CN105561706B - 一种复合式气液烟气除尘强制导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其包括一安装于烟气排烟直管外部的气液预混器，一通过海水供应管线和海水调节阀与气液预混器的一进口相连通的海水供应系统，一通过空气供应管线和空气调节阀与气液预混器的另一进口相连通的压缩空气系统，一通过气液混合流体供应管线和气液混合流体调节阀与气液预混器的出口相连通的气液均分器，以及一通过若干根气液分输管与气液均分器的出口相连通的气液分布器；气液均分器和气液分布器均设置于烟气排烟直管内部，且气液分布器的出口朝向烟管出口。本发明既能降低烟气中含尘量，又能改善烟气排放效果，且结构简单，操作方便，应用成本低。

Description

一种复合式气液烟气除尘强制导流装置

技术领域

本发明是一种烟气处理装置，具体涉及一种用于海上平台或FPSO(海上浮式储卸油装置)原油发电机组烟气除尘和控制烟气排放的复合式气液混合流体强制导流装置。

背景技术

目前，大功率原油发电机组常被用于海上油田开发，以提供油田生产开发需要的电力。尤其是对于伴生气不足的油田，原油发电机组作为经济的自发电方案，正被越来越多的用于海上平台或FPSO。海上原油发电机组通常采用本油田自产原油作为燃料，由于受到机组负荷率、燃油含水率以及燃油品质等各种因素的影响，经常导致原油发电机组排放的烟气中含尘量较高。在特定风向和风速的影响下，烟气扩散对海上平台生活设施、现场工作间以及操作人员办公环境造成一定的影响。如何降低烟气中的含尘量以及引导烟气扩散路径，对于改善海上平台工作环境、降低烟气扩散对海上平台生产的影响具有重要意义。

海上平台由于空间受限，且考虑到对周边设施的影响，原油发电机组的排烟管通常有垂直向下冲向海面、水平布置朝向平台弦外以及垂直向上的三种布置方案。其中垂直向下和水平布置的排烟容易受到风向的影响。对于原油发电机组，常用的脱除机组烟气中固体颗粒的方法有水喷淋法和静电除尘法。水喷淋法通常用于机组排烟管垂直朝下的布置，当原油发电机组排烟管水平布置时，由于受到风向和重力作用的影响则无法采用此方法。而静电除尘法常用于陆上燃煤电站或锅炉尾气除尘，用于海上烟气除尘尚属试验阶段，且不能改变烟气扩散路径。因此目前为止，尚未有一种既能去除烟气中固体颗粒又能控制烟气排放方向的烟气处理装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能降低烟气中含尘量，又能改善烟气排放效果，且结构简单、成本低、易操作的气液复合式烟气除尘和强制导流装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，该装置包括：一安装于烟气排烟直管外部的气液预混器，一通过海水供应管线和海水调节阀与所述气液预混器的一进口相连通的海水供应系统，一通过空气供应管线和空气调节阀与所述气液预混器的另一进口相连通的压缩空气系统，一通过气液混合流体供应管线和气液混合流体调节阀与所述气液预混器的出口相连通的气液均分器，以及一通过若干根气液分输管与所述气液均分器的出口相连通的气液分布器；所述气液均分器和气液分布器均设置于所述烟气排烟直管内部，且所述气液分布器的出口朝向烟管出口。

在一个优选的实施例中，所述气液预混器为一个内径0.1～0.4m的球形空心容器，在其球形外表面上开设有海水接口、空气接口和气液混合流体接口，分别用于连接海水、空气以及气液混合流体供应管线；所述海水接口、空气接口和气液混合流体接口布置在同一个圆弧上，且所述空气接口布置在正上方，所述海水接口布置在一侧，所述气液混合流体接口布置在正下方，所述海水接口和空气接口与所述气液混合流体接口的夹角均为90°。

在一个优选的实施例中，所述气液分布器为环状，且所述气液分布器的最大外径为所述烟气排烟直管内径的1/2～3/4；所述气液分布器的外沿通过支架焊接固定在所述烟气排烟直管的内壁上，且所述气液分布器所在平面与所述烟气排烟直管的轴向垂直；所述气液分布器朝烟管出口一侧的表面上沿周向等距布置有多个气液喷嘴，用于实现气液混合流体的均匀喷射。

在一个优选的实施例中，所述气液均分器为一个内径0.05～0.2m的球形空心容器，其上开设有一个气液混合流体进口和三个气液混合流体出口，所述气液混合流体进口通过气液混合流体供应管线与所述气液预混器连接，三个所述气液混合流体出口通过三根气液分输管与所述气液分布器连接，用于均匀分配气液混合流体给所述气液分布器。

在一个优选的实施例中，原油发电机组的排烟管为垂直向下布置或水平布置的烟管，所述烟气排烟直管的长度至少满足2～3m的要求，且对于水平布置的烟管其烟管出口处轴向相对水平面应保证有至少向下5°的倾角。

在一个优选的实施例中，所述海水供应系统与平台上的海水系统公用，直接从海水管网中引出一条管线即可。

在一个优选的实施例中，所述压缩空气系统与平台上的公用风/仪表风系统公用，直接从空气储罐出口管线中引出一路管线即可。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明能同时适用于朝下排放和水平排放的烟管，气液分布器安装在烟管内壁，能够提前对烟气流场进行干预，既能降低烟气中的含尘量，又能对烟气强制导流，控制了烟气的不利扩散。2、本发明对于不利风向的适应能力增强，当风向吹向平台或FPSO内部时，可通过增加气液流速和流量改善烟气的扩散路径。3、本发明设计了独特的气液预混器、气液均分器和气液分布器，喷射的气液混合流体能够形成柱状水幕，能够延缓烟气的不规则扩散。4、本发明利用了平台既有的海水系统和公用风/仪表风系统，无需单独设置这两套系统，使得其结构简单造价低，操作方便且运行成本低廉。

附图说明

图1是本发明的组成示意图

图2是本发明气液分布器的侧视结构示意图

图3是本发明气液分布器的主视结构示意图

图中所示：1海水供应系统，2压缩空气系统，3气液预混器，4海水调节阀，5空气调节阀，6气液混合流体调节阀，7气液分布器，8烟气排烟直管，9柱状水幕，10气液分布器喷嘴，11气液均分器，12气液分输管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明包括海水供应系统1、压缩空气系统2、气液预混器3、气液分布器7和气液均分器11。其中，海水供应系统1通过海水供应管线与气液预混器3的一进口相连通，压缩空气系统2通过空气供应管线与气液预混器3的另一进口相连通，气液预混器3的出口通过气液混合流体供应管线与设置在烟气排烟直管8内的气液均分器11的进口相连通，气液均分器11的出口通过若干根气液分输管12与设置在烟气排烟直管8内的气液分布器7相连通。

本发明还包括设置于海水供应管线上的海水调节阀4，设置于空气供应管线上的空气调节阀5，以及设置于气液混合流体供应管线上的气液混合流体调节阀6。

在一个优选的实施例中，气液预混器3安装在烟气排烟直管8的外部，其为一个内径0.1～0.4m的球形空心容器，在其球形外表面上开设有海水接口、空气接口和气液混合流体接口，分别用于连接海水、空气以及气液混合流体供应管线。同时，海水接口、空气接口和气液混合流体接口布置在同一个圆弧上，且空气接口布置在正上方，海水接口布置在左侧，气液混合流体接口布置在正下方，海水接口和空气接口与气液混合流体接口的夹角均为90°。

在一个优选的实施例中，如图2所示，气液分布器7为环状，且气液分布器7的最大外径为烟气排烟直管8内径的1/2～3/4。气液分布器7的外沿通过支架焊接固定在烟气排烟直管8的内壁上，且气液分布器7所在平面与烟气排烟直管8的轴向垂直。气液分布器7朝外侧的表面上沿周向等距布置有多个气液喷嘴10，用于实现气液混合流体的均匀喷射。

在一个优选的实施例中，如图3所示，气液均分器11为一个内径0.05～0.2m的球形空心容器，其上开设有一个气液混合流体进口和三个气液混合流体出口，气液混合流体进口通过气液混合流体供应管线与气液预混器3连接，三个气液混合流体出口通过三根气液分输管12与气液分布器7连接，用于均匀分配气液混合流体给气液分布器7。

在一个优选的实施例中，原油发电机组的排烟管可以为垂直向下布置或水平布置的烟管，其烟气排烟直管8的长度至少满足2～3m的要求，且对于水平布置的烟管其烟管出口处轴向相对水平面应保证有至少向下5°的倾角。

在一个优选的实施例中，海水供应系统1与平台上的海水系统公用，直接从海水管网中引出一条管线即可。

在一个优选的实施例中，压缩空气系统2与平台上的公用风/仪表风系统公用，直接从空气储罐出口管线中引出一路管线即可。

本发明在使用时，可以根据原油发电机组负荷率和排烟量，合理确定气液预混器3内的空气流量和海水流量，以及气液混合流体的压力。当原油发电机组运行稳定时，可通过调节进入气液预混器3的空气和海水的压力来实现两相流体在气液预混器3内的充分混合，并通过混合流体管线将气液混合流体引入到安装在烟管内壁的气液分布器7内，最后再经由气液分布器7上的气液喷嘴10喷出。喷出的海水能够使烟气中的固体颗粒聚集沉降，同时由于气液混合流体具有较高的压力和流速，又能够强制高温烟气沿着烟管轴向喷射，起到了对烟气的强制导流作用。尤其是当风向吹向平台内部时，通过气液混合流体的强制导流可改善高温含尘烟气飘散至平台内部区域，从而影响生活设施和人员工作环境。

由于本发明既可以适用于水平布置的烟管，也可以适用于垂直向下布置的烟管，因此本发明的实施方法可以分成以下两种情况：

(1)对于水平布置的烟管

当原油发电机组稳定运行后，首先开启气液两相流调节阀6，再逐渐部分开启海水调节阀4和空气调节阀5，使得海水调节阀4和空气调节阀5后管线的压力表读数一致，空气和海水初步在气液预混器3内均匀混合。同时观察烟管出口处柱状水幕9的水平段长度。若柱状水幕9水平段长度较短，可分别增大海水调节阀4和空气调节阀5的开度，使得海水和空气流量增大，延长柱状水幕9的水平段长度，增加气液混合流体强制导流的能力以及烟气除尘的效果。

此外，对于水平布置的烟管，若遇到风吹向平台内部时，为了避免强风将烟管出口处的海水吹散到平台甲板上，此时可关闭海水调节阀4，使得整个装置内只有空气。同时可通过空气调节阀5来调整气液分布器7出口处的空气流量和流速，增加纯空气喷射时对烟气的携带和导流能力，避免大量烟气反吹向平台内部。

(2)对于垂直向下布置的烟管

对于垂直向下布置的烟管，其实施方法与水平布置时基本一致，在调节海水调节阀4和空气调节阀5压力一致后，观察烟管出口处柱状水幕9规则圆柱形的垂直高度，若该规则圆柱形的垂直高度太短，可通过分别增大海水调节阀4和空气调节阀5的开度，使得海水和空气流量增大，延长柱状水幕9的规则段长度，从而增强导流效果。

由于垂直向下布置的烟管，不存在海水反向吹回平台甲板的问题，因此当强风吹向平台时，原油发电机组排烟管的尾气会吹向平台底层下部。此时可选择单一采用海水或单一采用空气来强制导流，也可采用加大气液混合流体的流速来增强对烟气的导流能力。

上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，该装置包括：

一安装于烟气排烟直管外部的气液预混器，

一通过海水供应管线和海水调节阀与所述气液预混器的一进口相连通的海水供应系统，

一通过空气供应管线和空气调节阀与所述气液预混器的另一进口相连通的压缩空气系统，

一通过气液混合流体供应管线和气液混合流体调节阀与所述气液预混器的出口相连通的气液均分器，以及

一通过若干根气液分输管与所述气液均分器的出口相连通的气液分布器；

所述气液均分器和气液分布器均设置于所述烟气排烟直管内部，且所述气液分布器的出口朝向烟管出口。

2.如权利要求1所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述气液预混器为一个内径0.1～0.4m的球形空心容器，在其球形外表面上开设有海水接口、空气接口和气液混合流体接口，分别用于连接海水、空气以及气液混合流体供应管线；所述海水接口、空气接口和气液混合流体接口布置在同一个圆弧上，且所述空气接口布置在正上方，所述海水接口布置在一侧，所述气液混合流体接口布置在正下方，所述海水接口和空气接口与所述气液混合流体接口的夹角均为90°。

3.如权利要求1所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述气液分布器为环状，且所述气液分布器的最大外径为所述烟气排烟直管内径的1/2～3/4；所述气液分布器的外沿通过支架焊接固定在所述烟气排烟直管的内壁上，且所述气液分布器所在平面与所述烟气排烟直管的轴向垂直；所述气液分布器朝烟管出口一侧的表面上沿周向等距布置有多个气液喷嘴。

4.如权利要求2所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述气液分布器为环状，且所述气液分布器的最大外径为所述烟气排烟直管内径的1/2～3/4；所述气液分布器的外沿通过支架焊接固定在所述烟气排烟直管的内壁上，且所述气液分布器所在平面与所述烟气排烟直管的轴向垂直；所述气液分布器朝烟管出口一侧的表面上沿周向等距布置有多个气液喷嘴。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述气液均分器为一个内径0.05～0.2m的球形空心容器，其上开设有一个气液混合流体进口和三个气液混合流体出口，所述气液混合流体进口通过气液混合流体供应管线与所述气液预混器连接，三个所述气液混合流体出口通过三根气液分输管与所述气液分布器连接。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述海水供应系统与平台上的海水系统公用，直接从海水管网中引出一条管线即可。

7.如权利要求1或2或3或4所述的一种复合式气液烟气除尘强制导流装置，其特征在于，所述压缩空气系统与平台上的公用风/仪表风系统公用，直接从空气储罐出口管线中引出一路管线即可。