CN111115753A - 一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，包括溢流清洗管、滚珠式气动振动器、管式升降结构、螺栓法兰、吊耳、反锥形折流装置、排气管、旋流除沙装置、倾斜式储液装置和底部支座，地热水经旋流除沙装置除沙后再经反锥形折流装置便可实现三相分离。有益效果是滚珠式气动振动器和溢流清洗管可有效防止泥沙堵塞分离装置内部，可提高分离效率且占地面积小，安装维修简便成本较低可广泛使用。
Description
技术领域
本发明涉及地热设备技术领域，尤其涉及一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置。
背景技术
随着我国经济的逐步发展，能源的需求量逐日增加，开发和利用新型清洁能源成为时代发展的必然需求，地热能作为一种新型清洁能源储存量大、可再生且发展前景较广。但来自热储的地热水中会含有少量的泥沙，当地热水上升到井口后，由于压力降低，地热水会呈汽、液两相混合的状态，原来溶解于水中的不凝气体也会因此而逸出，如果不将这些气体排除，在供热管道中就会形成气阻，并出现水击现象，影响正常的供热。因此研究一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置是尤为重要的。
目前的气液分离技术包含有重力沉降分离、惯性分离、介质过滤分离、离心分离、折流分离，这些分离技术大多应用于石油、化工、天然气等行业，而现阶段的除沙装置主要是旋流除沙器，但针对地热水的气液固三相分离还没有研发出高效有利的分离装置。
现有的三相分离装置是将气液分离与泥沙分离分开进行的，它存在的缺陷是：分离效率低、分离不彻底、占地面积大、旋流除沙器内部不易清洗、拆装维修困难且装置费用较高不能广泛使用。
发明内容
针对现有技术的缺陷及改进需求，本发明提供了一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，以便高效分离地热水，减少分离装置的占地面积降低装置安装成本。
本发明的目的是这样实现的：
本发明涉及一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：包括溢流清洗管、滚珠式气动振动器、管式升降结构、螺栓法兰、吊耳、反锥形折流装置、排气管、旋流除沙装置、倾斜式储液装置和底部支座，所述的溢流清洗管与管式升降结构由螺栓法兰相连接，溢流清洗管外设置有滚珠式气动振动器，所述的反锥形折流装置环向设置在管式升降结构外，反锥形折流装置顶端设置有折流板以便于气液分离；所述的旋流除沙装置包含有圆柱旋流部分、锥形旋流部分、泥沙存储部分以及排沙管，所述的倾斜式储液装置设置于圆柱旋流部分外，倾斜式储液装置底部设置有排水管便于液体排出。
进一步地，溢流清洗管管口处设置有清洗管阀门，滚珠式气动振动器包含钢环及钢珠，管式升降结构包含升降管及与溢流清洗管相配合的凹槽，螺栓法兰包含螺栓、垫圈、连接法兰以及螺母。
进一步地，旋流除沙装置圆柱旋流部分与进口法兰相连接，当地热水以一定的压力从进口法兰以切向进入旋流除沙装置后，在离心力、向心力和流体曳力的共同作用下，泥沙从锥形旋流部分排出至泥沙存储部分而后再经排沙管排出，密度较低的水则从旋流进水口向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成向上运动的内涡旋，气液两相在管式升降结构处流出，一起流动至反锥形折流装置顶端。
进一步地，反锥形折流装置顶端设置有折流板，折流板呈反锥形设置，当气体和液体一起流动时由于两相密度不同，遇到折流板的阻挡后气体会折流而液体因为惯性则继续有一个向前的速度便于气液两相分离。
进一步地，倾斜式储液装置的一侧设置有排水管，便于经反锥形折流装置分离的地热水排出。
进一步地，排水管内壁设置有亲水多孔膜，末端设置有疏水阀及出水口。
本发明提到的一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其具体分离步骤如下：
含有泥沙和气体的地热水从进口法兰进入圆柱旋流部分在锥形旋流部分旋流除沙后，泥沙排出至泥沙存储部分而后再经排沙管排出，气液两相则从旋流进水口旋流至管式升降结构处，在经过反锥形折流装置后，液体从倾斜式储液装置底端排水管排出，气体则从排气管排出，如此即可实现地热水的三相分离；
在使用一段时间后，为防止泥沙堵塞分离装置，我们将管式升降结构下降后即与旋流进水口连通，打开滚珠式气动振动器和清洗管阀门，将清洗水通入溢流清洗管进行分离装置清洗。
本发明的有益效果：含有泥沙和气体的地热水进入本发明后可高效彻底分离气液固三相；本发明的滚珠式气动振动器和溢流清洗管可有效防止泥沙堵塞分离装置内部，可以很容易的清洗分离装置内部滞留的泥沙；反锥形折流装置可以增加气液湍流，提高分离效率使分离更加彻底；排水管内壁设置的亲水多孔膜有耐久的亲水性和良好的机械强度，从而限制气体流动，高效分离气液两相；本发明提及的一种易清洗可升降的地热水三相分离装置可以完美替代传统的地热水除沙器和汽水分离装置，占地面积小，安装维修简便成本较低。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是管式升降结构的俯视图；
附图3是附图1所示的A部放大示意图；
附图4是附图1所示的B部放大示意图；
附图5是附图1所示的C部放大示意图；
附图6是附图1所示的D部放大示意图；
附图7是附图1所示的E部放大示意图；
图中：1、溢流清洗管，2、清洗管阀门，3、滚珠式气动振动器，301、钢环，302、钢珠，4、管式升降结构，401、升降管，402、凹槽，5、螺栓法兰，501、螺栓，502、垫圈，503、连接法兰，504、螺母，6、吊耳，7、反锥形折流装置，8、排气管，9、倾斜式储液装置，10、进口法兰，11、圆柱旋流部分，12、排水管，13、锥形旋流部分，14、亲水多孔膜，15、旋流进水口，16、泥沙存储部分，17、排沙管，18、疏水阀，19、出水口，20、排沙口法兰，21、支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步的描述。
本发明涉及一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置包括：如附图1所示，滚珠式气动振动器(3)通过螺栓与溢流清洗管(1)相连接，滚珠式气动振动器(3)由防锈壳体、合金钢滚道硬化过的钢珠和尼龙端盖组成，当压缩空气进入壳体后推动钢珠在滚道内高速回转从而产生振动，便于清洗分离装置内部避免泥沙堵塞管道，在溢流清洗管(1)管口处设置有清洗管阀门(2)，溢流清洗管(1)与管式升降结构(4)通过螺栓法兰(5)相连接，反锥形折流装置(7)和倾斜式储液装置(9)均以同轴心为配合基准套设在旋流除沙装置上。
如附图1所示反锥形折流装置(7)是环向设置，增大了气液分离面积，有效提高分离效率达到良好的分离效果，倾斜式储液装置(9)的倾斜角度为5°，既能够避免液体在储液装置滞留又可防止因角度过大而导致的分离装置工作不稳定。
如附图1-2所示的管式升降结构(4)有两个工作状态：分离工作状态和清洗工作状态。在分离工况时8个升降管(401)呈拉伸状态，气液两相通过升降管(401)间的间隙流出至反锥形折流装置(7)上端进行分离；在清洗工况时8个升降管(401)呈压缩状态，管式升降结构(4)与溢流清洗管(1)连通，对分离装置内部进行清洗。升降管(401)选择409HP材料，它是耐热铁素体不锈钢，具有良好的耐氧化性和抗腐蚀性。
如附图6所示的亲水多孔膜(401)有耐久的亲水性和良好的机械强度，可以限制气体流动，高效分离气液两相，提高分离效率。
以上所述对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：包括溢流清洗管(1)、滚珠式气动振动器(3)、管式升降结构(4)、螺栓法兰(5)、吊耳(6)、反锥形折流装置(7)、排气管(8)、旋流除沙装置、倾斜式储液装置(9)和底部支座(21)，所述的溢流清洗管(1)与管式升降结构(4)由螺栓法兰(5)相连接，溢流清洗管(1)外设置有滚珠式气动振动器(3)，所述的反锥形折流装置(7)环向设置在管式升降结构(4)外，反锥形折流装置(7)顶端设置有折流板以便于气液分离；所述的旋流除沙装置包含有圆柱旋流部分(11)、锥形旋流部分(13)、泥沙存储部分(16)、排沙管(17)和排沙口法兰(20)，所述的倾斜式储液装置(9)设置于圆柱旋流部分(11)外，倾斜式储液装置(9)底部设置有排水管(12)便于液体排出，支架(21)用于支撑整个分离装置。
2.根据权利要求1所述的易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：所述的溢流清洗管(1)管口处设置有清洗管阀门(2)，所述的滚珠式气动振动器(3)包含钢环(301)及钢珠(302)，所述的管式升降结构(4)包含升降管(401)及与溢流清洗管(1)相配合的凹槽(402)。
3.根据权利要求1所述的易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：所述的旋流除沙装置圆柱旋流部分(11)与进口法兰(10)相连接，当地热水以一定的压力从进口法兰(10)以切向进入旋流除沙装置后，在离心力、向心力和流体曳力的共同作用下，泥沙从锥形旋流部分(13)排至泥沙存储部分(16)再经排沙管(17)排出，密度较低的水则从旋流进水口(15)向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成向上运动的内涡旋，气液两相在管式升降结构(4)处流出，一起流动至反锥形折流装置(7)顶端。
4.根据权利要求1所述的易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：所述的反锥形折流装置(7)顶端设置有折流板，折流板呈反锥形设置，当气体和液体一起流动时，由于两相密度不同，遇到折流板的阻挡后气体会折流而液体因为惯性则继续有一个向前的速度便于气液两相分离。
5.根据权利要求1所述的易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其特征在于：所述的倾斜式储液装置(9)的一侧设置有排水管(12)，便于经反锥形折流装置(7)分离的地热水排出。
6.根据权利要求5所述的排水管(12)，其特征在于：所述的排水管(12)内壁设置有亲水多孔膜(14)，末端设置有疏水阀(18)及出水口(19)。
7.一种如权利要求1-5中任一项所述的易清洗可升降的地热开采用三相分离装置，其具体分离步骤如下：
含有泥沙和气体的地热水从进口法兰(10)进入圆柱旋流部分(11)，在锥形旋流部分(13)旋流除沙后，泥沙排出至泥沙存储部分(16)而后再经排沙管(17)排出，气液两相则从旋流进水口(15)旋流至管式升降结构(4)处，在经过反锥形折流装置(7)后，液体从倾斜式储液装置(9)底端排水管(12)排出，气体则从排气管(8)排出，如此即可实现地热水的三相分离；
在使用一段时间后，为防止泥沙堵塞分离装置，可将管式升降结构(4)下降后与旋流进水口(15)连通，打开滚珠式气动振动器(3)和清洗管阀门(2)，将清洗液通入溢流清洗管(1)进行分离装置清洗。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20220301 |
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