CN113356797A - 一种装配式耐高温系统及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式耐高温系统及其制备方法，该装配系统包括燃烧池和集酸池，燃烧池和集酸池通过大明沟进行连通，燃烧池包括耐高温底板和设置于耐高温底板四周的耐高温墙体，耐高温底板中部设置有燃烧坑，集酸池包括耐酸底板和设置于耐酸底板周围的耐酸墙体，耐酸底板底部设置有抽酸坑。该耐高温系统可有效解决现有的装置存在的耐高温性能差以及耐酸性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于基础建筑技术领域，具体涉及一种装配式耐高温系统及其制备方法。
背景技术
天然气勘探开发过程中，油气井所伴生的天然气和天然气井试气计量时产出的天然气的主要成分均为甲烷。甲烷直接排放到空气中会产生温室效应，甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍，为了避免天然气直接排放带来温室效应的严重危害，以及其他安全因素，因此需将其燃烧处理。目前，油气井所伴生的天然气和天然气井试气计量时产出的天然气大部分采用燃烧池进行直接燃烧处理，直接排放的出井气含有硫化物和碳氢化合物等杂质，燃烧处理后生成H2O、CO2、SO2等，利于气体的无害化处置。
目前燃烧池主要采用烧结页岩砖作为墙体结构，墙体表层采用分层抹面硅酸盐水泥耐火混凝土的方式。现有烧结页岩砖一般烧成温度不超过1050°，较好的页岩砖烧成温度为1050-1150°，因此其耐火温度一般不超过1150°，硅酸盐水泥的耐火温度一般不超过1000°，而现有天然气排放前的处理燃烧火焰温度可达1200℃以上，因此常规烧结砖和普通抹面硅酸盐水泥耐火混凝土难以适应天然气燃烧处理的高温环境。
天然气开采过程中的另一重要事情为：需要对开采过程中的气体进行测试，在测试的过程当中会产生大量的酸液，酸液的随意排放会产生严重的环境污染，因此需要修建残酸池对酸液进行处理。目前残酸池所用的建筑材料主要为砖块、硅酸盐水泥及河沙等，在修建后主要用水泥混凝土进行抹面处理，但是一般的水泥混凝土并不具备良好的防酸效果，很容易对残酸池进行腐蚀，出现渗流、泄露等情况，对周围环境造成严重污染。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种装配式耐高温系统及其制备方法，该耐高温系统可有效解决现有的装置存在的耐高温性能差以及耐酸性差的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种装配式耐高温系统，包括燃烧池和集酸池，燃烧池和集酸池通过大明沟进行连通，燃烧池包括耐高温底板和设置于耐高温底板四周的耐高温墙体，耐高温底板中部设置有燃烧坑，集酸池包括耐酸底板和设置于耐酸底板周围的耐酸墙体，耐酸底板底部设置有抽酸坑。
上述方案中，燃烧池用天然气进行燃烧，燃烧产生的酸性液体储存在燃烧坑内，燃烧坑内的酸性液体通过大明沟排进集酸池内进行收集，然后通过集酸池底部的抽酸坑进行抽出，以便对与酸性液体进行后续处理；本发明中的燃烧池采用耐高温材料制成，可避免由于燃烧温度过高，造成燃烧池损坏；集酸池和大明沟均采用耐酸性材质制成，酸性液体的腐蚀作用对其影响不大，可提高其使用寿命。
优化地，耐高温墙体包括3面高墙体和1面低墙体，低墙体一侧设置有两根气体喷管。
上述方案中，可通过低墙体一侧观察燃烧池内部情况，提高使用的方便性。
优化地，燃烧坑周围设置有45-60°斜坡。
上述方案中，设置有斜坡，便于形成的酸性液体排进燃烧坑内。
优化地，耐高温墙体由重烧氧化镁、磷酸盐、硼酸、玄武岩砂、玄武岩石和水混合制成的磷酸镁水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
重烧氧化镁 60-80份；
磷酸盐 10-30份；
硼砂 5-15份；
玄武岩砂使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
玄武岩石使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.12-0.20％。
优化地，耐高温底板由C25混凝土基底层和磷酸镁水泥混凝土层制成。
上述方案中，采用磷酸镁水泥混凝土制备燃烧池的墙体，磷酸镁水泥水化产物鸟粪石具有稳定的晶体结构，随着温度升高，磷酸镁水泥硬化固化体可形成更为致密的结构，在温度900℃及以上时，固化体中晶粒完全熔融，无明显晶界，表现出良好的陶瓷结构，固化体性质更为稳定，可耐受较高的温度，提高燃烧池的使用寿命。
优化地，耐酸墙体和大明沟均由矿粉、锂渣粉、偏高岭土、煅烧磷石膏、硅酸盐水泥熟料、水、砂、石和聚羧酸减水剂混合制成的超硫酸盐水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
砂使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
石使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.35-0.5％；
聚羧酸减水剂使用量为以上所有粉料质量的1～3％。
优化地，耐酸底板由C25混凝土基底层和超硫酸盐水泥混凝土层制成。
上述方案中，超硫酸盐水泥的水化产物主要为钙矾石、C-S-H、石膏，且超硫酸盐水泥中存在大量的硫酸根离子，一定程度上抑制了硫酸溶液中硫酸根离子的侵蚀，且产物中无Ca(OH)2的存在，更不会发生Ca(OH)2转化为二水石膏的反应，而硅酸盐水泥在硫酸侵蚀的环境中生成了大量石膏、碳硫硅钙石、钙矾石等，体积膨胀，强度被破坏，因此超硫酸盐水泥混凝土墙体具有良好的耐酸侵蚀性能，集酸坑底层及四周采用采用超硫酸盐水泥混凝土制备，耐酸效果最佳，采用该材料，可提高集酸池的使用寿命。
优化地，抽酸坑、集酸池和燃烧池的体积比为1:10-15:30-50。
上述的装配式耐高温系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用C25混凝土水泥浇筑集酸池基底层，然后在基底层上安装抽酸坑，再将预先制备好的耐酸墙体在基底层四周进行围挡组装，最后，采用超硫酸盐水泥混凝土对耐酸墙体转角以及抽酸坑缝隙进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑超硫酸盐水泥混凝土；
(2)采用C25混凝土水泥浇筑燃烧池基底层，然后将预先制备好的耐高温墙体在基底层四周进行围挡组装，再采用磷酸镁水泥混凝土对耐高温墙体转角进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑磷酸镁水泥混凝土；
(3)在燃烧池和集酸池之间安装预先制备好的大明沟，然后，采用超硫酸盐水泥混凝土对连接部位进行现场浇筑，硬化后即可。
本发明所产生的有益效果为：燃烧池具有耐高温的性能，采用燃烧池将天然气进行燃烧，进行无害化处理，避免污染环境；集酸池可对产生的酸性液体进行收集，避免燃烧产物造成环境污染。
本申请中的燃烧池、集酸池等均采用装配式施工工艺，具有安装便捷高效的优点，同时还可循环使用，提高使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为燃烧池的结构示意图；
图3为耐高温墙体的结构示意图；
图4为集酸池的结构示意图；
图5为耐酸墙体的结构示意图；
图6为大明沟的结构示意图；
附图标记：1、燃烧池；2、集酸池；3、大明沟；4、耐高温底板；5、耐高温墙体；6、燃烧坑；7、耐酸底板；8、耐酸墙体；9、抽酸坑；10、气体喷管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种装配式耐高温系统，如图1-6，包括燃烧池1和集酸池2，燃烧池1和集酸池2通过大明沟3进行连通，燃烧池1包括耐高温底板4和设置于耐高温底板4四周的耐高温墙体5，优化地，耐高温墙体5由重烧氧化镁、磷酸盐、硼酸、玄武岩砂、玄武岩石和水混合制成的磷酸镁水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
重烧氧化镁 70份；
磷酸盐 20份；
硼砂 10份；
玄武岩砂使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
玄武岩石使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.15％；
优化地，耐高温底板4由C25混凝土基底层和磷酸镁水泥混凝土层制成；优化地，耐高温墙体5包括3面高墙体和1面低墙体，低墙体一侧设置有两根气体喷管10；耐高温底板4中部设置有燃烧坑6，优化地，燃烧坑6周围设置有50°斜坡；
集酸池2包括耐酸底板7和设置于耐酸底板7周围的耐酸墙体8，耐酸底板7底部设置有抽酸坑9。优化地，耐酸墙体和大明沟均由矿粉、锂渣粉、偏高岭土、煅烧磷石膏、硅酸盐水泥熟料、水、砂、石和聚羧酸减水剂混合制成的超硫酸盐水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
砂使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
石使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.4％；
聚羧酸减水剂使用量为以上所有粉料质量的2％。
优化地，耐酸底板7由C25混凝土基底层和超硫酸盐水泥混凝土层制成。优化地，抽酸坑9、集酸池2和燃烧池1的体积比为1:12:40。
上述的装配式耐高温系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用C25混凝土水泥浇筑集酸池基底层，然后在基底层上安装抽酸坑，再将预先制备好的耐酸墙体在基底层四周进行围挡组装，最后，采用超硫酸盐水泥混凝土对耐酸墙体转角以及抽酸坑缝隙进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑超硫酸盐水泥混凝土；
(2)采用C25混凝土水泥浇筑燃烧池基底层，然后将预先制备好的耐高温墙体在基底层四周进行围挡组装，再采用磷酸镁水泥混凝土对耐高温墙体转角进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑磷酸镁水泥混凝土；
(3)在燃烧池和集酸池之间安装预先制备好的大明沟，然后，采用超硫酸盐水泥混凝土对连接部位进行现场浇筑，硬化后即可。
实施例2
一种装配式耐高温系统，如图1-6，包括燃烧池1和集酸池2，燃烧池1和集酸池2通过大明沟3进行连通，燃烧池1包括耐高温底板4和设置于耐高温底板4四周的耐高温墙体5，优化地，耐高温墙体5由重烧氧化镁、磷酸盐、硼酸、玄武岩砂、玄武岩石和水混合制成的磷酸镁水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
重烧氧化镁 60份；
磷酸盐 10份；
硼砂 5份；
玄武岩砂使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
玄武岩石使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.15％；
优化地，耐高温底板4由C25混凝土基底层和磷酸镁水泥混凝土层制成；优化地，耐高温墙体5包括3面高墙体和1面低墙体，低墙体一侧设置有两根气体喷管10；耐高温底板4中部设置有燃烧坑6，优化地，燃烧坑6周围设置有50°斜坡；
集酸池2包括耐酸底板7和设置于耐酸底板7周围的耐酸墙体8，耐酸底板7底部设置有抽酸坑9。优化地，耐酸墙体和大明沟均由矿粉、锂渣粉、偏高岭土、煅烧磷石膏、硅酸盐水泥熟料、水、砂、石和聚羧酸减水剂混合制成的超硫酸盐水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
砂使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
石使用量为以上所有粉料的质量的2倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.4％；
聚羧酸减水剂使用量为以上所有粉料质量的1％。
优化地，耐酸底板7由C25混凝土基底层和超硫酸盐水泥混凝土层制成。优化地，抽酸坑9、集酸池2和燃烧池1的体积比为1:10:30。
上述的装配式耐高温系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用C25混凝土水泥浇筑集酸池基底层，然后在基底层上安装抽酸坑，再将预先制备好的耐酸墙体在基底层四周进行围挡组装，最后，采用超硫酸盐水泥混凝土对耐酸墙体转角以及抽酸坑缝隙进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑超硫酸盐水泥混凝土；
(2)采用C25混凝土水泥浇筑燃烧池基底层，然后将预先制备好的耐高温墙体在基底层四周进行围挡组装，再采用磷酸镁水泥混凝土对耐高温墙体转角进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑磷酸镁水泥混凝土；
(3)在燃烧池和集酸池之间安装预先制备好的大明沟，然后，采用超硫酸盐水泥混凝土对连接部位进行现场浇筑，硬化后即可。
实施例3
一种装配式耐高温系统，如图1-6，包括燃烧池1和集酸池2，燃烧池1和集酸池2通过大明沟3进行连通，燃烧池1包括耐高温底板4和设置于耐高温底板4四周的耐高温墙体5，优化地，耐高温墙体5由重烧氧化镁、磷酸盐、硼酸、玄武岩砂、玄武岩石和水混合制成的磷酸镁水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
重烧氧化镁 80份；
磷酸盐 30份；
硼砂 15份；
玄武岩砂使用量为以上所有粉料的质量的3倍；
玄武岩石使用量为以上所有粉料的质量的3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.20％；
优化地，耐高温底板4由C25混凝土基底层和磷酸镁水泥混凝土层制成；优化地，耐高温墙体5包括3面高墙体和1面低墙体，低墙体一侧设置有两根气体喷管10；耐高温底板4中部设置有燃烧坑6，优化地，燃烧坑6周围设置有50°斜坡；
集酸池2包括耐酸底板7和设置于耐酸底板7周围的耐酸墙体8，耐酸底板7底部设置有抽酸坑9。优化地，耐酸墙体和大明沟均由矿粉、锂渣粉、偏高岭土、煅烧磷石膏、硅酸盐水泥熟料、水、砂、石和聚羧酸减水剂混合制成的超硫酸盐水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
砂使用量为以上所有粉料的质量的3倍；
石使用量为以上所有粉料的质量的3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.5％；
聚羧酸减水剂使用量为以上所有粉料质量的3％。
优化地，耐酸底板7由C25混凝土基底层和超硫酸盐水泥混凝土层制成。优化地，抽酸坑9、集酸池2和燃烧池1的体积比为1:15:50。
上述的装配式耐高温系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用C25混凝土水泥浇筑集酸池基底层，然后在基底层上安装抽酸坑，再将预先制备好的耐酸墙体在基底层四周进行围挡组装，最后，采用超硫酸盐水泥混凝土对耐酸墙体转角以及抽酸坑缝隙进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑超硫酸盐水泥混凝土；
(2)采用C25混凝土水泥浇筑燃烧池基底层，然后将预先制备好的耐高温墙体在基底层四周进行围挡组装，再采用磷酸镁水泥混凝土对耐高温墙体转角进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑磷酸镁水泥混凝土；
(3)在燃烧池和集酸池之间安装预先制备好的大明沟，然后，采用超硫酸盐水泥混凝土对连接部位进行现场浇筑，硬化后即可。
试验例
分别采用实施例1中的装配系统和现有燃烧集酸系统(采用烧结页岩和硅酸盐水泥混凝土作为燃烧池，普硅水泥混凝土作为集酸池)进行相同时间的燃烧测试，观察使用一定时间后系统的情况，具体结果见表1。
表1：燃烧后情况
通过上表中的数据可知，本发明实施例1-3中的装配系统的耐高温和耐酸性能均优于现有技术中的装置，本发明中的装配系统可大大提高使用寿命。
Claims (9)
1.一种装配式耐高温系统，其特征在于，包括燃烧池(1)和集酸池(2)，所述燃烧池(1)和集酸池(2)通过大明沟(3)进行连通，所述燃烧池(1)包括耐高温底板(4)和设置于所述耐高温底板(4)四周的耐高温墙体(5)，所述耐高温底板(4)中部设置有燃烧坑(6)，所述集酸池(2)包括耐酸底板(7)和设置于所述耐酸底板(7)周围的耐酸墙体(8)，所述耐酸底板(7)底部设置有抽酸坑(9)。
2.根据权利要求1所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述耐高温墙体(5)包括3面高墙体和1面低墙体，所述低墙体一侧设置有两根气体喷管(10)。
3.根据权利要求1所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述燃烧坑(6)周围设置有45-60°斜坡。
4.根据权利要求1所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述耐高温墙体(5)由重烧氧化镁、磷酸盐、硼酸、玄武岩砂、玄武岩石和水混合制成的磷酸镁水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
重烧氧化镁 60-80份；
磷酸盐 10-30份；
硼砂 5-15份；
玄武岩砂使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
玄武岩石使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.12-0.20％。
5.根据权利要求4所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述耐高温底板(4)由C25混凝土基底层和磷酸镁水泥混凝土层制成。
6.根据权利要求1所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述耐酸墙体(8)和大明沟(3)均由矿粉、锂渣粉、偏高岭土、煅烧磷石膏、硅酸盐水泥熟料、水、砂、石和聚羧酸减水剂混合制成的超硫酸盐水泥混凝土制成；其中，各组分的使用量按质量份计：
砂使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
石使用量为以上所有粉料的质量的2～3倍；
水使用量为以上所有粉料质量的0.35-0.5％；
聚羧酸减水剂使用量为以上所有粉料质量的1～3％。
7.根据权利要求6所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述耐酸底板(7)由C25混凝土基底层和超硫酸盐水泥混凝土层制成。
8.根据权利要求1所述的装配式耐高温系统，其特征在于，所述抽酸坑(9)、集酸池(2)和燃烧池(1)的体积比为1:10-15:30-50。
9.权利要求1-8中任一项所述的装配式耐高温系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用C25混凝土水泥浇筑集酸池基底层，然后在基底层上安装抽酸坑，再将预先制备好的耐酸墙体在基底层四周进行围挡组装，最后，采用超硫酸盐水泥混凝土对耐酸墙体转角以及抽酸坑缝隙进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑超硫酸盐水泥混凝土；
(2)采用C25混凝土水泥浇筑燃烧池基底层，然后将预先制备好的耐高温墙体在基底层四周进行围挡组装，再采用磷酸镁水泥混凝土对耐高温墙体转角进行现场浇筑，待基底层硬化后，在基底层上现场浇筑磷酸镁水泥混凝土；
(3)在燃烧池和集酸池之间安装预先制备好的大明沟，然后，采用超硫酸盐水泥混凝土对连接部位进行现场浇筑，硬化后即可。
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