CN111841349A - 一种射流式天然气减阻剂预混装置 - Google Patents

一种射流式天然气减阻剂预混装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种射流式天然气减阻剂预混装置。其包括壳体，壳体一端中心设置天然气进口，并于该端侧面沿壳体圆周向心设置两个减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化缓蚀剂出口，壳体内部依次设置射流喷头尾部支撑板、两组气液射流喷头、射流喷头头部支撑板、螺旋叶片和渐缩节流管，每组气液射流喷头中心设置有天然气射流喷头，天然气射流喷头和气液射流喷头同心安装，每组气液射流喷头对应一个减阻剂进口，射流喷头尾部支撑板和天然气进口端的壳体形成的空间为天然气缓冲腔。使用本发明可通过射流雾化混合、螺旋雾化混合、节流雾化混合等作用使天然气和减阻剂混合均匀。

Description

一种射流式天然气减阻剂预混装置
技术领域
本发明属于气液混合技术领域，特别涉及一种射流式天然气减阻剂预混装置。
背景技术
对于天然气长输管道，气体在管道中的压力损失是一个重要问题。当气体处于湍流区，尤其是高雷诺数区时，由于湍流和其他一些无规则运动的存在，气体能量损失而导致的压力损失要大的多，而管壁粗糙度是造成涡流的主要原因。因此，采用降低输气管道粗糙度的方法来降低压力损失成为增加输气流量的主要手段。
国内外普遍采用管道内涂层减阻技术来降低管壁粗糙度，但管道内涂层减阻技术施工设备复杂、费用较高，且随时间延长由于内涂层不断脱落减阻效果逐渐降低甚至产生负效应，同时对原有非涂层管道，由于建设费用等问题无法实施。直接注入天然气减阻剂技术是针对管道内涂层减阻技术而提出的另一类方法。20世纪90年代，美国进行了天然气减阻剂减阻技术的研究，并在实际输气管道中进行了应用实验。该技术是将具有表面活性剂性质的被称作天然气减阻剂的化学品定期注入天然气管道中，通过极性端对钢铁表面的吸附，形成弹性分子薄膜，达到降低管壁粗糙度实现减阻的目的。
为了使表面活性物质极性端在天然气管道内部吸附形成均匀的弹性分子膜，天然气减阻剂在天然气管道内必须混合均匀。因而天然气减阻剂的加注方法十分关键，将天然气减阻剂雾化后再注入天然气干管的方法具有良好的效果，而雾化预混合装置是其主要装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种射流式天然气减阻剂预混装置，以通过射流雾化混合、螺旋雾化混合、节流雾化混合等各种作用相结合，使天然气和减阻剂混合均匀。
本发明提供一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：该预混装置包括壳体，所述壳体为长圆筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，并于该端侧面沿壳体圆周向心设置两个减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化缓蚀剂出口，壳体内部从天然气进口一端开始依次设置射流喷头尾部支撑板、气液射流喷头、射流喷头头部支撑板、螺旋叶片和渐缩节流管，气液射流喷头设置两组，两组气液射流喷头相互外切安装，同时分别与壳体内切，每组气液射流喷头中心设置有天然气射流喷头，天然气射流喷头和气液射流喷头同心安装，所述两个减阻剂进口圆周角度相差180度，每组气液射流喷头对应一个减阻剂进口，射流喷头尾部支撑板和射流喷头头部支撑板分别位于气液射流喷头的大头端与小头端，射流喷头尾部支撑板和天然气进口端的壳体形成的空间为天然气缓冲腔。
本发明进一步技术特征在于：所述天然气射流喷头和气液射流喷头皆为圆筒型的尾部和圆台形的头部组成的结构，天然气射流喷头与气液射流喷头圆筒形尾部的直径比例在0.4～0.6之间，圆筒形尾部的长度比在0.2～0.3之间，圆台的顶面与底面的面积比在0.2～0.5之间。优选所述天然气射流喷头位于气液射流喷头尾部中心，减阻剂进口向心安装在气液射流喷头圆筒型尾部的外壁。
本发明进一步技术特征在于：所述螺旋叶片的螺旋倾角在5°～10°。
本发明进一步技术特征在于：所述渐缩节流管的大径端焊接于预混装置壳体内壁，小径端的截面积保证气液混合物的流速在40～60m/s。
基本原理是天然气自天然气进口进入天然气缓冲腔缓冲，缓冲后的天然气经天然气射流喷头射流进入气液射流喷头，减阻剂自减阻剂进口进入气液射流喷头；进入气液射流喷头的天然气带动减阻剂射流流出气液射流喷头，这一过程对气液混合物进行了第一次雾化混合；经过气液射流喷头之后气液混合物进入螺旋叶片做螺旋运动，进行第二次的雾化混合；最后气液混合物经渐缩节流管射流雾化，是第三次的雾化混合；经过良好雾化混合的气液混合物经雾化缓蚀剂出口天然气喷射进入干管。
本发明主要用于天然气长输管道天然气减阻剂的均匀混合、雾化并注入天然气干管。
本发明与现有技术相比的优点是：
通过射流雾化混合、螺旋雾化混合、节流雾化混合等各种作用相结合，提供一种效果优良的射流式天然气减阻剂预混装置；结构简单，无易损部件，性能可靠。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的适用范围。
附图说明
图1是本发明一种射流式天然气减阻剂预混装置结构图。
图2是本发明一种气液射流喷头和天然气射流喷头三维视图。
图3是本发明射流喷头头部支撑板结构图。
图4是本发明一种螺旋叶片三维视图。
图5是本发明射流喷头尾部支撑板结构图。
其中，图1～图5中：
1-天然气进口，2-减阻剂进口，3-天然气缓冲腔，4-天然气射流喷头，5-气液射流喷头，6-射流喷头头部支撑板，7-螺旋叶片，8-渐缩节流管，9-雾化缓蚀剂出口，10-壳体，11-射流喷头尾部支撑板。
具体实施方式
如图1～图5，一种射流式天然气减阻剂预混装置，该预混装置包括壳体10（壳体10水平安装和竖直安装都行，图1中所示为水平安装），所述壳体10为长圆筒型结构，壳体10一端中心设置天然气进口1，并于该端侧面沿壳体10圆周向心设置两个减阻剂进口2，壳体10另一端中心设置雾化缓蚀剂出口9，如图1，天然气进口1、雾化缓蚀剂出口9和壳体10同轴心设置，壳体10内部从天然气进口一端开始向雾化缓蚀剂出口9方向依次设置射流喷头尾部支撑板11、气液射流喷头5、射流喷头头部支撑板6、螺旋叶片7和渐缩节流管8，气液射流喷头5设置两组，两组气液射流喷头5相互外切安装，同时分别与壳体10内切，每组气液射流喷头5中心设置有天然气射流喷头4，天然气射流喷头4和气液射流喷头5同心安装，所述两个减阻剂进口2圆周角度相差180度，每组气液射流喷头5对应一个减阻剂进口2，射流喷头尾部支撑板11和射流喷头头部支撑板6分别位于气液射流喷头5的大头端与小头端，射流喷头尾部支撑板11和预混装置壳体10进口端形成的空间为天然气缓冲腔3。
所述天然气射流喷头4和气液射流喷头5皆为圆筒型的尾部和圆台形的头部组成的结构。天然气射流喷头4与气液射流喷头5圆筒形尾部的直径比例在0.4～0.6之间，天然气射流喷头4与气液射流喷头5圆筒形尾部的长度比在0.2～0.3之间，天然气射流喷头4和气液射流喷头5圆台的顶面与底面的面积比均在0.2～0.5之间。优选天然气射流喷头4位于气液射流喷头5尾部中心，减阻剂进口2位于预混装置壳体10向心安装在气液射流喷头5圆筒型尾部的外壁。
所述螺旋叶片7的螺旋倾角在5°～10°。
所述渐缩节流管8的大径端焊接于壳体10内壁，小径端的截面积保证气液混合物的流速在40～60m/s。
本发明所述天然气经天然气射流喷头4射流进入气液射流喷头5后带动自减阻剂进口2来的减阻剂混合后经气液射流喷头5出口射流雾化进入后方的螺旋叶片7形成的螺旋流道，两组气液射流喷头5使得射流更加均匀，经过气液射流喷头5的两组气液混合物汇合到一处增强了碰撞混合效果。螺旋叶片7与壳体10形成螺旋流道，狭窄的螺旋流道有助于气液两相的紊流混合；螺旋叶片7的阻挡作用亦有助于气液两相的剧烈混合。渐缩节流管8为流道面积逐渐缩小的渐缩管道。渐缩节流管8的大径端焊接于壳体10内壁，小径端的截面积应保证气液混合物的流速在40～60m/s，以保证射流雾化效果。
本发明一种射流式天然气减阻剂预混装置的简单工作流程是：
天然气自天然气进口1进入天然气缓冲腔3缓冲，缓冲后的天然气经天然气射流喷头4的大头端进入天然气射流喷头4，然后经天然气射流喷头4的小头端射流进入气液射流喷头5，减阻剂自减阻剂进口2进入气液射流喷头5；进入气液射流喷头5的天然气带动减阻剂从气液射流喷头5的小头端射流流出气液射流喷头5，这一过程对气液混合物进行了第一次雾化混合；经过气液射流喷头5之后的气液混合物进入螺旋叶片7做螺旋运动，进行第二次的雾化混合；最后气液混合物经渐缩节流管8射流雾化，是第三次的雾化混合；经过良好雾化混合的气液混合物经雾化缓蚀剂出口9喷射进入天然气干管。

Claims (6)

1.一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：该预混装置包括壳体，所述壳体为长圆筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，并于该端侧面沿壳体圆周向心设置两个减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化缓蚀剂出口，壳体内部从天然气进口一端开始依次设置射流喷头尾部支撑板、气液射流喷头、射流喷头头部支撑板、螺旋叶片和渐缩节流管，气液射流喷头设置两组，两组气液射流喷头相互外切安装，同时分别与壳体内切，每组气液射流喷头中心设置有天然气射流喷头，天然气射流喷头和气液射流喷头同心安装，所述两个减阻剂进口圆周角度相差180度，每组气液射流喷头对应一个减阻剂进口，射流喷头尾部支撑板和射流喷头头部支撑板分别位于气液射流喷头的大头端与小头端，射流喷头尾部支撑板和天然气进口端的壳体形成的空间为天然气缓冲腔。
2.根据权利要求1所述的一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：所述天然气射流喷头和气液射流喷头皆为圆筒型的尾部和圆台形的头部组成的结构。
3.根据权利要求2所述的一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：所述天然气射流喷头与气液射流喷头圆筒形尾部的直径比例在0.4～0.6之间，圆筒形尾部的长度比在0.2～0.3之间，圆台的顶面与底面的面积比在0.2～0.5之间。
4.根据权利要求1所述的一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：所述天然气射流喷头位于气液射流喷头尾部中心，减阻剂进口向心安装在气液射流喷头圆筒型尾部的外壁。
5.根据权利要求1所述的一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：所述螺旋叶片的螺旋倾角在5°～10°。
6.根据权利要求1所述的一种射流式天然气减阻剂预混装置，其特征在于：所述渐缩节流管的大径端焊接于预混装置壳体内壁，小径端的截面积保证气液混合物的流速为40～60m/s。
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