CN201183035Y - 用于低压天然气采输的喷射装置 - Google Patents
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Abstract
低压天然气采输的喷射装置，应用于天然气开采与输送技术领域。特征是：在三通壳体的高压天然气进气端与连接管之间固定有导气管。导气管的一端在三通壳体的高压天然气进气端内。在三通壳体的高压天然气进气端内有一个主气喷嘴。导气管的端部压紧并固定主气喷嘴。在三通壳体的天然气出气端法兰与连接管之间固定有混合腔体和扩压器。混合腔体的一端在三通壳体的天然气出气端内并与主气喷嘴相对。主气喷嘴的出口外壁与混合腔体的进口内壁面构成了低压天然气进气的环形通道。效果是：利用喷射技术实现了低压天然气的高效采输，气体通过喷射器后，高、低压气体速度、温度均匀，有利于输送管网压力的稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气开采与输送技术领域，是一种低压天然气开采与输送的喷射装置。
背景技术
天然气开采和输送在国民经济发展中的作用举足轻重，为人们生活、工业生产提供清洁能源和原料。
目前，在天然气开采和输送过程中，采用管道输送。当井口气压力小于输送压力时，需要采用压缩机进行增压后才能输入管道内；另一方面，很多高压井产生的高压天然气的高压能量浪费在节流阀上，而驱动天然气压缩机又需消耗额外的能量。另外，天然气储气罐的压力随储气量的减少而下降，当储气罐的压力低于一定值时将不能并网供气。此时，同样需要采取高压天然气射流技术收集储气罐底气并网供气。
高压喷射技术利用高压流体的能量引射低压流体，已经在工业中得到广泛应用。虽然单相气体的喷射技术已基本成熟，但不能直接用于天然气开采及运输过程，其原因主要有两个，其一，天然气是包含水蒸汽及多种碳氢化合物的复杂混合物，在膨胀过程中会形成天然气水合物，阻塞流动通道；其二，喷射装置的扩压段容易产生边界层分离现象，所形成的二次流使装置的效率降低。
与本实用新型相关的同类技术检索：
1、中国专利公告号：CN1030881，提供了《一种于出口端设有一附加流体调合器之喷射装置》。包含有：一喷管设有一流体入口端以及一流体出口端；连接装置用以将喷管之流体入口端连接至一主要流体源，以及一附加流体调合器设有一空腔以保持附加流体且连接至延长喷管之流体出口端以和流经喷管之主要流体之流向形成同轴一致的关系。该喷射装置具有保持附加流体用之空腔以及混合腔之附加流体调合器均为连接至喷管之流体出口端并与流经喷管之主流体的流向成一致关系，以开启阀体。该喷射装置不能直接用于天然气开采及运输过程。
2、中国专利公告号：1562499，提供了一种《气力输送气固喷射器》。由气体喷嘴、接受室和混合管组成，气体喷嘴设在接受室上且气体喷嘴与接受室位于同一轴线上，混合管设在接受室的出口处，在接受室上设有落料管，接受室的内腔由文丘里管型内腔和收敛型圆锥台空腔相连接构成，落料管位于文丘里管型内腔上，气体喷嘴位于文丘里管型内腔的收敛段上。由于本实用新型的接受室内腔为先扩散后收敛型结构，消除了现有气固喷射器的无效空间和物料滞留区域，大大减少了气固两相流在接受室前部引起的能量损失。有利于气固两相流在接收室内混合和能量传递，使得气固两相流的混合和能量的传递绝大部分在接受室内完成，减小了气固两相流在混合管内的混合和能量交换的份额。该专利用于输送固体物料，不能用于天然气开采及运输过程。
3、《燃烧科学与技术》杂志，2004 Vol.10 No.2 P.130-134，发表熊源泉、章名耀的文章，《加压气固喷射器输送特性的试验研究》。在增压气力输送***试验装置上，对影响收缩型气固喷射器的工作特性的关键因素做了较详细的研究.试验研究结果表明，气体喷嘴位置和收缩段的收缩角对气固喷射器的最大固体输送量均有较大的影响.此外，气体喷嘴位置以及收缩段的收缩角对收缩型气固喷射器内的静压分布也均有一定的影响。
该文献所研究的气固喷射器是利用高速气流的动能来输送粉粒体的一种供料装置。该装置主要由料斗、喷嘴、接受室、混合段(喉管)、护散段以及气力输送管路所组成。
气固喷射器用于输送固体物料，不能用于天然气开采及运输过程。
4、EJT系列大型可调气体喷射器是一种脱碳喷射器，利用有压气体及水蒸气作为动力气，抽吸低压流体(气体)，提高其出口压力和温度。该装置由气体喷射器和调节装置组成。压力工作气体通过喷射器将低压流体吸入，水蒸气和气体混合流体，通过泵出口排出。当用户负荷发生变化时，通过调节喷针的开度来改变喷嘴实际过流断面面积，从而调节进出口流量，以满足用户不同负荷需要。
该装置主要用于大中型化肥厂(氨厂)节约水蒸气，降低脱碳热耗。该装置是一种低压设备，工作压力0.08MPa，从压力等级和功能上均不能用于天然气开采及运输过程。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种结构简单、无运动部件的用于低压天然气采输的喷射装置。利用高压井天然气引射低压井天然气实现天然气高效开采。
本实用新型采用的技术方案是：本实用新型用于低压天然气采输的喷射装置包括一个三通壳体、导气管、主气喷嘴、混合腔体、扩压器、旋流叶片和管件、法兰以及螺栓等组成。在三通壳体上有高压天然气进气端、高压天然气出气端和低压气进口端。进气端和出气端在一条直线上，低压气进口端与进气端和出气端垂直。
在三通壳体的高压天然气进气端法兰上，采用螺栓和螺母固定有连接管，连接管的另一端固定有法兰接头。在三通壳体的高压天然气进气端与连接管之间固定有导气管。导气管的一端在三通壳体的高压天然气进气端内。在三通壳体的高压天然气进气端内有一个主气喷嘴。导气管的端部压紧并固定主气喷嘴。
在三通壳体的天然气出气端法兰上，采用螺栓和螺母固定有连接管，连接管的另一端固定有法兰接头。在三通壳体的天然气出气端法兰与连接管之间固定有混合腔体和扩压器。混合腔体的一端在三通壳体的天然气出气端内并与主气喷嘴相对。主气喷嘴的出口外壁与混合腔体的进口内壁面构成了低压天然气进气的环形通道。
在低压气进口端固定有法兰接头。低压气进口端中心线与主气喷嘴中心线垂直相对。
为了提高主气喷的喷射力和携带低压气的能力，主喷嘴内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，直径流道段连接逐渐放大直径的流道段。混合腔体内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，等直径流道段连接逐渐放大直径的流道段。扩压器的流动截面为逐渐放大直径形状。
为了调整混合腔体的位置，在混合腔体的外壁上固定有圆柱销，销的外端连接有加长杆。
在主气喷嘴与混合腔体之间的环形通道上有四组旋流叶片；旋流叶片为对称布置。
考虑到从气井开采出的天然气含有水蒸汽和其他高沸点组分，为防止膨胀过程中由于温度下降所产生的天然气混合物阻塞流动通道，本实用新型采用电加热使通道壁面保持较高的温度。即在低压气进口端的外壁上固定有电加热器。
高压天然气通过主气喷嘴后，膨胀并产生超音速气流，与经过低压气进口端通道进入的低压天然气充分混合形成高速混合气流，在变截面通道内实现混合气的升压，使高压天然气出气端的混合气压力达到输送的要求。主气喷嘴与混合腔体之间的环形通道上设置了四组旋流叶片，旋流叶片以强化其混合过程。
本实用新型的有益效果：本实用新型用于低压天然气采输的喷射装置，利用喷射技术实现了低压天然气的高效采输，与传统方法相比，装置尺寸小，结构简单，易加工，成本低；没有运动部件，适于易爆天然气的增压和输送；气体通过喷射器后，高、低压气体速度、温度均匀，有利于输送管网压力的稳定，在天然气开采及输送领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型用于低压天然气采输的喷射装置结构剖面示意图。实心箭头为高压天然气流动的方向；空心箭头为低压气流动的方向。
图2是图1的局部剖面示意图。表示主气喷嘴9、旋流叶片14以及混合腔体12之间的位置关系。
图中，1.法兰接头，2.密封垫，3.连接管，4.螺栓，5.螺母，6.导气管，7.三通壳体，8.密封垫圈，9.主气喷嘴，10.销，11.加长杆，12.混合腔体，13.扩压器，14.旋流叶片。
具体实施方式
实施例1：以一个三通壳体7的内径为50毫米的用于低压天然气采输的喷射装置为例，对本实用新型作进一步详细说明。
参阅图1。本实用新型包括一个三通壳体7、导气管6、主气喷嘴9、混合腔体12、扩压器13、旋流叶片14、电加热器和管件、法兰以及螺栓等组成。在三通壳体7上有高压天然气进气端、高压天然气出气端和低压气进口端。进气端和出气端在一条直线上，低压气进口端与进气端和出气端垂直。三通壳体7内径为50毫米。
在三通壳体7的高压天然气进气端法兰上，采用螺栓4和螺母固定有连接管3，连接管3的另一端固定有法兰接头1。在三通壳体7的高压天然气进气端与连接管3之间固定有导气管6。导气管6的一端在三通壳体7的高压天然气进气端内。在三通壳体7的高压天然气进气端内有一个主气喷嘴9。导气管6的端部压紧并固定主气喷嘴9。导气管6的内径为30毫米。主喷嘴9内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，等直径流道段连接逐渐放大直径的流道段。主喷嘴9的总长度为为100毫米；主喷嘴9最大内径为30毫米，最小内径为5毫米，等直径流道段内径为5毫米，逐渐放大到内径为6毫米。
在三通壳体7的天然气出气端法兰上，采用螺栓4和螺母固定有连接管3，连接管3的另一端固定有法兰接头1。在三通壳体7的天然气出气端法兰与连接管3之间固定有混合腔体12和扩压器13。混合腔体12的一端在三通壳体7的天然气出气端内并与主气喷嘴9相对。主气喷嘴9的出口外壁与混合腔体12的进口内壁面构成了低压天然气进气的环形通道。在主气喷嘴9与混合腔体12之间的环形通道上有四组旋流叶片14；旋流叶片14为对称布置。混合腔体12内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，等直径流道段连接逐渐放大直径的流道段。混合腔体12的逐渐缩小直径的流道段内壁为圆弧形，圆弧半径为15毫米。等直径流道段的内径为8毫米，逐渐放大到内径为12.3毫米。扩压器13的流通截面为逐渐放大直径形状。扩压器13的流通截面内径由12.3毫米，逐渐放大到内径为20毫米。
在低压气进口端固定有法兰接头1。低压气进口端中心线与主气喷嘴9中心线垂直相对。
在混合腔体12的外壁上固定有两个圆柱销10，两个销10的外端分别连接有一个加长杆11。
高压气经过导气管6及主气喷嘴9后压力降低、膨胀，产生超音速气流进入混合腔；低压气经过主气喷嘴9外壁及混合腔12的内壁所形成的流动通道进入混合腔、在旋流叶片14的作用下产生旋转运动，两股气流在混合腔12的喉部混合，产生高速的混合气流在混合腔12及扩压器13的渐扩通道内完成升压。由于进入混合腔12的低压气在旋流叶片14的作用下产生了旋转运动，强化了低压气及高压气之间的混合过程，且按照动量矩守恒原理使混合气流也产生旋转运动，所产生的旋转离心力可有效抑制边界层分离，提高了扩压过程的效率；另外，高压气膨胀过程生成的液滴在离心力的作用下向混合腔壁面附近运动，而电加热器使低压气进口端壁面保持较高的温度，使这些液滴能迅速蒸发，抑制了天然气水合物的产生，防止了流动通道阻塞，提高了设备可靠性。
实施例2：与实施例1不同点是：在低压气进口端的外壁上固定有电热器。电加热使低压气进口端的通道壁保持较高的温度，提高进气的温度。
Claims (5)
1、一种用于低压天然气采输的喷射装置，包括一个三通壳体(7)、导气管(6)、主气喷嘴(9)、混合腔体(12)、扩压器(13)、旋流叶片(14)和管件、法兰以及螺栓，其特征是：在三通壳体7上有高压天然气进气端、高压天然气出气端和低压气进口端，进气端和出气端在一条直线上，低压气进口端与进气端和出气端垂直；
在三通壳体(7)的高压天然气进气端法兰上，采用螺栓(4)和螺母固定有连接管(3)，连接管(3)的另一端固定有法兰接头(1)，在三通壳体(7)的高压天然气进气端与连接管(3)之间固定有导气管(6)，导气管(6)的一端在三通壳体(7)的高压天然气进气端内，在三通壳体(7)的高压天然气进气端内有一个主气喷嘴(9)，导气管(6)的端部压紧并固定主气喷嘴(9)；
在三通壳体(7)的天然气出气端法兰上，采用螺栓(4)和螺母固定有连接管(3)，连接管(3)的另一端固定有法兰接头(1)，在三通壳体(7)的天然气出气端法兰与连接管(3)之间固定有混合腔体(12)和扩压器(13)，混合腔体(12)的一端在三通壳体(7)的天然气出气端内并与主气喷嘴(9)相对，主气喷嘴(9)的出口外壁与混合腔体(12)的进口内壁面构成了低压天然气进气的环形通道；
在低压气进口端固定有法兰接头(1)，低压气进口端中心线与主气喷嘴(9)中心线垂直相对。
2、根据权利要求1所述的用于低压天然气采输的喷射装置，其特征是：所述的主喷嘴(9)内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，直径流道段连接逐渐放大直径的流道段，混合腔体(12)内的流通截面为逐渐缩小直径的流道段连接等直径流道段，等直径流道段连接逐渐放大直径的流道段，扩压器(13)的流动截面为逐渐放大直径形状。
3、根据权利要求1所述的用于低压天然气采输的喷射装置，其特征是：在混合腔体(12)的外壁上固定有圆柱销(10)，销(10)的外端连接有加长杆(11)。
4、根据权利要求1或2或3所述的用于低压天然气采输的喷射装置，其特征是：在主气喷嘴(9)与混合腔体(12)之间的环形通道上有四组旋流叶片(14)；旋流叶片(14)为对称布置。
5、根据权利要求1或2或3所述的用于低压天然气采输的喷射装置，其特征是：在低压气进口端的外壁上固定有电加热器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090121 |