[發明專利]一種分流芯管及具有該芯管的單管旋風分離器

無效

• 申請號: 201110236755.8
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102343310A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 熊至宜;姬忠禮;吳小林;陳鴻海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B04C5/107
• 分類號: B04C5/107;B04C5/103
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術領域

本發明涉及到一種氣固分離設備，尤其是一種用于天然氣和煤層氣輸送過程中對天然氣、煤層氣和高溫煙氣進行氣固分離的分流芯管及具有該芯管的單管旋風分離器。

背景技術

在天然氣長輸管道上，為了增壓和分輸的要求，需要在沿線設置多個工藝站場(壓氣站、分輸站、分輸清管站和獨立清管站等)。在工藝站場內裝有多管旋風分離器和過濾器，其目的是除去由各氣田來的天然氣中含有的砂和鐵銹等固體雜質以及一定量的游離水和輕烴等液滴，以保證管道上閥門的密封、流量計的測量精度和大型壓縮機組的穩定運行。以西氣東輸、陜京線為代表的大型管道天然氣來自多個不同氣田、組成成分差別大，導致天然氣中不但含有固體粉塵，還含有水和輕烴等液滴，尤其是當冬季輸氣溫度低時，含液量甚至遠高于含塵量。多管旋風分離器的內部核心分離元件是單管旋風分離器(或稱旋風子)，通常天然氣用的多管旋風分離器內部由幾根到幾十根單管旋風分離器并聯組成，以適應不同處理氣量的要求。因此要求構成多管旋風分離器的每個單管旋風分離器不但能高效分離氧化鐵和石英砂等固體顆粒，而且還可以高效分離輕烴和水等液滴；每個單管旋風分離器應具有壓降低、分離效率高和操作范圍寬等特性。因為壓降低可以降低能耗損失，從而達到節能的目的。

此外隨著運行年限和季節的改變，天然氣輸氣量變化較大，因此通過優化單管旋風分離器的性能，通過組合不同臺數的旋風分離器來滿足不同輸氣量要求，以保證多管旋風分離器處于高效的操作范圍。

因此，對于構成多管旋風分離器的每個單管旋風分離器來說，針對天然氣輸送的特殊性質，要求單管旋風分離器具有很高氣固分離效率的同時，還要具有較高的氣液分離效率，另外，由于天然氣輸氣是在高壓條件下進行，所以要求單管旋風分離器的壓降要比較低。

目前公知的構成多管旋風分離器的單管旋風分離器主要有三種型式：直流式旋風分離器，切向進口式(包括單、雙切向進口)旋風分離器，以及軸流導向葉片進口式旋風分離器，其中旋風分離器的直徑在50～250mm范圍內變化。直流式旋風分離器盡管結構比較緊湊，但是分離效果低，所以一般很少在天然氣輸送過程中應用。雙切向入口型旋風分離器結構特點為雙切向入口，帶有防返混錐排塵結構，該類型旋風分離器可以除去大于10μm的微細粉塵，達到了較高的分離效果，而且由于其旋風分離器具有獨特的“防返混錐”排塵結構，可以使其組合為多管旋風分離器之后的總分離效率基本保持不變，但是處理量較少，壓降較高，適合輸氣量不大的輸氣管線上應用。

軸流導向葉片進口式旋風分離器，簡稱：軸向入口型單管旋風分離器，如中國專利CN1986073A公開的“一種多管式旋風分離器的分離單管”即為一種軸流導向葉片進口式旋風分離器，其由筒體、進氣口、升氣管、導向器、分流錐和排塵環等組成，筒體為不銹鋼基管和陶瓷復合層構成的不銹鋼-陶瓷復合層結構；下部設置了由錐體、中心孔和耐磨層構成的錐形排塵結構的反射錐，在分流錐的下口設置了擴散錐。該軸向入口型旋風分離器在升氣管下口采用了分流型芯管(即分流錐)和擴散錐。該結構在保證除塵效率不變的情況下降低旋風分離器壓降30％左右，底部采用了大尺寸泄料孔的泄料盤結構。這種旋風分離器的特點是入口面積較大，處理量較大，結構緊湊，由于采用了直縫型分流芯管，具有較高的分離效率和較低的壓降。但該公知的軸向入口型單管旋風分離器仍然存在以下問題：適用地區受限制，在高寒地區使用時氣液分離性能相對較差。如在我國西部地區，冬季溫度低，導致天然氣內含有輕烴和水等液體組分，液滴和固體顆粒會黏附在底部的排灰環位置，影響順利排灰。

有鑒于上述公知技術存在的缺陷，要求每個單管旋風分離器不但要滿足氣固分離效率和壓降要求，還應使旋風分離器具有良好的氣液分離性能，在設計中應考慮天然氣同時含有固體顆粒和液滴時的排塵問題。因此，本發明人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研制出本發明的單管旋風分離器，以滿足不同環境的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分流芯管，以及具有該分流芯管的單管旋風分離器，通過改進分流型芯管的結構形狀來降低單管旋風分離器的壓降，提高分離效率，從而提高單管旋風分離器的處理量；通過改進單管旋風分離器的排塵結構來提高旋風分離器的分離效率，降低粉塵顆粒的返混量。

為此，本發明提出一種分流芯管，其中，所述分流芯管呈漸縮的錐形，在所述分流芯管的管壁上開設有多個均布的螺旋型縫隙。

如上所述的分流芯管，其中，所述螺旋型縫隙的寬度自所述分流芯管的大口徑端向小口徑端均勻減小。

如上所述的分流芯管，其中，所述螺旋型縫隙的螺旋角為5°～75°。