个微旋子，该多个微旋子的入口均与气体进口9连通，该多个微旋子的出口均与过滤组件6的输入端连通，过滤组件6的输出端与气体出口8连通。根据本发明的具体实施例，该过滤分离器包括一筒体11，该筒体11通过隔板分成上下两部分，微旋子组件5位于下部，过滤组件6位于上部。所述该微旋子下端设有导向管14，导向管的上方为微旋子的出口15，该微旋子侧面设有入口16，该入口16通过进口回转通道20与该导向管连接，导向管的上部为圆筒段，下部设有锥形排污口。本发明可采用双进口回转通道形式，即所述微旋子两侧分别设有一个入口，所述两个入口关于导向管呈中心对称设置，每一入口均通过一进口回转通道与该导向管的上端连接。所述过滤组件的输入端设有导流管，该导流管与位于该导流管上端的多个过滤单元连接。

多管微旋流过滤分离器结构分两级：第一级由许多小管径的微旋子组成的微旋子组件，用于去除较大的颗粒，微旋子的数量根据实际的气流量和允许的压力降决定；第二级由滤芯组成的过滤组件，实现良好的过滤。第一级安装在多管微旋流过滤分离器的下部，其实现颗粒分离的机理为：微旋子的下端为锥形导向管，颗粒由于离心力的作用克服气流的阻力向壁面运动，达到壁面附近后，由于边界层内较小的湍流，颗粒会沿着壁面进入排污管中，从而得到分离，可以99.5%的过滤掉10μ以上的微粒；第二级安装在过滤分离器的上部，这一级是由若干只可更换或可清洗的过滤元件组成，过滤元件的精度等级要根据工作条件选择，其目的是除去较小的固体颗粒及液滴，在这一级气体首先通过导流管然后进入其上端连接的滤芯，对初次分离后残留的微小颗粒进行再次过滤，滤芯采用透气均匀、过滤精度高、运行阻力低的聚酯纤维构成，可以100%的过滤掉3μ以上的微粒、99.5%的过滤掉0.5-3μ的微粒。

本发明筒体及封板材料采用Q345R（GB713-2008）、法兰材料采用16mnⅡ（NB/T47008-2010），设计依据为中华人民共和国国家标准《钢制压力容器》GB150-2011、国家质量技术监督局《固定式压力容器安全技术监察规程》2009版、《钢制化工容器强度计算规定》HG/T20582-2011，其所有的焊接遵循《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011。本发明工作压力为1.6～10MPa；工作温度范围为-15℃～60℃；可通过最大流量为450000Nm3/h。筒体的大小、进出口管径及微旋子的数量可根据实际工作流量和允许压力降进行选择。

本发明在以下几方面进行了创新。

气流方向及过滤分离过程：携带杂质的燃气介质17进入多管微旋流过滤分离器后，如图1所示，首先通过双进口回转通道进入微旋子组件5，颗粒由于离心力的作用克服气流的阻力向壁面运动，达到壁面附近后，由于边界层内较小的湍流，颗粒18会沿着壁面落下，从微旋子下端的排污口排出，落入筒体下部的椭圆形封头3内，最终进入排污管10进而通过设备下部的第一级排污口12排除；经过初步分离的较清洁的燃气19在自身压力的作用下由微旋子组件5的出口进入多管微旋流过滤分离器上部的滤芯组件6，对剩余的微小颗粒及液滴进行精过滤，杂质可通过设备中部的第二级排污口13排出。燃气在充分过滤后从上部的气体出口8进入管道系统的下一个环节。设备顶部的立式过滤器头部7设有快开门装置，方便定期清洗和更换滤芯。

分离和过滤双重作用：本多管微旋流过滤分离器首先通过离心式作用对输送介质中的杂质进行分离，然后通过滤芯组件对剩余的杂质进一步进行过滤，不同于传统意义上的旋风分离器和过滤器。采用分离+过滤双重作用，有力保证了对输送介质的高效过滤，实现清洁燃气的最终目标。

微旋子进口形式和参数的调整：普通旋风分离器单体大多采用了单切向进口或蜗向的进口结构形式,气固液三相流进入旋风分离器后,随着远离旋风分离器排气芯管入口截面,平衡颗粒逐渐减小,即空间点上颗粒及液滴的分离能力逐渐增强。因此，优化改进旋风分离器的进口结构形式是旋风分离器技术改进的可行措施。本发明的进口结构,首先增设了进口回转通道(图5)，同时若采用双进口回转通道形式,则有利于降阻增效,由于进气口面积增大为原来的2 倍,使进口气流速度减半,从而降低了阻力;为了达到更好的效果，可采用渐缩的回转结构，即所述回转通道入口端的半径大于出口端的半径。由于采用渐缩的回转结构,减小了颗粒到达捕集壁面的距离,从而提高了分离效率;进一步的流场测定结果表明,双进口结构由于采用在微旋子内多点对称进气,增强了其内部流场的轴对称性,使短路流携杂质量减少,同时实现了降阻增效,又增强了气流场轴对称性,以降低微旋子的阻力。采用双进口渐缩通道进口结构时,微旋子性能优于所有单进口,比无回转通道时的阻力降低33. 06 %,效率提高3. 95 %。

多管微旋流过滤分离：传统的旋风分离器为单筒旋风分离，即旋风管为单根大直径的筒体，本发明区别于传统旋风分离器的特征之一在于：在旋风分离阶段采用了多管微旋子，将被过滤的气流分成数股进行分离，气流与旋风管的接触面积大大增加，进而很大程度的提高了分离过滤效率。

微旋子导向管的高度和锥角：适合的高度不但使进入筒体的杂质逗留时间增加，有益于分离，且能使还没有达到排气管的杂质有更多的机遇从旋流中心中分别出来，削减二次夹带，以进一步增加了除杂质的效力。足够高的微旋子导向管还可防止扭转气流对排污器顶部的磨损。然而，筒体太高会挥霍空间且造成成本的增加。所以，本发明微旋子的导向管圆筒段高度约为圆筒直径的1.5～2.0倍。当锥体高度一定时，锥体角度过大，会由于气流旋流半径的敏捷变小极易造成气流与器壁撞击，使已沿锥壁旋转下沉的杂质被内漩涡带走，影响分离效率，所以半锥角不宜过大。本发明设计的半锥角在13°～15°之间。

排液和排污：洁净燃气从上部侧端出气口排出，如图2所示，所述筒体下端设有第一级排污口12，微旋子组件的下方设有排污管，所述排污管与该第一级排污口连接，用于排除位于筒体下部的微旋子组件排出的液滴及固体颗粒；所述筒体的中部设有第二级排污口13，用于排除位于筒体上部的过滤组件分离出来的杂质及从滤芯上剥落的部分。筒体上部还设有快开门装置方便滤芯的清洗和更换。同时在筒体的下部设有手孔，可轻松方便的检查和维修本设备。

安全装置：在多管微旋流过滤分离器的快开头部设置了安全联锁装置和制动结构，在带压情况下，若松动制动结构则会发出气啸声以提醒操作者容器内部带压，制动结构保证了容器在带压状态下卡箍不能被打开，安全联锁装置保障了在带压的情况下不能旋动制动螺栓，从而保障了快开头部操作的安全性。

Claims

1.一种多管微旋流过滤分离器，该过滤分离器设有气体进口和气体出口，其特征在于过滤分离器内设有微旋子组件，该微旋子组件包括多个微旋子，该多个微旋子的入口均与气体进口连通，该多个微旋子的出口与过滤组件的输入端连通，过滤组件的输出端与气体出口连通。

2.根据权利要求1所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：该过滤分离器包括一筒体，该筒体通过隔板分成上下两部分，微旋子组件位于下部，过滤组件位于上部。

3.根据权利要求2所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：所述该微旋子下端设有导向管，导向管的上方为微旋子的出口，该微旋子侧面设有入口，该入口通过进口回转通道与该导向管连接，导向管的上部为圆筒段，下部设有锥形排污口。

4.根据权利要求3所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：所述微旋子侧面对称地设有两个入口，每一入口均通过一进口回转通道与该导向管的上端连接。

5.根据权利要求3或4所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：所述进口回转通道的入口端与微旋子侧面的入口连接，该进口回转通道的出口端与导向管的上端连接，所述进口回转通道靠入口端的回转半径大于出口端的回转半径。

6.根据权利要求3所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：导向管圆筒段高度为圆筒直径的1.5～2.0倍，锥形排污口半锥角为13°～15°。

7.根据权利要求2所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：所述过滤组件的输入端设有导流管，该导流管与位于该导流管上端的多个过滤单元连接。

8.根据权利要求2所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：所述筒体下端设有第一级排污口，微旋子组件的下方设有排污管，所述排污管与该第一级排污口连接，所述筒体的中部设有第二级排污口。

9.根据权利要求2所述的多管微旋流过滤分离器，其特征在于：筒体上部还设有快开门装置，筒体的下部设有手孔。