CN111841351B - 天然气减阻剂雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气减阻剂雾化装置。其包括壳体，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部中心设置减阻剂缓冲腔，所述减阻剂缓冲腔为两端密封的圆筒状结构，减阻剂缓冲腔和壳体同轴心安装，减阻剂进口向心进入减阻剂缓冲腔入口端侧面，减阻剂缓冲腔外壁与壳体内壁之间形成的环形空间为气液混合腔，天然气进口连通气液混合腔，减阻剂缓冲腔前部壁面均匀布置减阻剂射流孔，减阻剂缓冲腔和雾化减阻剂出口之间依次设置第一中心孔板、圆周孔板和第二中心孔板。使用本发明可充分利用射流、折流以及碰撞的综合作用增强混合雾化效果，使天然气和减阻剂混合均匀。

Description

天然气减阻剂雾化装置
技术领域
本发明属于气液混合技术领域，特别涉及一种天然气减阻剂雾化装置。
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天然气减阻剂雾化装置，充分利用射流、折流以及碰撞的综合作用增强混合雾化效果，使天然气和减阻剂混合均匀。
本发明提供一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：该天然气减阻剂雾化装置包括壳体、减阻剂缓冲腔和气液混合腔，所述壳体为圆筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部中心设置减阻剂缓冲腔，所述减阻剂缓冲腔为两端密封的圆筒状结构，减阻剂缓冲腔和壳体同轴心安装，减阻剂缓冲腔邻近天然气进口的一端为减阻剂缓冲腔入口端，另一端为减阻剂缓冲腔出口端，减阻剂进口向心进入减阻剂缓冲腔入口端侧面，减阻剂缓冲腔外壁与壳体内壁之间形成的环形空间为气液混合腔，天然气进口连通气液混合腔，减阻剂缓冲腔前部壁面均匀布置减阻剂射流孔，作为减阻剂缓冲腔的出口，减阻剂缓冲腔和雾化减阻剂出口之间依次设置第一中心孔板、圆周孔板和第二中心孔板。
本发明进一步技术特征在于：所述最上游的一圈减阻剂射流孔距离减阻剂缓冲腔上游端面1～1.5倍的减阻剂缓冲腔内径，最下游一圈减阻剂射流孔距离减阻剂缓冲腔下游端面2～3倍的减阻剂缓冲腔内径。
本发明进一步技术特征在于：所述减阻剂缓冲腔通过支撑肋板和支撑圆周孔板固定于壳体内，支撑肋板位于减阻剂缓冲腔入口下游，靠近减阻剂缓冲腔入口，支撑圆周孔板位于减阻剂缓冲腔出口端。
本发明进一步技术特征在于：所述减阻剂缓冲腔的出口端焊接在支撑圆周孔板的中心区域，形成良好支撑与良好密封；在预混装置的出口段，支撑圆周孔板、第一中心孔板、圆周孔板、第二中心孔板各间隔一定距离平行布置形成折流雾化流道，各板之间的距离为0.2～0.5倍的雾化装置壳体内径。
本发明进一步技术特征在于：所述气液混合腔内的天然气流速应位于30～50m/s。
本发明所述减阻剂自减阻剂进口进入减阻剂缓冲腔后在缓冲腔内进行缓冲后经减阻剂射流孔雾化射流进入气液混合腔与天然气进行均匀混合。减阻剂射流孔的孔径大小以及总的截面积之和应根据使用工况形成良好的雾化射流。
本发明所述气液混合腔为减阻剂缓冲腔外壁与预混装置壳体内壁之间形成的环形空间。因减阻剂预混装置竖直向上安装，天然气自下而上高速流动，减阻剂经减阻剂射流孔四周均匀水平雾化射流在气液混合腔内和天然气流向相互垂直发生碰撞，均匀混合。
本发明所述支撑圆周孔板与圆周孔板皆为在圆板边缘位置开孔形成的圆周节流板，第一中心孔板与第二中心孔板为中心开孔形成的节流孔板，节流孔板不断对气液混合物进行雾化混合的强化；圆周孔板与中心孔板间隔布置造成流道的不断阻隔在相邻孔板的空间内形成强烈混合。支撑圆周孔板、圆周孔板与第一中心孔板、第二中心孔板的开孔截面积应保证气液混合流速应位于60～90m/s。
本发明的基本原理是天然气经天然气进口射流进入气液混合腔，减阻剂自减阻剂进口进入减阻剂缓冲腔后经减阻剂射流孔雾化射流进入气液混合腔；减阻剂和天然气在气液混合腔内充分混合；充分混合后的气液混合物逐级经支撑圆周孔板、第一中心孔板、圆周孔板、第二中心孔板不断地改变流向进行射流雾化；经过充分混合雾化的天然气和减阻剂的混合物排入天然气干管。
本发明主要用于天然气长输管道天然气减阻剂的均匀雾化并注入天然气干管。
本发明与现有技术相比的优点是：
本发明提出了一种天然气减阻剂雾化装置，通过充分利用射流、折流以及碰撞的综合作用充分保证了混合雾化效果和均匀程度；本发明所述天然气减阻剂雾化装置结构简单，无易损部件，性能可靠。
下面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使用范围。
附图说明
图1是本发明一种天然气减阻剂雾化装置结构图。
图2是本发明一种天然气减阻剂雾化装置内部结构三维视图。
图3是本发明一种天然气减阻剂雾化装置壳体三维视图。
图4是本发明一种天然气减阻剂雾化装置第一（第二）中心孔板结构图。
图5是本发明天然气减阻剂雾化装置圆周孔板结构图。
其中，图1～5中：1-天然气进口，2-减阻剂进口，3-减阻剂缓冲腔，4-减阻剂射流孔，5-气液混合腔，6-支撑肋板，7-支撑圆周孔板，8-第一中心孔板，9-圆周孔板，10-第二中心孔板，11-壳体，12-雾化减阻剂出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种天然气减阻剂雾化装置作进一步的详细说明。
参见附图1～5，本发明一种天然气减阻剂雾化装置，包括壳体11（壳体11水平安装和竖直安装都行，图1中所示为水平安装）、减阻剂缓冲腔3和气液混合腔5，所述壳体11为圆筒型结构，壳体11一端中心设置天然气进口1，壳体11侧面于天然气进口1一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口2，壳体11另一端中心设置雾化减阻剂出口12，壳体11内部中心设置减阻剂缓冲腔3，所述减阻剂缓冲腔3为两端密封的圆筒状结构，减阻剂缓冲腔3和壳体11同轴心安装，减阻剂缓冲腔11邻近天然气进口1的一端为减阻剂缓冲腔入口端，另一端为减阻剂缓冲腔出口端，减阻剂进口2向心进入减阻剂缓冲腔3入口端侧面，减阻剂缓冲腔3外壁与壳体11内壁之间形成的环形空间为气液混合腔5，天然气进口1连通气液混合腔3，减阻剂缓冲腔3前部壁面均匀布置减阻剂射流孔4，作为减阻剂缓冲腔3的出口，减阻剂缓冲腔3和雾化减阻剂出口12之间依次设置第一中心孔板8、圆周孔板9和第二中心孔板20。
所述最上游的一圈减阻剂射流孔4距离减阻剂缓冲腔3上游端面1～1.5倍的减阻剂缓冲腔3内径，最下游一圈减阻剂射流孔4距离减阻剂缓冲腔3下游端面2～3倍的减阻剂缓冲腔3内径。
所述减阻剂缓冲腔3通过支撑肋板6和支撑圆周孔板7固定于壳体11内，支撑肋板6位于减阻剂缓冲腔3入口下游，靠近减阻剂缓冲腔3入口，支撑圆周孔板7位于减阻剂缓冲腔3出口端。
所述减阻剂缓冲腔3的出口端焊接在支撑圆周孔板7的中心区域，形成良好支撑与良好密封；在预混装置的出口段，支撑圆周孔板7、第一中心孔板8、圆周孔板9、第二中心孔板10各间隔一定距离平行布置形成折流雾化流道，支撑圆周孔板7、第一中心孔板8、圆周孔板9和第二中心孔板10各板之间的距离为0.2～0.5倍的壳体11内径。
所述气液混合腔5内的天然气流速应位于30～50m/s。
所述减阻剂自减阻剂进口2进入减阻剂缓冲腔3后在缓冲腔内进行缓冲后经减阻剂射流孔4雾化射流进入气液混合腔5与天然气进行均匀混合。减阻剂射流孔4的孔径大小以及总的截面积之和应根据使用工况形成良好的雾化射流。
气液混合腔5为减阻剂缓冲腔3外壁与预混装置壳体11内壁之间形成的环形空间。因减阻剂预混装置竖直向上安装时，天然气自下而上高速流动，减阻剂经减阻剂射流孔4四周均匀水平雾化射流在气液混合腔5内和天然气流向相互垂直发生碰撞，均匀混合。
支撑圆周孔板7与圆周孔板9皆为在圆板边缘位置开孔形成的圆周节流板，第一中心孔板8与第二中心孔板10为中心开孔形成的节流孔板，节流孔板不断对气液混合物进行雾化混合的强化；支撑圆周孔板7、圆周孔板9与第一中心孔板8、第二中心孔板10间隔布置造成流道的不断阻隔在相邻孔板的空间内形成强烈混合。支撑圆周孔板7、圆周孔板9与第一中心孔板8、第二中心孔板10的开孔截面积应保证气液混合流速应位于60～90m/s。
如附图1所示，本发明的工作过程为：天然气经天然气进口1射流进入气液混合腔5，减阻剂自减阻剂进口2进入减阻剂缓冲腔3后经减阻剂射流孔4雾化射流进入气液混合腔5；减阻剂和天然气在气液混合腔5内充分混合；充分混合后的气液混合物逐级经支撑圆周孔板7、第一中心孔板8、圆周孔板9、第二中心孔板10不断地改变流向进行射流雾化；经过充分混合雾化的天然气和减阻剂的混合物经雾化减阻剂出口12排入天然气干管。

Claims (6)

1.一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：该天然气减阻剂雾化装置包括壳体、减阻剂缓冲腔和气液混合腔，所述壳体为圆筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部中心设置减阻剂缓冲腔，所述减阻剂缓冲腔为两端密封的圆筒状结构，减阻剂缓冲腔和壳体同轴心安装，减阻剂缓冲腔邻近天然气进口的一端为减阻剂缓冲腔入口端，另一端为减阻剂缓冲腔出口端，减阻剂进口向心进入减阻剂缓冲腔入口端侧面，减阻剂缓冲腔外壁与壳体内壁之间形成的环形空间为气液混合腔，天然气进口连通气液混合腔，减阻剂缓冲腔前部壁面均匀布置减阻剂射流孔，作为减阻剂缓冲腔的出口，所述减阻剂缓冲腔通过支撑肋板和支撑圆周孔板固定于壳体内，减阻剂缓冲腔和雾化减阻剂出口之间依次设置第一中心孔板、圆周孔板和第二中心孔板，所述支撑肋板位于减阻剂缓冲腔入口下游，靠近减阻剂缓冲腔入口，支撑圆周孔板位于减阻剂缓冲腔出口端；所述支撑圆周孔板与圆周孔板皆为在圆板边缘位置开孔形成的圆周节流板，第一中心孔板与第二中心孔板为中心开孔形成的节流孔板。
2.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：最上游的一圈减阻剂射流孔距离减阻剂缓冲腔上游端面1～1.5倍的减阻剂缓冲腔内径，最下游一圈减阻剂射流孔距离减阻剂缓冲腔下游端面2～3倍的减阻剂缓冲腔内径。
3.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述减阻剂缓冲腔的出口端焊接在支撑圆周孔板的中心区域。
4.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述支撑圆周孔板、第一中心孔板、圆周孔板、第二中心孔板各板之间的距离为0.2～0.5倍的壳体内径。
5.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述气液混合腔内的天然气流速应位于30～50m/s。
6.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述支撑圆周孔板、圆周孔板与第一中心孔板、第二中心孔板的开孔截面积使气液混合流速位于60～90m/s。
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