CN112275032B - 一种输气场卧式过滤分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种输气场卧式过滤分离器，包括腔体、滤芯、盲板、上游导流板及下游导流板，腔体的一端由盲板密封，另一端开有气体出口，腔体内由盲板端至气体出口端依次设置上游导流板和下游导流板，盲板与下游导流板之间的腔室为过滤腔，滤芯设置于过滤腔内，过滤腔顶部开有气体进口，过滤腔的底部开有第一过滤腔排污口、第二过滤腔排污口和第三过滤腔排污口，第一过滤腔排污口位于上游导流板下方，第二过滤腔排污口位于过滤腔底面中部，第三过滤腔排污口位于过滤腔靠近下游导流板处。本发明提供的输气场卧式过滤分离器，可将盲板至上游导流板处的粉尘排出，可减少粉尘聚集对滤芯的影响，提高滤芯过滤效率及使用寿命。

Description

一种输气场卧式过滤分离器
技术领域
本发明涉及油气储运过滤领域，尤其涉及输气场卧式过滤分离器。
背景技术
天然气在开采出后，含有大量粉尘等杂质，粉尘等杂质进入下级流程，影响正常生产和安全，天然气开采后需要进行过滤分离后才能向下游输送。
如图1所示，目前输气场使用的卧式过滤分离器包括腔体、滤芯14、盲板11、上游导流板12以及下游导流板13，腔体的一端由盲板11密封，盲板11与腔体可拆卸连接，腔体的另一端开有气体出口22，腔体内由盲板11端至气体出口22端依次设置上游导流板12和下游导流板13，腔体内在盲板11与下游导流板13之间的腔室为过滤腔1，下游导流板13与气体出口22之间的腔室为收集腔2，滤芯14两端分别与上游导流板12和下游导流板13连接，过滤腔1顶部开有气体进口15，过滤腔1底部开有过滤腔排污口31，过滤腔排污口31设置在过滤腔1中部或者靠近下游导流板13处，收集腔2底部开有收集腔排污口32，过滤腔排污口31和收集腔排污口32均直接通过输送管4与排污管道5连通排污。
现有的卧式过滤分离器的工作原理为：气体从过滤腔1顶部的气体进口15进入，在过滤腔1内从滤芯14外表面进入滤芯14，经滤芯14过滤后的气体进入收集腔2，收集腔2内的气体从气体出口22处流出，收集腔2和过滤腔1内的粉尘最终经过底部的排污管道5排出。
卧式过滤分离器使用过程中在过滤腔1内会沉积大量粉尘，这些粉尘主要聚结在盲板11一侧，并沿着气体出口22方向逐渐减少。现有卧式过滤分离器的过滤腔排污口31均远离盲板11，设置于过滤腔1中部或者靠近下游导流板13处，而粉尘多聚集盲板11至上游导流板12处，相对于过滤腔排污口31位置较远，在排污时过滤腔1内只有少量粉尘能够从过滤腔排污口31排出，剩余的粉尘会堆积在盲板11至上游导流板12处，导致卧式过滤分离器压差增大，从而减短滤芯14使用寿命，影响下游天然气气质，严重时甚至造成过滤腔1堵塞。
发明内容
本发明旨在提供一种输气场卧式过滤分离器，可将堆积在盲板至上游导流板处的粉尘排出，设备压差上升缓慢，可减少粉尘聚集对滤芯的影响，提高滤芯过滤效率及使用寿命，减少设备打开作业次数。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开的输气场卧式过滤分离器，包括腔体、滤芯、盲板、上游导流板及下游导流板，所述腔体的一端由所述盲板密封，所述腔体的另一端开有气体出口，所述腔体内由所述盲板端至所述气体出口端依次设置所述上游导流板和所述下游导流板，所述腔体内在所述盲板与所述下游导流板之间的腔室为过滤腔，所述滤芯设置于所述过滤腔内，所述过滤腔顶部开有气体进口，所述过滤腔的底部开有过滤腔排污口，所述过滤腔排污口包括第一过滤腔排污口、第二过滤腔排污口和第三过滤腔排污口，所述第一过滤腔排污口位于所述上游导流板下方、所述第二过滤腔排污口位于所述过滤腔底面中部以及所述第三过滤腔排污口位于所述过滤腔靠近所述下游导流板处。
本发明的有益效果是：第一过滤腔排污口、第二过滤腔排污口和第三过滤腔排污口按顺序同时使用，其适用于不同阶段的粉尘排污。在排污操作过程中，第一过滤腔排污口首先脱除了盲板一侧粉尘，第二过滤腔排污口脱除过滤腔中间的粉尘，第三过滤腔排污口可以脱除下游导流板处的粉尘，第一过滤腔排污口、第二过滤腔排污口和第三过滤腔排污口联合使用，可以有效控制粉尘在过滤腔内的沉积，过滤腔内粉尘排出量大，设备压差上升缓慢，减少粉尘聚集对滤芯的影响，提高滤芯过滤效率及使用寿命，减少设备打开作业次数。
进一步的，所述第一过滤腔排污口、所述第二过滤腔排污口以及所述第三过滤腔排污口均为在所述过滤腔的底部上开设的圆形口，所述圆形口的直径为Dk，Dk与设计的排污量V的关系为：
Figure BDA0002142540230000031
采用上述进一步方案的有益效果是：根据设计的排污量来确定排污口开口口径，保证排污高效，并减轻排污口开口过大对过滤腔内气场的影响，保证气体过滤效率。
进一步的，还包括第一输送管、第二输送管、第三输送管和排污管，所述第一输送管、所述第二输送管和所述第三输送管的内径小于Dk，所述第一输送管通过第一同心大小头与所述第一过滤腔排污口连通，所述第二输送管通过第二同心大小头与所述第二过滤腔排污口连通，所述第三输送管通过第三同心大小头与所述第三过滤腔排污口连通，所述第一同心大小头、所述第二同心大小头以及所述第三同心大小头的大头内径均等于Dk，所述第一同心大小头的小头内径与所述第一输送管的内径相同，所述第二同心大小头的小头内径与所述第二输送管的内径相同，所述第三同心大小头的小头内径与所述第三输送管的内径相同。
采用上述进一步方案的有益效果是：与排污管道连通的输送管多为标准管，通过同心大小头便于连通过滤腔排污口和输送管，同心大小头内壁为锥面，利于粉尘收集排出。
进一步的，所述上游导流板竖直设置，所述上游导流板朝向所述盲板的侧面所在的平面与所述第一输送管靠近所述盲板侧的内壁相切。
采用上述进一步方案的有益效果是：便于将上游导流板下方的粉尘排出。
进一步的，所述第一输送管、所述第二输送管以及所述第三输送管的内径均为50mm，所述第一过滤腔排污口、所述第二过滤腔排污口和所述第三过滤腔排污口以所述第一过滤腔排污口为基准依次等间距向所述下游导流板方向分布，所述第一输送管与所述第二输送管相邻侧壁之间的距离以及所述第二输送管与所述第三输送管相邻侧壁之间的距离为Lk，Lk与设计的排污量V的关系为：
当0mm<Dk≤50mm时，
Figure BDA0002142540230000041
当50mm<Dk≤100mm时，
Figure BDA0002142540230000042
当100mm<Dk≤130mm时，
Figure BDA0002142540230000043
当130mm<Dk≤175mm时，
Figure BDA0002142540230000044
当175mm<Dk≤230mm时，
Figure BDA0002142540230000045
采用上述进一步方案的有益效果是：DN50为最常用的输送管型号，在选用DN50的管道最为输送管时，根据设计的排污量确定好过滤腔排污口口径后，再确定优选的各过滤腔排污口之间的间距，达到最优的排污效果，过滤腔内排污效果更好。
进一步的，所述第一过滤腔排污口的一部分在所述上游导流板与所述盲板之间，所述第一过滤腔排污口的另一部分在所述上游导流板与所述下游导流板之间。
采用上述进一步方案的有益效果是：可将上流导流板两侧的粉尘均排出。
进一步的，还包括压力表，所述腔体内在所述下游导流板与所述气体出口的腔室为收集腔，所述压力表设置于所述收集腔的所述腔体上，所述压力表用于测量所述收集腔的气压。
采用上述进一步方案的有益效果是：可以测量气体排出的压力，与进气压力比较得出压差，监测过滤腔情况。
进一步的，所述腔体内在所述下游导流板与所述气体出口的腔室为收集腔，所述收集腔底部开有收集腔排污口。
采用上述进一步方案的有益效果是：可将收集腔内堆积分粉尘排出。
进一步的，所述收集腔排污口到所述下游导流板的距离小于所述收集腔排污口到所述气体出口的距离。
采用上述进一步方案的有益效果是：收集腔内粉尘多堆积与下游导流板附近，收集腔排污口设置于此处，排污效果好。
进一步的，所述滤芯的两端分别与所述上游导流板和所述下游导流板可拆卸连接。
采用上述进一步方案的有意效果是：便于安装、清理、更换滤芯。
附图说明
图1为现卧式过滤分离器结构示意图；
图2为本发明示意图；
图3为排污量与过滤腔排污口口径关系图；
图中：1-过滤腔、11-盲板、12-上游导流板、13-下游导流板、14-滤芯、15-气体进口、2-收集腔、21-压力表、22-气体出口、31-过滤腔排污口、311-第一过滤腔排污口、312-第二过滤腔排污口、313-第三过滤腔排污口、32-收集腔排污口、331-第一同心大小头、332-第二同心大小头、333-第三同心大小头、4-输送管、41-第一输送管、42-第二输送管、43-第三输送管、5-排污管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图2所示，本发明公开的输气场卧式过滤分离器，包括腔体、滤芯14、盲板11、上游导流板12及下游导流板13，腔体的一端由盲板11密封，腔体的另一端开有气体出口22，腔体内由盲板11端至气体出口22端依次设置上游导流板12和下游导流板13，上游导流板12及下游导流板13均竖直设置且相互平行，腔体内在盲板11与下游导流板13之间的腔室为过滤腔1，滤芯14设置于过滤腔1内，滤芯14的两端分别与上游导流板12和下游导流板13可拆卸连接，可采用卡接、抵接或者螺纹连接等方式，过滤腔1顶部开有气体进口15，过滤腔1的底部开有过滤腔排污口31，过滤腔排污口31包括第一过滤腔排污口311、第二过滤腔排污口312和第三过滤腔排污口313，第一过滤腔排污口311位于上游导流板12下方，第二过滤腔排污口312位于过滤腔1底面中部，第三过滤腔排污口313位于过滤腔1靠近下游导流板13处，第一过滤腔排污口311的一部分在上游导流板12与盲板11之间，第一过滤腔排污口311的另一部分在上游导流板12与下游导流板13之间。
第一过滤腔排污口311、第二过滤腔排污口312以及第三过滤腔排污口313均为在过滤腔1的底部上开设的圆形口，圆形口的直径为Dk，Dk与设计的排污量V的关系为：
Figure BDA0002142540230000061
上述输气场卧式过滤分离器还包括第一输送管41、第二输送管42、第三输送管43和排污管5，第一输送管41、第二输送管42以及第三输送管43均竖直设置，用于将粉尘输送至排污管5，第一输送管41、第二输送管42和第三输送管43的内径小于Dk，第一输送管41通过第一同心大小头331与第一过滤腔排污口311连通，第二输送管42通过第二同心大小头332与第二过滤腔排污口312连通，第三输送管43通过第三同心大小头333与第三过滤腔排污口313连通，第一同心大小头331、第二同心大小头332以及第三同心大小头333的内壁为均为圆台面，第一同心大小头331、第二同心大小头332以及第三同心大小头333尺寸相同，第一同心大小头331、第二同心大小头332以及第三同心大小头333的大头内径均等于Dk，第一同心大小头331的小头内径与第一输送管41的内径相同，第二同心大小头332的小头内径与第二输送管42的内径相同，第三同心大小头333的小头内径与第三输送管43的内径相同，上游导流板12朝向盲板11的侧面所在的平面与第一输送管41靠近盲板11侧的内壁相切。
在实际生产中，多使用DN50的管道作为输送管4。第一输送管41、第二输送管42以及第三输送管43的内径均为50mm时，第一过滤腔排污口311、第二过滤腔排污口312和第三过滤腔排污口313以第一过滤腔排污口311为基准依次等间距向下游导流板13方向分布，第一输送管41与第二输送管42相邻侧壁之间的距离以及第二输送管42与第三输送管43相邻侧壁之间的距离为Lk，Lk与设计的排污量V的关系为：
当0mm<Dk≤50mm时，
Figure BDA0002142540230000071
当50mm<Dk≤100mm时，
Figure BDA0002142540230000072
当100mm<Dk≤130mm时，
Figure BDA0002142540230000073
当130mm<Dk≤175mm时，
Figure BDA0002142540230000074
当175mm<Dk≤230mm时，
Figure BDA0002142540230000081
上述输气场卧式过滤分离器还包括压力表21，腔体内在下游导流板13与气体出口22的腔室为收集腔2，压力表21设置于收集腔2的腔体上，压力表21用于测量收集腔2的气压，收集腔2底部开有收集腔排污口32，收集腔排污口32到下游导流板13的距离小于收集腔排污口32到气体出口22的距离。
如图3所示，V-Dk曲线为第一输送管41、第二输送管42和第三输送管43分别通过第一同心大小头331、第二同心大小头332和第三同心大小头333与过滤腔1内腔连通时，即第一过滤腔排污口311口径大于第一输送管41内径、第二过滤腔排污口312口径大于第二输送管42内径、第三排污口口径大于第三输送管43内径时，设计的排污量V与Dk关系图，Dk与设计的排污量V的关系为：
Figure BDA0002142540230000082
V-Dg为现有技术中使用输送管4直接与过滤腔1连通时，设计的排污量V与输送管4内径D关系图，从图3中可知，在设计的排污量V相同时，输送管4直接与过滤腔1连通时的内径要大于通过同心大小头连通时过滤腔排污口31的口径Dk，而在实际生产中，输送管4和排污管5的选用都有一定的规格，无法选用内径过大的输送管4。当Dk与Dg相等时，使用本方案的排污效果明显好于直接使用输送管4与过滤腔1连通时的排污效果，且此时本实施例的方案选用的输送管4的内径小于直接使用输送管4时输送管4的内径。
以常见的DN900卧式过滤分离器为例，表1、表2分别为本实施例的方案中第一输送管41、第二输送管42和第三输送管43均选用DN50的管道以及现有技术直接使用DN50的管道连通过滤腔1时，现有的卧式过滤分离器和本实施例的方案公开的卧式过滤分离器的设计工况。
表1现有卧式过滤分离器的设计工况
Figure BDA0002142540230000091
表2本发明公开的卧式过滤分离器的设计工况
Figure BDA0002142540230000092
Figure BDA0002142540230000101
由表1、表2所知，现有卧式过滤分离器的粉尘处理量在正常工况为120～210×104(m3/Nd)，应急状态下工况为214～380×104(m3/Nd)；本发明公开的卧式过滤器的粉尘处理量在正常工况为135～250××104(m3/Nd)，应急状态下工况为229～425××104(m3/Nd)，本发明公开的卧式过滤分离器对粉尘的处理量大幅增加，粉尘的排出效果，设备压差上升缓慢，可减少粉尘聚集对滤芯14的影响，提高滤芯14过滤效率及使用寿命，减少设备打开进行清理作业的次数。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种输气场卧式过滤分离器，包括腔体、滤芯(14)、盲板(11)、上游导流板(12)、下游导流板(13)、第一输送管(41)、第二输送管(42)、第三输送管(43)和排污管(5)，所述腔体的一端由所述盲板(11)密封，所述腔体的另一端开有气体出口(22)，所述腔体内由所述盲板(11)端至所述气体出口(22)端依次设置所述上游导流板(12)和所述下游导流板(13)，所述腔体内在所述盲板(11)与所述下游导流板(13)之间的腔室为过滤腔(1)，所述滤芯(14)设置于所述过滤腔(1)内，所述过滤腔(1)顶部开有气体进口(15)，所述过滤腔(1)的底部开有过滤腔排污口(31)，其特征在于：所述过滤腔排污口(31)包括第一过滤腔排污口(311)、第二过滤腔排污口(312)和第三过滤腔排污口(313)，所述第一过滤腔排污口(311)位于所述上游导流板(12)下方、所述第二过滤腔排污口(312)位于所述过滤腔(1)底面中部以及所述第三过滤腔排污口(313)位于所述过滤腔(1)靠近所述下游导流板(13)处；
所述第一过滤腔排污口(311)、所述第二过滤腔排污口(312)以及所述第三过滤腔排污口(313)均为在所述过滤腔(1)的底部上开设的圆形口，所述圆形口的直径为Dk，Dk与设计的排污量V的关系为：
Figure FDA0003492487390000011
所述第一输送管(41)、所述第二输送管(42)和所述第三输送管(43)的内径小于Dk，所述第一输送管(41)通过第一同心大小头(331)与所述第一过滤腔排污口(311)连通，所述第二输送管(42)通过第二同心大小头(332)与所述第二过滤腔排污口(312)连通，所述第三输送管(43)通过第三同心大小头(333)与所述第三过滤腔排污口(313)连通，所述第一同心大小头(331)、所述第二同心大小头(332)以及所述第三同心大小头(333)的大头内径均等于Dk，所述第一同心大小头(331)的小头内径与所述第一输送管(41)的内径相同，所述第二同心大小头(332)的小头内径与所述第二输送管(42)的内径相同，所述第三同心大小头(333)的小头内径与所述第三输送管(43)的内径相同；
所述上游导流板(12)竖直设置，所述上游导流板(12)朝向所述盲板(11)的侧面所在的平面与所述第一输送管(41)靠近所述盲板(11)侧的内壁相切；
所述第一输送管(41)、所述第二输送管(42)以及所述第三输送管(43)的内径均为50mm，所述第一过滤腔排污口(311)、所述第二过滤腔排污口(312)和所述第三过滤腔排污口(313)以所述第一过滤腔排污口(311)为基准依次等间距向所述下游导流板(13)方向分布，所述第一输送管(41)与所述第二输送管(42)相邻侧壁之间的距离以及所述第二输送管(42)与所述第三输送管(43)相邻侧壁之间的距离为Lk，Lk与设计的排污量V的关系为：
当0mm＜Dk≤50mm时，
Figure FDA0003492487390000021
当50mm＜Dk≤100mm时，
Figure FDA0003492487390000022
当100mm＜Dk≤130mm时，
Figure FDA0003492487390000023
当130mm＜Dk≤175mm时，
Figure FDA0003492487390000024
当175mm＜Dk≤230mm时，
Figure FDA0003492487390000025
Figure FDA0003492487390000026
2.根据权利要求1所述的输气场卧式过滤分离器，其特征在于：所述第一过滤腔排污口(311)的一部分在所述上游导流板(12)与所述盲板(11)之间，所述第一过滤腔排污口(311)的另一部分在所述上游导流板(12)与所述下游导流板(13)之间。
3.根据权利要求1所述的输气场卧式过滤分离器，其特征在于：还包括压力表(21)，所述腔体内在所述下游导流板(13)与所述气体出口(22)的腔室为收集腔(2)，所述压力表(21)设置于所述收集腔(2)的所述腔体上。
4.根据权利要求1所述的输气场卧式过滤分离器，其特征在于：所述腔体内在所述下游导流板(13)与所述气体出口(22)的腔室为收集腔(2)，所述收集腔(2)底部开有收集腔排污口(32)。
5.根据权利要求4所述的输气场卧式过滤分离器，其特征在于：所述收集腔排污口(32)到所述下游导流板(13)的距离小于所述收集腔排污口(32)到所述气体出口(22)的距离。
6.根据权利要求1所述的输气场卧式过滤分离器，其特征在于：所述滤芯(14)的两端分别与所述上游导流板(12)和所述下游导流板(13)可拆卸连接。
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