CN112275739B - 一种混合热源的涉硫装备清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工设备清洁领域，涉及气田涉硫设备的清洗，特别是指一种混合热源的涉硫装备清洗装置。包括配电系统，还包括加热系统、换热系统、清洗系统、冲洗系统、除垢系统和吹扫系统，其中加热系统包括加热炉撬和混合加热装置，换热系统包括热水换热器和药剂罐撬，清洗系统包括循环增压装置和清水罐撬，除垢系统为射流除沙除泥撬，吹扫系统包括空气压缩机、空气罐和空气管线，混合加热装置包括加热炉撬上方设置的汇管，汇管的两侧设有太阳能管组，加热炉撬通过管道与汇管的进口相连，汇管的出口与循环泵相连。本申请的设备适用于输气管道的清洗，可针对输气管道中涉硫的设备进行深层度的清洗，使用效果明显，取得了巨大的商业应用价值。

Description

一种混合热源的涉硫装备清洗装置
技术领域
本发明属于化工设备清洁领域，涉及气田涉硫设备的清洗，特别是指一种混合热源的涉硫装备清洗装置。
背景技术
普光气田是国内首个开发的整装大型高含硫气田，随着气田的持续开发，地面工程集气站工艺设备管线硫沉积严重以及重要设备存在污垢沉积的现象，高含硫酸性气田在生产过程中，由于天然气从井底到井口、再到集输系统的过程中压力在逐渐减小、温度也在不断地变低，因此单质硫磺就会析出来，加之井底返出的压裂液残留物质等一起不断地附着在管道内壁，对生产系统产生严重的堵塞，导致停产等严重的后果，这些堵塞问题给集输系统的安全平稳生产运行带来了严重影响。
经分析，污垢的产生的原因在于管线、设备长期运行中淤积在管线、设备内壁的硫与碳酸盐、硫化亚铁、硫醇、腐蚀杂质等相互作用，在管线和设备内形成了一种互相胶联的硫磺垢。该垢质以多聚硫为骨架，铁氧化物、碳酸盐颗粒、腐蚀杂质为填充物。该垢质垢体坚硬，且气味较浓，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳；但上述化学药品属于有毒有害物质，环境危害严重，损害人体机能。
为了避免高含硫酸性天然气田集输系统堵塞导致的停产或其它安全问题，需要进行解堵。为了解决硫堵和设备污垢沉积带来的安全生产隐患，急需对沉积在集气站内关键设备、管线上硫化物和污垢进行清洗，以满足气田平稳安全生产的需要。
现有设备存在的隐患：
（1）利用人工清理油罐，需要进入受限空间作业，从地下来的原油中成分复杂，天然气中含有各种烷类成分，部分区块内含有H2S、CO等有毒气体，油罐内缺氧，存在中毒、窒息的风险；
（2）夏季清理，人员进入油罐内，在太阳的炙烤下，罐内温度远高于外接温度，存在中暑的风险；
（3）进入受限空间内作业，必须使用不发火花的防爆工具；否则，铁锹撞击罐壁，产生火花；油泥沙中含有可燃气体，碰撞后，极容易爆炸；
（4）油井停产检修，停产期间影响经济效益；
（5）作为燃料给石油加热用的设备-加热炉供应燃料的，燃料供给管道内的天然气含带石油（伴生气），伴生气未经过净化处理，含有原油颗粒；经过烧嘴，雾化不完全，燃烧不完全，燃料中的原油悬浮颗粒经过燃烧后，形成黑烟从烟囱中冒出，影响大气环境，达不到环保要求；
（6）长时间冒黑烟，在加热筒等部位产生积碳，堵住加热筒及烟火管的换热部位；高温烟气不能及时排除，在烧嘴部位容易爆炸。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种混合热源的涉硫装备清洗装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种混合热源的涉硫装备清洗装置，包括配电系统，还包括加热系统、换热系统、清洗系统、冲洗系统、除垢系统和吹扫系统，其中加热系统包括加热炉撬和混合加热装置，换热系统包括热水换热器和药剂罐撬，清洗系统包括循环增压装置和清水罐撬，冲洗系统包括三个并联的污水罐撬，除垢系统为射流除沙除泥撬，包括高压清洗机、膜片泵、水泵组、清洗管线和除沙罐，吹扫系统包括空气压缩机、空气罐和空气管线，混合加热装置包括加热炉撬上方设置的汇管，汇管的两侧设有太阳能管组，加热炉撬通过管道与汇管的进口相连，汇管的出口与循环泵相连。
所述加热炉撬内被混合加热装置加热过的热水，通过热水管线分别与药剂罐撬和清水罐撬相连，药剂罐撬的顶部出气口通过空气管线分别与清水罐撬、第一污水罐撬、第二污水罐撬和第三污水罐撬的底部的耐腐蚀卧式化工泵相连，第一污水罐撬、第二污水罐撬和第三污水罐撬的顶部进料口通过管线与井场清洗后的污水相连，药剂罐撬的底部出料口通过药剂管线经水泵组循环泵入井场进行清洗，水泵组为两个耐腐蚀化学循环泵，清水罐撬的罐壁上设有盘管换热器。
所述吹扫系统的空气压缩机经空气管线进入射流除沙除泥撬中的膜片泵，膜片泵的一端与除沙罐相连、另一端与被清洗设备的出口相连，射流除沙除泥撬中的高压清洗机与被清洗设备的进口相连。
所述加热炉撬为燃油供暖加热炉，换热器设于药剂罐撬的内壁上，药剂罐撬还通过管道与加药泵相连，药剂罐撬和清水罐撬的底部还通过管道与回收罐相连，回收罐通过加热炉给水泵组与加热炉撬1的进水口相连。
所述药剂罐撬、清水罐撬、第一污水罐撬、第二污水罐撬和第三污水罐撬上均设有磁翻板液位计，回收罐上设有磁翻板远传液位计。
所述汇管包括进口、管体、换热腔、换热盘管及两侧的加热总成，加热总成分别与太阳能管组相连，加热总成包括水平加热总成和竖直加热总成，汇管呈中心线分布依次为换热盘管、换热腔及管体，换热盘管的两端口一侧与罐体相连，另一端口与循环泵相连，汇管为双腔结构，外部管内部有双层钢管，形成导热腔；内部钢管中为被加热的介质，双层钢管中间为导热油。
所述加热炉撬上设有温变传感器，温变传感器与循环泵通过导线与电控柜相连，汇管的两侧的太阳能管组中，水平放置的太阳能管组和水平面保持5°的夹角，竖放的太阳能管和垂直面保持5°的夹角，水平放置的太阳能管组与水平加热总成相连，竖放的太阳能管组与竖直加热总成相连。
所述汇管的外管壁上均匀缠绕有电伴热带。
本发明具有以下有益效果：
本申请装置的清洗过程如下：加热→换热→清洗→冲洗→除垢→吹扫：
加热：采用适宜山区用的加热炉（本申请选用燃油供暖加热炉），通过混合加热装置，加热炉撬内的软化水经过混合装置的汇管内，利用太阳能加热时：当汇管的加热腔内有软化水通过，经过换热，循环后带走导热腔内的热量，使被加热的媒质温度升高；导热腔内的导热油由于热量被吸收带走，温度降低，利用液体高温在上，低温在下的原理，自动循环，形成周而复始的循环，不断的加热媒质。利用电磁装置加热时：电磁加热装置，即使用电伴热带，缠绕在顶部加热汇管上，利用温变传感器，控制电控柜内二次仪表；同时，把正常的工频50HZ转换为高频，利用电磁微波感应加热，由于被加热的体积小，选用高频加热的方式。混合式加热时：使用循环泵，对被加热物质进行强制循环；被加热媒质，通过加热腔，和导热腔内的媒质进行加量交换，带走热量，从而起到加温的作用；同时利用温变传感器，通过控制柜内二次仪表，利用设定的温度，自动控制循环泵的启动和停止。加热炉设计为自动补水，缺水报警、停炉；通过温度、液位可以控制燃烧器的启停、加热炉的负荷。
换热：当加热炉产生的热水通过药剂罐内的换热器对药剂进行换热（加热），热水通过加热炉循环泵及软管和加热炉管线相连，对其进行循环加热，达到预热温度75℃±5℃后合格；同时对清水罐内的清水进行加热。
二次加热：加热后的回水，经过加热炉对回水进行循环升温加热，起到环保、节能作用。
清洗：换热后的药剂通过循环泵增压，对站场内设备、管道进行循环清洗，利用碱性药液和设备及管道内的含硫物质进行化学反应，清洗后的药剂混合液排入污水罐。
冲洗：预热后的清水通过泵输至药剂罐，不需要加热，通过循环泵及软管和站场管线相连，对站场内已经清洗过的设备和管道进行循环冲洗，污水排入污水罐。药剂罐和污水罐设置附属吸附罐，对药剂挥发产生的气体进行吸附，从而达到环保要求。
除垢：由于站内部分设备底部存在粘稠及固体沉积物，清洗剂无法完全溶解，需通过高压清洗机产生的高压水流进行清洗，产生的污水通过空气膜片泵吸出后，进入除沙罐，分出的液相继续进行高压循环，固体杂质装袋外运。
沉淀：清洗和冲洗后的药剂残液及混合物，进入污水罐后，进行分级过滤沉淀；沉淀后的残液通过污水泵输送的药剂罐内继续加热、循环，重复利用；沉淀物清理出罐外，进行无公害处理。
吹扫：吹扫系统通过软管和站场相连，对使用药剂冲洗过的设备、管道进行吹扫。
本申请的设备适用于输气管道的清洗，可针对输气管道中涉硫的设备进行深层度的清洗，使用效果明显，取得了巨大的商业应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请移动热洗站的结构示意图。
图2为本申请移动热洗站的流程图。
图3为混合加热装置的结构示意图。
图4为图3的侧面结构示意图。
图5为图3的俯视结构示意图。
图6为图3中汇管的结构示意图。
图7为图3中汇管的侧面结构示意图。
图8为实施例2汇管的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施公开了一种混合热源的涉硫装备清洗装置，包括配电系统，还包括加热系统、换热系统、清洗系统、冲洗系统、除垢系统和吹扫系统，其中加热系统包括加热炉撬1和混合加热装置，换热系统包括热水换热器2和药剂罐撬3，清洗系统包括循环增压装置和清水罐撬4，冲洗系统包括三个并联的污水罐撬，除垢系统为射流除沙除泥撬6，包括高压清洗机61、膜片泵62、水泵组13、清洗管线14和除沙罐63，吹扫系统包括空气压缩机7、空气罐70和空气管线8，如图3、图4所示混合加热装置包括加热炉撬1上方设置的汇管1-3，汇管1-3的两侧设有太阳能管组1-2，加热炉撬1通过管道与汇管1-3的进口相连，汇管1-3的出口与循环泵1-4相连。
其中，污水罐使用塑胶保温，保温层厚度δ=30mm，外部使用δ=0.75mm不锈钢板保护层。每台罐磁翻板液位计1台（包括配套阀门），L=1500mm,材质S316L（内衬聚四氟乙烯），橇内阀门材质为S316L。
高压清洗机61的流量30m3/h，扬程50m，吸力7米，供气最大压力0.7Mpa,空气消耗量：1.5 m3/h，最大通过颗粒10mm；并配套空气过滤、干燥设备。
除沙罐63约10 m3/h，内部防腐材料选用100%无溶剂环氧涂料；内部设置沉降板，泥沙两级过滤沉淀。
优选的，所述加热炉撬1内被混合加热装置加热过的热水，通过热水管线9分别与药剂罐撬3和清水罐撬4相连，药剂罐撬3的顶部出气口通过空气管线分别与清水罐撬4、第一污水罐撬10、第二污水罐撬11和第三污水罐撬12的底部的耐腐蚀卧式化工泵相连，第一污水罐撬10、第二污水罐撬11和第三污水罐撬12的顶部进料口通过管线与井场清洗后的污水相连，药剂罐撬3的底部出料口通过药剂管线15经水泵组13循环泵入井场进行清洗，水泵组13为两个耐腐蚀化学循环泵，清水罐4的罐壁上设有盘管换热器。
优选的，所述吹扫系统的空气压缩机7经空气管线8进入射流除沙除泥撬6中的膜片泵62，膜片泵62的一端与除沙罐63相连、另一端与被清洗设备的出口相连，射流除沙除泥撬6中的高压清洗机与被清洗设备的进口相连。
优选的，所述加热炉撬1为燃油供暖加热炉，换热器2设于药剂罐撬3的内壁上，药剂罐撬3还通过管道与加药泵相连，药剂罐撬3和清水罐撬4的底部还通过管道与回收罐5相连，回收罐5通过加热炉给水泵组与加热炉撬1的进水口相连。
优选的，所述药剂罐撬3、清水罐撬4、第一污水罐撬10、第二污水罐撬11和第三污水罐撬12上均设有磁翻板液位计，回收罐5上设有磁翻板远传液位计。
优选的，如图5、图6所述汇管1-3包括进口1-31、管体1-32、换热腔1-33、换热盘管1-34及两侧的加热总成1-35，加热总成1-35分别与太阳能管组1-2相连，加热总成1-35包括水平加热总成1-351和竖直加热总成1-352，汇管1-3呈中心线分布依次为换热盘管1-34、换热腔1-33及管体1-32，换热盘管1-34的两端口一侧与罐体1-1相连，另一端口与循环泵1-4相连，汇管1-3为双腔结构，外部管内部有双层钢管，形成导热腔；内部钢管中为被加热的介质，双层钢管中间为导热油。
优选的，如图7所示，所述加热炉撬1上设有温变传感器1-11，温变传感器1-11与循环泵1-4通过导线与电控柜相连，汇管1-3的两侧的太阳能管组1-2中，水平放置的太阳能管组1-2和水平面保持5°的夹角，竖放的太阳能管1-2和垂直面保持5°的夹角，水平放置的太阳能管组1-2与水平加热总成1-351相连，竖放的太阳能管组1-2与竖直加热总成1-352相连。
优选的，如图8所示，汇管1-3的外管壁上均匀缠绕有电伴热带1-36。
本装置中的混合加热装置的工作原理为：利用太阳能加热时：平放的太阳能管和水平面保持5°的夹角，竖放的太阳能管和垂直面保持5°的夹角，太阳能管插入混合加热汇管中。混合加热汇管为双腔结构，即外部管内部有钢管（双层钢管），形成导热腔；内部钢管中为被加热的介质（软化水），两层钢管中间（导热腔内）为导热油（温度可达到300℃），太阳能管插入里面，里面全部充满导热油。热量传递，是由高温区向低温区，高温部分想低温部分自然的传递，利用液体温度升高后，热媒上升，冷媒下降的原理，时导热油在太阳能管内循环，最终变热的导热油都流向导热腔内。当加热腔内有媒质通过（流过），经过换热，循环后带走导热腔内的热量，使被加热的媒质温度升高；导热腔内的导热油由于热量被吸收带走，温度降低。利用液体高温在上，低温在下的原理，自动循环，形成周而复始的循环，不断的加热媒质。
利用电磁装置加热时：夜间时，没有太阳光。太阳能加热装置不能起到吸收热量进行加热的作用；利用电磁加热装置，即使用电伴热带，缠绕在顶部加热汇管上，利用温变传感器，控制电控柜内二次仪表；同时，把正常的工频50HZ转换为高频，利用电磁微波感应加热，由于被加热的体积小，选用高频加热的方式。
混合式加热时：使用循环泵，对被加热物质进行强制循环；被加热媒质，通过加热腔，和导热腔内的媒质进行加量交换，带走热量，从而起到加温的作用；同时利用温变传感器，通过控制柜内二次仪表，利用设定的温度，自动控制循环泵的启动和停止。
本申请采用太阳能和电磁混合加热方式后，取消利用天然气伴生气通过燃烧器燃烧产生热量加热的方式，杜绝冒黑烟现象，达到清洁生产的目的；利用工业太阳能加热，白天吸收太阳光的热量，利用导热腔内液体自动升温循环，无污染，耗能少，用电省，起到节约能源的作用。
实施效果例
如图2所示，本申请热洗站的流程图中描述了本申请的的清洗过程如下：加热→换热→清洗→冲洗→除垢→吹扫：
加热：采用适宜山区用的加热炉（本申请选用燃油供暖加热炉），加热软化水；采用加热器，利用电脑控制对水温自动调节，并对软化水进行强制循环；加热炉设计为自动补水，缺水报警、停炉；通过温度、液位可以控制燃烧器的启停、加热炉的负荷。
换热：当加热炉产生的热水通过药剂罐内的换热器对药剂进行换热（加热），热水通过加热炉循环泵及软管和加热炉管线相连，对其进行循环加热，达到预热温度75℃±5℃后合格；同时对清水罐内的清水进行加热。
二次加热：加热后的回水，经过加热炉对回水进行循环升温加热，起到环保、节能作用。
清洗：溶硫剂通过加药泵输至药剂罐，热水炉产生的热水通过药剂罐内的换热盘管对溶硫剂进行加热，溶硫剂温度达到75-80℃，溶硫剂通过循环泵及软管和站场管线相连，对站场进行循环清洗，用碱性药液和设备及管道内的含硫物质进行化学反应，清洗后的溶硫剂混合液排入污水罐。
本申请采用的溶硫清洗剂使用前后组分表为：
冲洗：预热后的清水通过泵输至药剂罐，不需要加热，通过循环泵及软管和站场管线相连，对站场内已经清洗过的设备和管道进行循环冲洗，污水排入污水罐。药剂罐和污水罐设置附属吸附罐，利用药剂溶于水的特性，对药剂挥发产生的气体进行吸附，挥发的热气中，含有的药剂分子溶解到水里，纯净的气体排放到大气中，从而达到环保要求。。
除垢：由于站内部分设备底部存在粘稠及固体沉积物，清洗剂无法完全溶解，需通过高压清洗机产生的高压水流进行清洗，产生的污水通过空气膜片泵吸出后，进入除沙罐，分出的液相继续进行高压循环，固体杂质装袋外运。
沉淀：清洗和冲洗后的药剂残液及混合物，进入污水罐后，进行分级过滤沉淀；沉淀后的残液通过污水泵输送的药剂罐内继续加热、循环，重复利用；沉淀物清理出罐外，进行无公害处理。
吹扫：吹扫系统通过软管和站场相连，对使用药剂冲洗过的设备、管道进行吹扫。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混合热源的涉硫装备清洗装置，包括配电系统，其特征在于：还包括加热系统、换热系统、清洗系统、冲洗系统、除垢系统和吹扫系统，其中加热系统包括加热炉撬（1）和混合加热装置（1-0），换热系统包括热水换热器（2）和药剂罐撬（3），清洗系统包括循环增压装置和清水罐撬（4），冲洗系统包括三个并联的污水罐撬，除垢系统为射流除沙除泥撬（6），包括高压清洗机（61）、膜片泵（62）、水泵组（13）、清洗管线（14）和除沙罐（63），吹扫系统包括空气压缩机（7）、空气罐（70）和空气管线（8），混合加热装置（1-0）包括加热炉撬（1）上方设置的汇管（1-3），汇管（1-3）的两侧设有太阳能管组（1-2），加热炉撬（1）通过管道与汇管（1-3）的进口相连，汇管（1-3）的出口与循环泵（1-4）相连；
所述加热炉撬（1）内被混合加热装置加热过的热水，通过热水管线（9）分别与药剂罐撬（3）和清水罐撬（4）相连，药剂罐撬（3）的顶部出气口通过空气管线分别与清水罐撬（4）、第一污水罐撬（10）、第二污水罐撬（11）和第三污水罐撬（12）的底部的耐腐蚀卧式化工泵相连，第一污水罐撬（10）、第二污水罐撬（11）和第三污水罐撬（12）的顶部进料口通过管线与井场清洗后的污水相连，药剂罐撬（3）的底部出料口通过药剂管线（15）经水泵组（13）循环泵入井场进行清洗，水泵组（13）为两个耐腐蚀化学循环泵，清水罐撬（4）的罐壁上设有盘管换热器；
所述吹扫系统的空气压缩机（7）经空气管线（8）进入射流除沙除泥撬（6）中的膜片泵（62），膜片泵（62）的一端与除沙罐（63）相连、另一端与被清洗设备的出口相连，射流除沙除泥撬（6）中的高压清洗机与被清洗设备的进口相连；
所述汇管（1-3）包括进口（1-31）、管体（1-32）、换热腔（1-33）、换热盘管（1-34）及两侧的加热总成（1-35），加热总成（1-35）分别与太阳能管组（1-2）相连，加热总成（1-35）包括水平加热总成（1-351）和竖直加热总成（1-352），汇管（1-3）呈中心线分布依次为换热盘管（1-34）、换热腔（1-33）及管体（1-32），换热盘管（1-34）的两端口一侧与加热炉撬（1）相连，另一端口与循环泵（1-4）相连，汇管（1-3）为双腔结构，外部管内部有双层钢管，形成导热腔；内部钢管中为被加热的介质，双层钢管中间为导热油；
所述加热炉撬（1）上设有温变传感器（1-11），温变传感器（1-11）与循环泵（1-4）通过导线与电控柜相连，汇管（1-3）的两侧的太阳能管组（1-2）中，水平放置的太阳能管组（1-2）和水平面保持5°的夹角，竖放的太阳能管组（1-2）和垂直面保持5°的夹角，水平放置的太阳能管组（1-2）与水平加热总成（1-351）相连，竖放的太阳能管组（1-2）与竖直加热总成（1-352）相连。
2.根据权利要求1所述的混合热源的涉硫装备清洗装置，其特征在于：所述加热炉撬（1）为燃油供暖加热炉，热水换热器（2）设于药剂罐撬（3）的内壁上，药剂罐撬（3）还通过管道与加药泵相连，药剂罐撬（3）和清水罐撬（4）的底部还通过管道与回收罐（5）相连，回收罐（5）通过加热炉给水泵组与加热炉撬（1）的进水口相连。
3.根据权利要求2所述的混合热源的涉硫装备清洗装置，其特征在于：所述药剂罐撬（3）、清水罐撬（4）、第一污水罐撬（10）、第二污水罐撬（11）和第三污水罐撬（12）上均设有磁翻板液位计，回收罐（5）上设有磁翻板远传液位计。
4.根据权利要求3所述的混合热源的涉硫装备清洗装置，其特征在于：所述汇管（1-3）的外管壁上均匀缠绕有电伴热带（1-36）。
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