CN210598923U - 一种井场天然气的加热防冻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气井场加热防冻技术领域，具体涉及一种井场天然气的加热防冻装置，通过井场天然气通过进气管路进入混合器混合，混合后的天然气通过管路进入一次加热炉进行一次加热，其中一次助燃管路为一次加热炉5提供燃料加热，通过一次加热炉加热后的天然气通过管路进入二次加热炉进行二次加热，二次助燃管路为二次加热炉提供燃料加热，通过二次加热炉加热的天然气进入气液分离器进行气液分离，分离后的气体和液体分别进行收集处理，通过两次加热效果最佳，从而节省成本、简化工艺，提高天然气的温度，脱除天然气中的水分，使得天然气在节流后不能够形成水合物，满足商品天然气的外输指标的特点。

Description

一种井场天然气的加热防冻装置

技术领域

本实用新型涉及天然气井场加热防冻技术领域，具体涉及一种井场天然气的加热防冻装置。

背景技术

一般情况下，天然气从气井采出往往含有液体(水或液烃)和固体(岩屑、腐蚀产物及酸化处理后的残存物)。这些采出液和固体对集输管线和设备产生极大的腐蚀危害，并且可能堵塞设备、管道和仪表等，影响天然气集输的正常运行。如果天然气中水含量较大管线输送产生困难时，则需矿场进行分离处理。井场分离的特点，就是用机械方法从天然气中分离出固体和液体物质。分离器操作温度和压力变化将影响烃类和水的相态平衡关系。因此矿场分离出的液体产物将随分离温度和压力的控制而异，因此本实用新型为了解决现有存在的问题，提出一种井场天然气的加热防冻装置。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种井场天然气的加热防冻装置，具有节省成本、简化工艺，提高天然气的温度，脱除天然气中的水分，使得天然气在节流后不能够形成水合物，满足商品天然气的外输指标的特点。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种井场天然气的加热防冻装置，包括

进气管路，进气管路一端与井场天然气管路连通；

混合器，混合器一端与进气管路另一端连通；

一次加热炉，一次加热炉一端与混合器另一端连通过管路通；

二次加热炉，二次加热炉一端与一次加热炉另一端通过管路连通；

气液分离器，气液分离器的一端与二次加热炉另一端通过管路连通，气液分离器的另一端排出气体和液体；

一次助燃管路，一次助燃管路与一次加热炉连通；

二次助燃管路，二次助燃管路与二次加热炉连通。

所述的气液分离器的顶部设置有出气口，气液分离器的底部设置有出液口，所述气液分离器顶部的出气口连接有外输天然气管线，气液分离器底部的出液口连接有污水管线。

所述的进气管路包括天然气管线和夹带水管线，然气管线和夹带水管线均与混合器一端连通。

所述的一次加热炉的侧壁通过管路与混合器连接，且一次加热炉与混合器连接的管路上还连接有第一节流阀，一次加热炉的顶部连接有一次烟气管线，一次加热炉的底部连接一次助燃管路，一次加热炉与二次加热炉连接的管路上还连接有调节阀。

所述的一次助燃管路包括一次燃气管线和一次空气管线，一次燃气管线和一次空气管线均与一次加热炉的底部连通，且一次燃气管线还与调节阀与二次加热炉之间连通的管路连通，一次燃气管线与调节阀与二次加热炉之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器二。

所述的二次加热炉的侧壁分别通过管路与一次加热炉和气液分离器连通，二次加热炉与气液分离器连通的管路上还连接有第二节流阀，二次加热炉的顶部连接二次烟气管线，二次加热炉的底部连接二次助燃管路。

所述的二次助燃管路包括二次燃气管线和二次空气管线，二次燃气管线和二次空气管线均与二次加热炉的底部连通，且二次燃气管线还与第二节流阀与气液分离器之间的管路连通，二次燃气管线与第二节流阀与气液分离器之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器一。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型通过井场天然气通过进气管路进入混合器混合，混合后的天然气通过管路进入一次加热炉进行一次加热，其中一次助燃管路为一次加热炉提供燃料加热，通过一次加热炉加热后的天然气通过管路进入二次加热炉进行二次加热，二次助燃管路为二次加热炉提供燃料加热，通过二次加热炉加热的天然气进入气液分离器进行气液分离，分离后的气体和液体分别进行收集处理，使用该装置给井场天然气的加热防冻结构简单，通过两次加热效果最佳，从而节省成本、简化工艺，提高天然气的温度，脱除天然气中的水分，使得天然气在节流后不能够形成水合物，满足商品天然气的外输指标的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中：1、天然气管线；2、夹带水管线；3、混合器；4、第一节流阀；5、一次加热炉；6、一次烟气管线；7、调节阀；8、二次加热炉；9、二次烟气管线； 10、第二节流阀；11、外输天然气管线；12、气液分离器；13、污水管线；14、燃料气控制器一；15、二次燃气管线；16、二次空气管线；17、燃料气控制器二；18、一次燃气管线；19、一次空气管线。

表1是模拟时一种井场天然气的加热防冻装置及其使用方法的井口天然气组成表；

表2是模拟时一种井场天然气的加热防冻装置及其使用方法的燃料气组成表。

具体实施方式

实施例1:

参照图1，是本实用新型实施例1的结构示意图，一种井场天然气的加热防冻装置，包括

进气管路，进气管路一端与井场天然气管路连通；

混合器3，混合器3一端与进气管路另一端连通；

一次加热炉5，一次加热炉5一端与混合器3另一端连通过管路通；

二次加热炉8，二次加热炉8一端与一次加热炉5另一端通过管路连通；

气液分离器12，气液分离器12的一端与二次加热炉8另一端通过管路连通，气液分离器12的另一端排出气体和液体；

一次助燃管路，一次助燃管路与一次加热炉5连通；

二次助燃管路，二次助燃管路与二次加热炉8连通。

实际使用时：井场天然气通过进气管路进入混合器3混合，混合后的天然气通过管路进入一次加热炉5进行一次加热，其中一次助燃管路为一次加热炉5提供燃料加热，通过一次加热炉5加热后的天然气通过管路进入二次加热炉8进行二次加热，二次助燃管路为二次加热炉8提供燃料加热，通过二次加热炉8加热的天然气进入气液分离器12进行气液分离，分离后的气体和液体分别进行收集处理，使用该装置给井场天然气的加热防冻结构简单，通过两次加热效果最佳，从而节省成本、简化工艺，提高天然气的温度，脱除天然气中的水分，使得天然气在节流后不能够形成水合物，满足商品天然气的外输指标的特点。

实施例2:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的气液分离器12的顶部设置有出气口，气液分离器12的底部设置有出液口，所述气液分离器12顶部的出气口连接有外输天然气管线11，气液分离器12底部的出液口连接有污水管线13。

实际使用时：通过气液分离器12分离后的天然气通过气液分离器12顶部的出气口进入外输天然气管线11，通过气液分离器12分离后的液体通过气液分离器12底部的出液口进入污水管线13。

实施例3:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的进气管路包括天然气管线1和夹带水管线2，然气管线1和夹带水管线2均与混合器3一端连通。

实际使用时：进气管路包括天然气管线1和夹带水管线2，井场的天然气和夹带水均通过天然气管线1和夹带水管线2进入混合器3进行混合，此处的混合复合实际生产中天然气中含有一定的水分的情况，在此情况下通过将天然气和水混合在一起作为实际的模拟情况，实际使用时只需要将混合的天然气通入混合器3 进行充分混合然后在进入一次加热炉5。

实施例4:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的一次加热炉5的侧壁通过管路与混合器3连接，且一次加热炉5与混合器3连接的管路上还连接有第一节流阀4，一次加热炉5的顶部连接有一次烟气管线6，一次加热炉5的底部连接一次助燃管路，一次加热炉5与二次加热炉8连接的管路上还连接有调节阀7。

实际使用时：混合的天然气通过第一节流阀4节流后进入一次加热炉5进行加热，一次加热炉5的顶部通过一次烟气管线6冒一次烟气，一次加热炉5的底部通过一次助燃管路助燃加热，通过一次加热炉5加热后的天然气通过调节阀7 调节后进入二次加热炉8进行二次加热。

实施例5:

与实施例1或实施例4相比，本实施例的不同之处在于：所述的一次助燃管路包括一次燃气管线18和一次空气管线19，一次燃气管线18和一次空气管线19 均与一次加热炉5的底部连通，且一次燃气管线18还与调节阀7与二次加热炉8之间连通的管路连通，一次燃气管线18与调节阀7与二次加热炉8之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器二17。

实际使用时：一次助燃管路包括一次燃气管线18和一次空气管线19，一次加热炉5通过一次燃气管线18提供燃料，通过一次空气管线19提供空气助燃，一次燃气管线18还与调节阀7与二次加热炉8之间连通的管路连通，为了保证一次燃气管线18压力过大时，一次燃气管线18与调节阀7与二次加热炉8之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器二17，燃料气控制器二17打开将一次燃气管线18内的燃气通入到调节阀7与二次加热炉8之间连通的管路内进行加入处理，同于调节一次燃气管线18内的压力，此处的一次燃气管线18内的燃气也为天然气。

实施例6:

与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的二次加热炉8的侧壁分别通过管路与一次加热炉5和气液分离器12连通，二次加热炉8与气液分离器12 连通的管路上还连接有第二节流阀10，二次加热炉8的顶部连接二次烟气管线9，二次加热炉8的底部连接二次助燃管路。

实际使用时：通过二次加热炉8加热后的天然气通过第二节流阀10节流后进入气液分离器12内进行气液分离，二次加热炉8的顶部通过二次烟气管线9冒二次烟气，二次加热炉8的底部通过二次助燃管路进行助燃加热。

实施例7:

与实施例1或实施例6相比，本实施例的不同之处在于：所述的二次助燃管路包括二次燃气管线15和二次空气管线16，二次燃气管线15和二次空气管线16 均与二次加热炉8的底部连通，且二次燃气管线15还与第二节流阀10与气液分离器12之间的管路连通，二次燃气管线15与第二节流阀10与气液分离器12之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器一14。

实际使用时：二次助燃管路包括二次燃气管线15和二次空气管线16，二次加热炉8通过二次燃气管线15提供燃料，通过二次空气管线16提供控制助燃，二次燃气管线15还与第二节流阀10与气液分离器12之间的管路连通，为了保证二次燃气管线15压力过大时，二次燃气管线15与第二节流阀10与气液分离器12之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器一14，燃料气控制器一14打开将二次燃气管线15内的燃气通入到第二节流阀10与气液分离器12之间连通的管路内进行加入处理，同于调节二次燃气管线15内的压力，此处的二次燃气管线15内的燃气也为天然气。

实施例8：

一种井场天然气的加热防冻装置的使用方法包括上述实施例1-7所述的一种井场天然气的加热防冻装置，包括以下步骤：

步骤一：一次加热

井场天然气及夹带水分别通过天然气管线1和夹带水管线2进入混合器3 进行混合，然后混合后的混合物通过第一节流阀4进入一次加热炉5进行第一次加热，一次加热炉5底部的一次燃气管线18给一次加热炉5提供燃料，一次空气管线19给一次加热炉5提供空气助燃，一次加热炉5顶部通过一次烟气管线6排出烟气，然后加热后的天然气通过调节阀7进入二次加热；

步骤二：二次加热

在步骤一的基础上，通过调节阀7的天然气进入二次加热炉8进行二次加热，二次加热炉8底部的二次燃气管线15给二次加热炉8提供燃料，二次空气管线16给二次加热炉8提供空气助燃，二次加热炉8顶部通过二次烟气管线9 排出烟气，然后经过二次加热的天然气通过第二节流阀10，进入下一步骤进行气液分离；

步骤三：气液分离

在步骤二的基础上，通过第二节流阀10的天然气进入气液分离器12进行分离，分离后的天然气通过气液分离器12顶部的出气口进入外输天然气管线11，分理处的液体通过气液分离器12底部的出液口进入污水管线13进行外排。

使用该方法给井场然天气加热后避免了天然气防冻，从而节省成本、简化工艺，提高天然气的温度，脱除天然气中的水分，使得天然气在节流后不能够形成水合物，满足商品天然气的外输指标的特点。

实施例9:

以某井场实例为例：某井场进入天然气管线1的温度为40℃，压力为 80000kPa，流量为929.5kmol/h，与夹带水管线2内的温度为40℃，压力为80000kPa，天然气和夹带水进入混合器3，混合后进入第一节流阀4，节流后混合物的温度为36.68℃，压力为30000kPa；

进入一次加热炉5，一次加热炉5温度控制在180℃，然后给天然气加热，加热后天然气温度为42.1℃，压力为30000kPa，然后加热后的天然气进入调节阀7节流后温度为27.62℃，压力为18000kPa。

通过节流阀7节流后天然气进入二次加热炉8，加热后天然气温度为 58.32℃，压力为18000kPa，进入第二节流阀10节流，节流后天然气温度为 27.98℃，压力为7000kPa，通过二次加热后天然气进入气液分离器12，分离后天然气进入外输天然气管线11，液体进入污水管线13进行统一处理收集。

一次加热炉5顶部的一次烟气管线6的温度为180℃，压力为101.3kPa。

二次加热炉8顶部的二次烟气管线9的温度为180℃，压力为101.3kPa。

一次加热炉5底部的一次空气管线19的温度为20℃，压力为101.3kPa。

一次加热炉5底部的一次燃气管线18的温度为30℃，压力为150kPa。

二次加热炉8底部的二次空气管线16的温度为20℃，压力为101.3kPa。

二次加热炉8底部的二次燃气管线15的温度为30℃，压力为150kPa。

一种井场天然气的加热防冻装置通过第一节流阀4调节一次燃气管线内的燃气量使一次加热炉5内的天然气温度为27.62℃，高于混合形成时的安全温度；通过调节阀7调节二次燃气管线内的燃气量使天然气温度为27.98℃，高于一次加热炉5出来的温度。对比混合时混合物形成的温度为5℃,与外输最低控制温度，取数值较大者作为二次节流后的最低温度。通过模拟计算得出水合物形成温度为17.06℃，而采气管线外输的最低温度为28℃，其中模拟计算是现有技术，采用的是国际上著名的HYSYS软件。

一种井场天然气的加热防冻装置及其使用方法是通过一次加热炉5进行加热升温，经过第一级节流阀4进行气量调控和降压，再通过二次加热炉8进行加热升温，最后经调节阀7进行降压以满足天然气采气管线起点压力的要求。

表1一种井场天然气的加热防冻装置及其使用方法井口天然气组成表

组分

C1

C2

CO2

H2S

N2

He

H2

组成

86.18％

0.06％

7.64％

5.04％

0.4％

0.01％

0.67％

表2一种井场天然气的加热防冻装置及其使用方法的燃料气组成表

组分

C1

C2

CO2

H2S

N2

He

H2

H2O

组成

94.94％

0.01％

0.03％

0

5％

0.02％

0.02％

0.01％

通过上述的表1和表2可以看出实际井口天然气的组成成分和燃料气的组成成分基本一致，通过最初的夹带水的混合后井口天然气的组成成分和燃料气的组成成分一致，一次燃气管线18与调节阀7与二次加热炉8之间连通的管路连通以及二次燃气管线15与第二节流阀10与气液分离器12之间的管路连通不会影响整个加热管路内的气体成分。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：包括

进气管路，进气管路一端与井场天然气管路连通；

混合器(3)，混合器(3)一端与进气管路另一端连通；

一次加热炉(5)，一次加热炉(5)一端与混合器(3)另一端连通过管路通；

二次加热炉(8)，二次加热炉(8)一端与一次加热炉(5)另一端通过管路连通；

气液分离器(12)，气液分离器(12)的一端与二次加热炉(8)另一端通过管路连通，气液分离器(12)的另一端排出气体和液体；

一次助燃管路，一次助燃管路与一次加热炉(5)连通；

二次助燃管路，二次助燃管路与二次加热炉(8)连通。

2.根据权利要求1所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的气液分离器(12)的顶部设置有出气口，气液分离器(12)的底部设置有出液口，所述气液分离器(12)顶部的出气口连接有外输天然气管线(11)，气液分离器(12)底部的出液口连接有污水管线(13)。

3.根据权利要求1所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的进气管路包括天然气管线(1)和夹带水管线(2)，然气管线(1)和夹带水管线(2)均与混合器(3)一端连通。

4.根据权利要求1所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的一次加热炉(5)的侧壁通过管路与混合器(3)连接，且一次加热炉(5)与混合器(3)连接的管路上还连接有第一节流阀(4)，一次加热炉(5)的顶部连接有一次烟气管线(6)，一次加热炉(5)的底部连接一次助燃管路，一次加热炉(5)与二次加热炉(8)连接的管路上还连接有调节阀(7)。

5.根据权利要求1或4所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的一次助燃管路包括一次燃气管线(18)和一次空气管线(19)，一次燃气管线(18)和一次空气管线(19)均与一次加热炉(5)的底部连通，且一次燃气管线(18)还与调节阀(7)与二次加热炉(8)之间连通的管路连通，一次燃气管线(18)与调节阀(7)与二次加热炉(8)之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器二(17)。

6.根据权利要求1所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的二次加热炉(8)的侧壁分别通过管路与一次加热炉(5)和气液分离器(12)连通，二次加热炉(8)与气液分离器(12)连通的管路上还连接有第二节流阀(10)，二次加热炉(8)的顶部连接二次烟气管线(9)，二次加热炉(8)的底部连接二次助燃管路。

7.根据权利要求1或6所述的一种井场天然气的加热防冻装置，其特征是：所述的二次助燃管路包括二次燃气管线(15)和二次空气管线(16)，二次燃气管线(15)和二次空气管线(16)均与二次加热炉(8)的底部连通，且二次燃气管线(15)还与第二节流阀(10)与气液分离器(12)之间的管路连通，二次燃气管线(15)与第二节流阀(10)与气液分离器(12)之间管路连通的管线上还连接有燃料气控制器一(14)。

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