CN208280941U - 一种煤层气井产出水的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤层气井产出水的处理装置，包括太阳能及电辅助供热器、蒸发室、抽吸风机、冷凝室、溢水箱、净水储水箱，太阳能及电辅助供热器包括热水箱、集热器和支撑架，热水箱设有水量监测及温控装置、排气孔、循环水泵和补水泵；蒸发室设有热交换器、超声波雾化器及液面监测装置，蒸发室底部与冷凝室连通，顶部通过抽吸风机与冷凝室热交换器连通；冷凝室热交换器顶部入口接抽吸风机出口，热交换器底部净水出水管接入净水储水箱，冷凝室顶部的环形布水管与溢水箱出水管连通；溢水箱内设有沉淀箱。本实用新型采用太阳能供热、超声波雾化与负压蒸发，具有小型集成化、低成本、安全高效、绿色节能特点，适合煤层气井场单井产出水的处理要求。

Description

一种煤层气井产出水的处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层气井产出水的处理装置，属于煤层气排采水处理技术领域。

背景技术

地面煤层气开采主要是通过排水降压方式采气，在煤层气井排采过程中有大量产出水排出到地面，一般单井日产水量约为0~100 m³。煤层气井产出水中一般含有煤粉、压裂砂等固体颗粒物，不含烃类、苯酚和酸，具有高盐高矿化度特征，直接排放会使土壤的盐碱度增大，灌溉作物后，会使叶绿素合成受阻，种子萌发率和作物产量降低等，影响作物的生长，必须对煤层气井产出水进行脱盐处理后才能排放。而煤层气井数量众多、位置分散、所处地理环境条件复杂，收集煤层气井产出水进行集中处理成本高，处理效率低，难以满足生产要求。因此，开发集成性高、小型化、低成本、安全、高效、绿色、节能的煤层气单井产出水处理装置是解决煤层气井产出水处理问题，实现煤层气清洁高效开采的重要保证。

目前，国外煤层气井产出水多采用集中处理，主要采用沉淀、蒸发、过滤等工艺技术；国内通常采用井场大面积沉淀池，利用自然蒸发处理产出水，效率低，难以达到环保要求。虽然，国内最近也尝试采用絮凝—沉淀—曝气、离子交换树脂和反渗透膜分离等技术进行煤层气产出水处理，但存在可靠性差、成本高、效率低等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种煤层气井产出水的处理装置。

本实用新型的原理：利用超声波雾化器空化效应将煤层气井产出水雾化成小液滴，利用太阳能对热交换器供热，与热交换器接触的液滴吸收热量后蒸发成水蒸气，由抽吸风机吸入冷凝室，凝结成净水后流入净水储水箱。抽吸风机的作用下，蒸发室为负压状态，冷凝室为正压状态，加速了水的蒸发与凝结，从而提高了雾化蒸发处理煤层气井产出水的效率。

本实用新型的技术方案是：

一种煤层气井产出水的处理装置，包括太阳能及电辅助供热器、蒸发室、抽吸风机、冷凝室、溢水箱、净水储水箱；

太阳能及电辅助供热器包括热水箱、集热器和支撑架，热水箱内设有水量监测及温控装置，热水箱上部设有排气孔，热水箱外接循环水泵和补水泵，热水箱底部与集热器连接，集热器和热水箱通过支撑架固定；

热水箱与蒸发室通过循环热水管及循环水泵连接，热水箱的补水泵进水管连接净水储水箱；

蒸发室设有第一热交换器、超声波雾化器及液面监测装置，蒸发室底部与冷凝室连通，便于水从冷凝室进入到蒸发室中，顶部通过抽吸风机与冷凝室热交换器连通，热交换器采用上下四排水平横管结构，上下相邻两排横管错位排列，蒸发室热交换器入口侧垂直居中设置隔板，循环热水经上两排横管流入，经下两排横管返回到循环热水管后由循环水泵泵入热水箱中；

冷凝室设有第二热交换器，第二热交换器顶部入口与抽吸风机出口连通，第二热交换器底部净水出水管连接净水储水箱，冷凝室顶部设有环形布水管，布水管与溢水箱出水管连通，溢水箱出水管靠近溢水箱一侧设有滤网；

溢水箱内嵌套有沉淀箱，煤层气井产出水通过溢水箱盖板上的进水管直接进入沉淀箱。

上述装置中，所述的溢水箱顶部设有盖板，盖板居中设有煤层气井产出水进水管，溢水箱出水管与冷凝室顶部的环形布水管连通；溢水箱内嵌套有沉淀箱，沉淀箱顶部有手提杆，侧壁中部设有溢水孔，沉淀箱底盖与侧壁通过连接活扣扣牢。

上述装置中，蒸发室的热交换器与抽吸风机之间设有捕沫网。蒸发室底部的超声波雾化器及液面监测装置连锁，根据液面自动启、停超声波雾化器。

上述装置中，水箱及水管路外层设有聚苯乙烯泡沫隔热，集热器采用平板集热器或真空管热管集热器。

上述装置中，蒸发室的底部设有排水口，方便清洗蒸发室底部沉淀物。

上述装置中，所述的净水储水箱侧壁设有净水利用接口，净水箱下部侧壁外接热水箱补水泵。

上述装置中，所述的环形布水管主要包括2~4组布水环，布水环侧壁上设有多个布水孔，经布水环布撒的煤层气井产出水均匀落到第二热交换器的横管上，利用热交换器横管内的水蒸气的热量进行预热。

工作时，煤层气井产出水进入沉淀箱沉淀固体颗粒物，经沉淀箱溢水孔进入溢水箱，经溢水箱出水管进入冷凝室顶部的环形布水管，布撒到热交换器横管上预热后由冷凝室底部的连通孔进入蒸发室，在蒸发室底部由超声波雾化器雾化后上行从第一热交换器横管外穿过，吸收热量后变为水蒸气，在抽吸风机作用下进入冷凝室的第二热交换器横管内，冷凝成净水后通过净水出水管流入净水储水箱。

本实用新型的有益效果是：

（1）采用太阳能及电辅助供热器，在充分利用太阳能的同时，保证夜晚或阴天太阳能不足时装置能正常工作，兼顾了装置的经济性和对各种气候条件的适应性；

（2）超声波雾化器空化效应将水雾化成小液滴，增加了其表面积的同时，增加了与热交换器的接触面积，抽吸风机使蒸发室处于负压状态，冷凝室处于正压状态，加速了水的蒸发与凝结，提高了装置处理水的效率；

（3）冷凝室第二热交换器预热煤层气井产出水，冷凝热交换器横管内的水蒸气的同时回收热量，装置更加节能环保。

附图说明

图1为本实用新型煤层气井产出水的处理装置结构示意图；

图2为环形布水管平面示意图；

图3为热交换器截面示意图；

图4为沉淀箱结构示意图。

图中：1-排气孔，2-热水箱，3-热水箱水量监测及温控装置，4-集热器，5-支撑架，6-循环水泵，7-排水口，8-隔板，9-超声波雾化器及液面监测装置，10-热交换器横管，11-蒸发室，12-冷凝室，13-捕沫网，14-抽吸风机，15-净水出水管，16-净水利用接口，17-溢水箱，18-沉淀箱，19-净水储水箱，20-热水箱补水泵，21-进水管，22-溢水箱出水管，23-布水环，24-手提杆，25-沉淀箱溢水孔，26-连接活扣。

具体实施方式

下面通过实施例来具体说明本发明的结构和应用。

如附图1~4所示，一种煤层气井产出水的处理装置，包括太阳能及电辅助供热器、蒸发室11、抽吸风机14、冷凝室12、溢水箱17、净水储水箱19。

太阳能及电辅助供热器包括热水箱2、集热器4和支撑架5，热水箱设置有水量监测及温控装置3、排气孔1、循环水泵6和补水泵20，热水箱与蒸发室的循环热水管及循环水泵6相连接，补水泵20进水管接净水储水箱19。初次使用前，应先将热水箱2加满水，工作过程中，水量监测器实时监测水箱液面，液面低于设定值时，自动启动补水泵20补水。水箱及水管路外层设有聚苯乙烯泡沫隔热，集热器可采用平板集热器或真空管热管集热器；温控装置实时监测热水箱水温，水温低于设定值时，温控装置3自动启动电辅助加热装置，确保夜晚或阴天太阳能不足时装置能正常工作。

蒸发室11设有第一热交换器、超声波雾化器及液面监测装置9，蒸发室11底部与冷凝室12连通，待处理水通过冷凝室12进入蒸发室11底部，由超声波雾化器雾化后上升经第一热交换器吸收热量蒸发成水蒸气；蒸发室11顶部通过抽吸风机14与冷凝室12第二热交换器连通，蒸发室11第一热交换器采用上下四排水平横管结构，第一热交换器入口侧第二排与第三排横管间设置水平隔板8，循环热水经第一排和第二排热交换器横管10流入，由下第三排和第四排热交换器横管10返回，热交换器与抽吸风机14之间设有捕沫网13，蒸发后的水蒸气经捕沫网13过滤掉小水滴后在抽吸风机14作用下进入冷凝室12第二热交换器；蒸发室11底部超声波雾化器及液面监测装置9连锁，液面低于设定值时，超声波雾化器停止工作，液面达到设定值时，超声波雾化器恢复工作；蒸发室11底部设有排水口7，方便清洗蒸发室11底部沉淀物；

冷凝室12设有第二热交换器，第二热交换器采用上下四排水平横管结构；第二热交换器顶部入口接抽吸风机14出口，热交换器底部净水出水管15接入净水储水箱19，水蒸气经热交换器冷凝成净水后，通过净水出水管15排出至净水储水箱19；冷凝室12顶部设有环形布水管，布水管与溢水箱出水管连通，溢水箱17中经过沉淀的煤层气井产出水进入冷凝室12顶部的布水管后，均匀布撒到热交换器的横管上，利用热交换器横管内的水蒸气的热量进行预热后流入冷凝室12底部。

环形布水管平面示意图如图2所示，根据冷凝室横截面的大小可设2~4组布水环23，布水环23均与溢水箱出水管22连通。

热交换器截面示意图如图3所示，主要包括4排横管，热交换器横管10截面为矩形，上下相邻两排横管错位排列。

溢水箱17加盖板，盖板居中设有煤层气井产出水进水管21，溢水箱17内嵌套沉淀箱18（图4），沉淀箱18顶部有手提杆24，侧壁中部设有沉淀箱溢水孔25，沉淀箱底盖与侧壁通过连接活扣26扣牢，可定期提出沉淀箱打开底盖，清理其中的固体颗粒沉淀物。

净水储水箱19设有净水利用接口16，方便净水利用或者直接溢出排放，净水储水箱19侧壁下部外接热水箱补水泵20，可对热水箱自动补水。

本实用新型工作时，煤层气井产出水经进水管21进入沉淀箱18沉淀固体颗粒物，经沉淀箱溢水孔25进入溢水箱17，经溢水箱出水管22进入冷凝室12顶部的环形布水管，布撒到第二热交换器的横管上预热后由底部连通孔进入蒸发室11，由超声波雾化器雾化后上行从第一热交换器的横管10外穿过，吸收热量后变为水蒸气，在抽吸风机14作用下进入冷凝室12第二热交换器的横管10内，冷凝成净水后通过净水出水管15流入净水储水箱19。

Claims (7)

1.一种煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：包括太阳能及电辅助供热器、蒸发室、抽吸风机、冷凝室、溢水箱、净水储水箱；

太阳能及电辅助供热器包括热水箱、集热器和支撑架，热水箱内设有水量监测及温控装置，热水箱上部设有排气孔，热水箱外接循环水泵和补水泵，热水箱底部与集热器连接，集热器和热水箱通过支撑架固定；

热水箱与蒸发室通过循环热水管及循环水泵连接，热水箱的补水泵进水管连接净水储水箱；

蒸发室设有第一热交换器、超声波雾化器及液面监测装置，蒸发室底部与冷凝室连通，便于水从冷凝室进入到蒸发室中，顶部通过抽吸风机与冷凝室热交换器连通，热交换器采用上下四排水平横管结构，上下相邻两排横管错位排列，蒸发室热交换器入口侧垂直居中设置隔板，循环热水经上两排横管流入，经下两排横管返回到循环热水管后由循环水泵泵入热水箱中；

冷凝室设有第二热交换器，第二热交换器顶部入口与抽吸风机出口连通，底部净水出水管连接净水储水箱，冷凝室顶部设有环形布水管，布水管与溢水箱出水管连通，溢水箱出水管靠近溢水箱一侧设有滤网；

溢水箱内设有沉淀箱，沉淀箱顶部设有煤层气井产出水的进水管。

2.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：蒸发室的热交换器与抽吸风机之间设有捕沫网。

3.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：水箱及水管路外层设有聚苯乙烯泡沫隔热，集热器采用平板集热器或真空管热管集热器。

4.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：蒸发室的底部设有排水口。

5.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：蒸发室底部的超声波雾化器及液面监测装置连锁，根据液面自动启、停超声波雾化器。

6.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：所述的溢水箱顶部设有盖板，盖板居中设有煤层气井产出水进水管，溢水箱内设有沉淀箱，沉淀箱顶部有手提杆，侧壁上部设有溢水孔，沉淀箱底盖与侧壁通过连接活扣扣牢。

7.根据权利要求1所述的煤层气井产出水的处理装置，其特征在于：所述的净水储水箱侧壁设有净水利用接口，净水箱下部侧壁外接热水箱补水泵。