CN111841405A - 一种天然气减阻剂雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气减阻剂雾化装置。其包括壳体，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部从天然气进口开始依次设置天然气射流喷头、渐缩流道内壁、射流圆筒、缩颈出口、第一节流孔板和第二节流孔板，渐缩流道内壁和壳体之间形成的环形空间为环形渐缩流道，射流圆筒和缩颈出口组成的空间为气液混合腔，天然气射流喷头一端连接天然气进口，另一端正对环形渐缩流道的入口，环形渐缩流道的出口连通气液混合腔，渐缩流道内壁依次与射流圆筒和缩颈出口连接。使用本发明可通过不断的流通方向以及流通面积的变换增强雾化效应，使天然气和减阻剂混合均匀。

Description

一种天然气减阻剂雾化装置

技术领域

本发明属于气液混合技术领域，特别涉及一种天然气减阻剂雾化装置。

背景技术

对于天然气长输管道，气体在管道中的压力损失是一个重要问题。当气体处于湍流区，尤其是高雷诺数区时，由于湍流和其他一些无规则运动的存在，气体能量损失而导致的压力损失要大的多，而管壁粗糙度是造成涡流的主要原因。因此，采用降低输气管道粗糙度的方法来降低压力损失成为增加输气流量的主要手段。

国内外普遍采用管道内涂层减阻技术来降低管壁粗糙度，但管道内涂层减阻技术施工设备复杂、费用较高，且随时间延长由于内涂层不断脱落减阻效果逐渐降低甚至产生负效应，同时对原有非涂层管道，由于建设费用等问题无法实施。直接注入天然气减阻剂技术是针对管道内涂层减阻技术而提出的另一类方法。20世纪90年代，美国进行了天然气减阻剂减阻技术的研究，并在实际输气管道中进行了应用实验。该技术是将具有表面活性剂性质的被称作天然气减阻剂的化学品定期注入天然气管道中，通过极性端对钢铁表面的吸附，形成弹性分子薄膜，达到降低管壁粗糙度实现减阻的目的。

为了使表面活性物质极性端在天然气管道内部吸附形成均匀的弹性分子膜，天然气减阻剂在天然气管道内必须混合均匀。因而天然气减阻剂的加注方法十分关键，将天然气减阻剂雾化后再注入天然气干管的方法具有良好的效果，而雾化预混合装置是其主要装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气减阻剂雾化装置，以通过不断的流通方向以及流通面积的变换增强雾化效应，使天然气和减阻剂混合均匀。

本发明提供一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：该天然气减阻剂雾化装置包括壳体，所述壳体为长筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部从天然气进口开始依次设置天然气射流喷头、渐缩流道内壁、射流圆筒、缩颈出口、第一节流孔板和第二节流孔板，渐缩流道内壁和壳体之间形成的环形空间为环形渐缩流道，射流圆筒和缩颈出口组成的空间为气液混合腔，天然气射流喷头一端连接天然气进口，另一端正对环形渐缩流道的入口，环形渐缩流道的出口连通气液混合腔，渐缩流道内壁依次与射流圆筒和缩颈出口连接，第一节流孔板和第二节流孔板位于气液混合腔之后雾化装置的出口，所述射流圆筒外表面均匀布满圆孔，渐缩流道内壁为圆锥形。

本发明进一步技术特征在于：所述第一节流孔板和第二节流孔板之间的距离为壳体内径的0.3～0.5倍。

本发明进一步技术特征在于：所述射流圆筒上相邻圆孔之间呈正方形或者三角形布置。

本发明进一步技术特征在于：所述射流圆筒之上圆孔的开孔面积之和不大于环形渐缩流道出口处的截面积。

本发明进一步技术特征在于：所述第一节流孔板和第二节流孔板相同，孔板的喉径面积使气液流速位于40～60m/s之间。

本发明进一步技术特征在于：所述天然气减阻剂雾化装置还包括头部环形支撑板和中部环形支撑板，缩颈出口为渐缩管结构，缩颈出口的两端分别为头部环形支撑板和中部环形支撑板，用于支撑整个气液混合腔以及渐缩流道内壁，优选缩颈出口的出口截面积为射流圆筒截面积的1/2～1/3。

本发明进一步技术特征在于：所述天然气射流喷头为渐缩喷头，减阻剂进口竖直向下安装于壳体壁面正对天然气射流喷头出口的位置。

本发明进一步技术特征在于：所述环形渐缩流道出口处的截面积使气相流速在30～40m/s。

本发明进一步技术特征在于：所述渐缩流道内壁为圆锥形结构，和壳体同轴心设置。圆锥形渐缩流道内壁的顶部正对天然气射流喷头出口的中心，保证射流天然气带动减阻剂后在环形渐缩流道内流动的对称性，从而提高气液两相流动在环形渐缩流道内流动时的均匀程度；渐缩流道内壁的底部连接气液混合腔，利用气液混合腔对渐缩流道内壁进行支撑。

本发明主要用于天然气长输管道天然气减阻剂的均匀混合、雾化并注入天然气干管。

本发明与现有技术相比的优点是：

本发明所述一种天然气减阻剂雾化装置，可通过不断的流通方向以及流通面积的变换增强雾化效应；本发明所提供雾化装置结构简单，无易损部件，性能可靠。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1是本发明一种天然气减阻剂雾化装置的结构图。

图2本发明一种雾化装置内部结构三维剖面视图。

其中，图1～2中附图标记是：

1-天然气进口，2-减阻剂进口，3-天然气射流喷头，4-环形渐缩流道，5-渐缩流道内壁，6-射流圆筒，7-缩颈出口，8-第一节流孔板，9-第二节流孔板，10-头部环形支撑板，11-中部环形支撑板，12-气液混合腔，13-壳体，14-雾化减阻剂出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种天然气减阻剂雾化装置作进一步的详细说明。

如图1-图2所示，一种天然气减阻剂雾化装置，包括水平安装的壳体13，所述壳体13（壳体13水平安装和竖直安装都行，图1中所示为水平安装）为长筒型结构，壳体13一端中心设置天然气进口1，壳体13侧面于天然气进口1一端沿壳体13圆周向心设置减阻剂进口2，壳体13另一端中心设置雾化减阻剂出口14，如图1，天然气进口1、雾化减阻剂出口14和壳体13同轴心设置，壳体13内部从天然气进口1一端开始向雾化减阻剂出口14方向依次设置天然气射流喷头3、渐缩流道内壁5、射流圆筒6、缩颈出口7、第一节流孔板8和第二节流孔板9，渐缩流道内壁5和壳体13之间形成的环形空间为环形渐缩流道4，射流圆筒6和缩颈出口7组成的空间为气液混合腔12，天然气射流喷头3一端连接天然气进口1，另一端正对环形渐缩流道4的入口，环形渐缩流道4的出口连通气液混合腔12，所述渐缩流道内壁5为圆锥形，渐缩流道内壁5依次与射流圆筒6和缩颈出口7连接，第一节流孔板8和第二节流孔板9位于气液混合腔12之后雾化装置的出口间隔一定距离布置，间距通常为壳体内径的0.3～0.5倍，所述射流圆筒6外表面均匀布满圆孔。

所述射流圆筒6上的圆孔，其相邻圆孔之间呈正方形或者三角形布置。射流圆筒6上圆孔的开孔面积之和不大于环形渐缩流道4出口处的截面积。第一节流孔板与第二节流孔板为相同的标准孔板元件，喉径面积应保证气液流速位于40～60m/s之间。

所述天然气减阻剂雾化装置还包括头部环形支撑板10和中部环形支撑板11，缩颈出口7为渐缩管结构，缩颈出口7的两端分别为头部环形支撑板10和中部环形支撑板11，用于支撑整个气液混合腔12以及渐缩流道内壁5，中部环形支撑板11设置在射流圆筒6和缩颈出口7之间，优选缩颈出口7的出口截面积为射流圆筒6截面积的1/2～1/3即可。

所述天然气射流喷头3为渐缩喷头，减阻剂进口2竖直向下安装于壳体13壁面正对天然气射流喷头3出口的位置。

所述环形渐缩流道4出口处的截面积应保证气相流速位于30～40m/s。

所述渐缩流道内壁5为圆锥形结构，和壳体13同轴心设置。渐缩流道内壁5的顶部正对天然气射流喷头3出口的中心，保证射流天然气带动减阻剂后在环形渐缩流道4内流动的对称性，从而提高气液两相流动在环形渐缩流道4内流动时的均匀程度；渐缩流道内壁5的底部连接气液混合腔12，利用气液混合腔12对渐缩流道内壁5进行支撑。

第一节流孔板与第二节流孔板间隔一定距离安装于减阻剂雾化装置的出口位置，间距约为壳体内径的0.3～0.5倍,可利用节流效应进行气液混合程度与雾化程度的强化。

本发明的基本原理是天然气自天然气进口1经天然气射流喷头3射入雾化装置壳体13内部，减阻剂自位于雾化装置壳体13顶部的减阻剂进口2进入雾化装置壳体13内部天然气射流喷头3出口附近；高速射流天然气带动减阻剂进入环形渐缩流道4做加速流动，增加减阻剂的动量和气液两相的混合雾化程度；运动到环形渐缩流道4末端的气液两相经气液混合腔12壁面的射流圆孔（具体指射流圆筒6壁面的射流圆孔）射流进入气液混合腔12，圆孔射流再次增加气液两相的雾化混合程度；在气液混合腔12内杂乱流场的扰动下气液两相均匀雾化混合；经过气液混合腔12均匀雾化混合的气液两相经混合腔缩颈出口7高速流出气液混合腔12；气液混合流体最后经两道射流孔板，即第一节流孔板8与第二节流孔板9，对气液两相的雾化程度进行强化后注入天然气干管。

本发明一种天然气减阻剂雾化装置的简单工作过程为：

首先天然气自天然气进口1经天然气射流喷头3射入雾化装置壳体13内部，减阻剂自位于雾化装置壳体13顶部的减阻剂进口2进入雾化装置壳体13内部天然气射流喷头3出口附近；高速射流天然气带动减阻剂进入环形渐缩流道4做加速流动，增加减阻剂的动量和气液两相的混合雾化程度；运动到环形渐缩流道4末端的气液两相经气液混合腔的射流圆筒6射流进入气液混合腔12，圆孔射流再次增加气液两相的雾化混合程度；在气液混合腔12内杂乱流场的扰动下气液两相均匀雾化混合；经过气液混合腔12均匀雾化混合的气液两相经混合腔缩颈出口7高速流出气液混合腔12；气液混合流体最后经第一节流孔板8与第二节流孔板9对气液两相的雾化程度进行强化后经雾化减阻剂出口14注入天然气干管。

Claims (10)

1.一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：该天然气减阻剂雾化装置包括壳体，所述壳体为长筒型结构，壳体一端中心设置天然气进口，壳体侧面于天然气进口一端沿壳体圆周向心设置减阻剂进口，壳体另一端中心设置雾化减阻剂出口，壳体内部从天然气进口开始依次设置天然气射流喷头、渐缩流道内壁、射流圆筒、缩颈出口、第一节流孔板和第二节流孔板，渐缩流道内壁和壳体之间形成的环形空间为环形渐缩流道，射流圆筒和缩颈出口组成的空间为气液混合腔，天然气射流喷头一端连接天然气进口，另一端正对环形渐缩流道的入口，环形渐缩流道的出口连通气液混合腔，渐缩流道内壁依次与射流圆筒和缩颈出口连接，第一节流孔板和第二节流孔板位于气液混合腔之后雾化装置的出口，所述射流圆筒外表面均匀布满圆孔，渐缩流道内壁为圆锥形。

2.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述第一节流孔板和第二节流孔板之间的距离为壳体内径的0.3～0.5倍。

3.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述射流圆筒上相邻圆孔之间呈正方形或者三角形布置。

4.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述射流圆筒之上圆孔的开孔面积之和不大于环形渐缩流道出口处的截面积。

5.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述第一节流孔板和第二节流孔板相同，孔板的喉径面积使气液流速位于40～60m/s之间。

6.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述天然气减阻剂雾化装置还包括头部环形支撑板和中部环形支撑板，缩颈出口为渐缩管结构，缩颈出口的两端分别为头部环形支撑板和中部环形支撑板，中部环形支撑板设置在射流圆筒和缩颈出口之间。

7.根据权利要求1或6所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述缩颈出口的出口截面积为射流圆筒截面积的1/2～1/3。

8.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述天然气射流喷头为渐缩喷头，减阻剂进口竖直向下安装于壳体壁面正对天然气射流喷头出口的位置。

9.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述环形渐缩流道出口处的截面积使气相流速在30～40m/s。

10.根据权利要求1所述的一种天然气减阻剂雾化装置，其特征在于：所述渐缩流道内壁为圆锥形结构，和壳体同轴心设置，圆锥形渐缩流道内壁的顶部正对天然气射流喷头出口的中心。

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