過濾分離器培訓(xùn)課件PPT演示課件(PPT 53頁)

1、煤層氣過濾分離設(shè)備培訓(xùn)1第1頁，共53頁。 從氣井中開采出來的煤層氣，常帶有一部分液體（水）和固體雜質(zhì)（如巖屑粉塵、管線腐蝕）等。這些雜質(zhì)不僅腐蝕管道、設(shè)備、儀表，而且還可以堵塞閥門管線、損害設(shè)備影響正常生產(chǎn)。因此，從井場來的流體必須在集氣站進(jìn)行脫除機(jī)械雜質(zhì)和處理，然后才能進(jìn)入輸氣干線。另外，煤層氣在經(jīng)過集輸管道到達(dá)末站，由于管線內(nèi)腐蝕等原因，不可避免的含有機(jī)械雜質(zhì)，必須進(jìn)行脫除。1、概述2第2頁，共53頁。1.1 煤層氣分離的方法 相分離 在一定的壓力和溫度下，氣液混合物將形成一定比例和組成的液相和氣相，即相分離。 機(jī)械分離 用機(jī)械分離的方法把液相（或固相）和氣相分開，稱之為機(jī)械分離。1.2

2、 煤層氣分離的基本目的從氣流中分離掉液體和固體。3第3頁，共53頁。1.3 四個操作要求（功能）氣和液的基本“相”的分離；脫除氣相中所夾帶的液沫（霧狀）；脫除液相中所包含的氣泡；從分離器內(nèi)分別引走已經(jīng)分離出來的氣相和液相，不允許它們彼此有重新夾帶摻混的機(jī)會。4第4頁，共53頁。2 重力式兩相分離器2.1 重力沉降分離原理 重力沉降是分散相液滴在重力作用下，與周圍氣體發(fā)生相對運(yùn)動，并實(shí)現(xiàn)分離的過程。 液滴的重力沉降速度是指液滴相對于周圍流體的沉降運(yùn)動速度。影響重力沉降的因素很多，有顆粒的形狀、大小、密度、流體的種類、密度、粘度等。5第5頁，共53頁。液滴顆粒的沉降速度阻力系數(shù) 是雷諾數(shù)Re的函數(shù)

3、6第6頁，共53頁。2.2 碰撞分離（聚結(jié)）原理 碰撞分離就是利用碰撞作用把在沉降分離中未能除去的較小的液滴除去。 氣液分離器中完成碰撞分離作用的部件叫除霧器。 除霧器內(nèi)氣體的通道是曲折的，攜帶著液霧的氣體進(jìn)入除霧器，在其中被迫繞流時，由于液霧的密度比氣體大，慣性大，液霧不完全隨氣流改變運(yùn)動方向，于是被碰撞到經(jīng)常潤濕的結(jié)構(gòu)上被吸附。這些液霧不斷被吸附積蓄，沿結(jié)構(gòu)垂直面流下。7第7頁，共53頁。2.3 動量改變分離原理 流體中不同密度的各相有不同的動量。如果兩相流突然改變方向，較大動量的重流體微粒，不能象輕的流體那樣迅速轉(zhuǎn)向，所以就要產(chǎn)生分離。流動中的兩相分離，通常采用動量法，如分離器的進(jìn)口初級

4、分離部分就是利用改變動量實(shí)現(xiàn)分離的典型例子。8第8頁，共53頁。2.4 重力式兩相分離器的分離過程圖1 臥式分離器示意圖9第9頁，共53頁。10第10頁，共53頁。圖3 雙筒分離器示意圖11第11頁，共53頁。2.5 臥式與立式分離器的比較分離器重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分離器中兩者相反，在臥式分離器中兩者相互垂直。在臥式分離器中，液滴更易于從氣流中分出，因而臥式分離器適合于處理帶液量較大的流體。在臥式分離器中，氣液界面面積較大，集液部分液體中所含有的氣泡易于上升至氣相空間，即所得的液體中含氣量少。此外，臥式分離器還有單位處理量成本低，易于安裝、檢查、保養(yǎng)、易于制成撬裝式等優(yōu)點(diǎn)。12

5、第12頁，共53頁。立式分離器占地面積小，適合于處理含固體雜質(zhì)較多的煤層氣。臥式分離器處理含固體雜質(zhì)較多的煤層氣時，由于固相雜質(zhì)有4560的靜止角，故在分離器底部沿長度方向需設(shè)置幾個排放口。臥式分離器具有較小的液體波動容量。立式分離器也有與生產(chǎn)過程無關(guān)的缺點(diǎn)卸壓閥和某些控制器在沒有特別的扶梯和平臺時，可能是難以操作維修的。13第13頁，共53頁。 對于正常的氣液分離，特別是出現(xiàn)泡沫或高氣液比的場合，臥式分離器可能是最經(jīng)濟(jì)的。在低氣液比的場合，立式分離器工作得最有效，在非常高的氣液比場合，（比如在從氣體中僅僅需要脫除液體霧沫所使用的氣體洗滌器）也可以使用立式分離器。14第14頁，共53頁。2.6

6、 兩相分離器的外殼及內(nèi)部構(gòu)件2.6.1 分離器的外殼內(nèi)部承受壓力的容器。它是一個圓形筒體，其內(nèi)徑及長度的尺寸，根據(jù)氣體和液體的處理量，以及操作壓力和溫度等參數(shù)來設(shè)計(jì)確定，兩端有通常是橢球形或球形的封頭。筒體及封頭的壁厚，按壓力容器設(shè)計(jì)的要求及方法設(shè)計(jì)成有足夠的厚度，以承受高的壓力。15第15頁，共53頁。2.6.2 進(jìn)口轉(zhuǎn)向器（1）導(dǎo)流檔板球形盤，平板，角鐵，錐形物，或者是任何一種能使液流方向和速度快速變化的東西。檔板主要是用結(jié)構(gòu)支撐加以固定，以承受沖擊動量載荷。使用半球形或錐形的裝置，其優(yōu)點(diǎn)是它比板或角鐵所產(chǎn)生的擾動要小些，減少再夾帶或乳化的問題。16第16頁，共53頁。（2）除沫板當(dāng)氣泡從

7、液體中逸放出來時，在氣液界面可能形成泡沫。在進(jìn)口處加入化學(xué)處理劑就可以使泡沫穩(wěn)定下來。更為有效的解決辦法是迫使泡沫流經(jīng)一系列傾斜的平行板片或管束，以便于泡沫聚結(jié)。17第17頁，共53頁。液流進(jìn)入分離器，在動能吸收器的作用下，進(jìn)行了初步分離，初分的氣相處于紊流狀態(tài)，對液滴的自然重力沉降不利?！罢鳌睒?gòu)件，即在分離器內(nèi)某一長度范圍內(nèi)設(shè)置一系列并有適當(dāng)間距的平行薄板，氣體通過狹窄的平行間隙時，作層狀流動，促進(jìn)氣相中液滴的重力沉降。（3）氣相整流構(gòu)件18第18頁，共53頁。（4） 霧沫脫除器（除霧器）兩種最常用的霧沫脫除裝置：絲網(wǎng)墊和葉板。絲網(wǎng)墊是由很細(xì)的不銹鋼絲纏繞成緊密的園柱形填料墊層。液滴碰擊到

8、絲網(wǎng)上，聚積起來。絲網(wǎng)的效果很大地依賴于氣體有一個恰當(dāng)?shù)乃俣确秶?。如果速度太大，分離出來的液體將被再夾帶到氣流中，如果速度較低，烴蒸汽漂流經(jīng)過絲網(wǎng)，這樣就沒有液滴的碰擊和聚積。19第19頁，共53頁。絲網(wǎng)墊的結(jié)構(gòu)，通常規(guī)定成某種厚度（一般是75到180mm）和某種篩網(wǎng)密度（一般是每立方米160到190kg）。尺寸適宜的絲網(wǎng)除霧器可以脫除99%的10微米和更大些的液滴，但容易堵塞。20第20頁，共53頁。葉板除霧器迫使氣體在平行板內(nèi)為層流，并使流動方向改變。液滴碰擊到板面上就聚積起來，并向下沉降到液體收集處，然后液體按規(guī)定路線進(jìn)入分離器的液體收集段。葉板式除霧器在制造廠制成序列，以保證既是層流，

9、又有某一最小的壓力降。21第21頁，共53頁。拱板除霧器由一系列同心波紋圓筒組成，這樣就增大了液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積。22第22頁，共53頁。 除霧器的作用是把沉降分離不能除去的微小液滴去掉，不能處理攜帶有大量液滴的氣體，更不能代替重力沉降分離段的作用。23第23頁，共53頁。3 過濾分離器 煤層氣首先進(jìn)入進(jìn)料布?xì)馇徊糠?，氣體首先撞擊在支撐濾芯的支撐管（避免氣流直接沖擊濾芯，造成材的提前損壞）上，較大的固液顆粒被初步分離，并在重力作用下沉降到容器底部（定期從排污口排出）。接著氣體從外向里通過聚結(jié)濾芯，固體顆粒被過濾介質(zhì)截留，液體顆粒則因過濾介質(zhì)聚結(jié)功能而在濾芯的內(nèi)表面逐漸聚結(jié)長大。3.1 過

10、濾分離器原理24第24頁，共53頁。 當(dāng)液滴到達(dá)一定尺寸時會因氣流的沖擊作用從內(nèi)表面脫落出來而進(jìn)入濾芯內(nèi)部流道而后進(jìn)入?yún)R流出料腔。在匯流出料腔內(nèi)，較大的液珠依靠重力沉降分離出來，此外，在匯流出料腔。還設(shè)有分離元件，它能有效的捕集液滴，以防止出口液滴的被夾帶，進(jìn)一步提高分離效果。最后潔凈的氣體流出過濾分離器。25第25頁，共53頁。26第26頁，共53頁。3.2 過濾機(jī)理效應(yīng)（纖維濾芯）（1）擴(kuò)散效應(yīng)（2）攔截效應(yīng)（3）慣性效應(yīng)（4）篩效應(yīng)（5）靜電效應(yīng)27第27頁，共53頁。（1）擴(kuò)散效應(yīng) 小于1m的固液顆粒不隨氣流運(yùn)動，而是因氣體分子的撞擊做無規(guī)則運(yùn)動，稱為“布朗擴(kuò)散運(yùn)動”。如果撞在過濾器纖

11、維上就被捕獲。顆粒越小，擴(kuò)散運(yùn)動越劇烈，撞擊纖維的機(jī)會越多，過濾效果越好。28第28頁，共53頁。（2）攔截效應(yīng) 小而輕的固液顆粒隨氣流而運(yùn)動，當(dāng)繞過纖維時，離纖維表面太近的固液顆粒就會被攔截下來。29第29頁，共53頁。（3）慣性效應(yīng) 較大的固液顆粒在氣流中做慣性運(yùn)動，當(dāng)氣流繞過纖維時，慣性大的粒子來不及繞過而直接撞到纖維上。 固液顆粒越大，慣性力越強(qiáng)，撞擊纖維的可能性越大，過濾效果越好。30第30頁，共53頁。（4）篩效應(yīng) 固液顆粒直徑如果大于纖維之間的間隙，就會被攔住。一般來說，固液顆粒直徑越小于纖維間隙，也就是說，篩效應(yīng)很少發(fā)生。31第31頁，共53頁。（5）靜電效應(yīng)顆粒越小，效果越好

12、32第32頁，共53頁。靜電的影響33第33頁，共53頁。采用帶有靜電的化纖濾料，可以提高初始效率；一般上說，濾料的靜電是在生產(chǎn)過程中自然產(chǎn)生的；帶有靜電的化纖濾料無法長期保持靜電，當(dāng)在實(shí)際使用時，靜電會很快消失；采用纖維數(shù)量少、直徑粗的化纖，無法得到與玻纖濾料過濾器同樣的長期的高效率。34第34頁，共53頁。 3.3 過濾器性能指標(biāo)（1）效率（2）阻力（3）使用壽命（4）納污量35第35頁，共53頁。（1）濾料-效率 式中: G1，G2過濾器進(jìn)出口氣流中顆粒的質(zhì)量（mg/h）； N1，N2過濾器進(jìn)出口氣流中顆粒的濃度（mg/m3）； Q通過過濾器的風(fēng)量（m3/h）。過濾效率=95%36第36

13、頁，共53頁。降低穿過濾料的風(fēng)速低（增加所用的濾料面積）增加濾料中細(xì)纖維含量濾料存在靜電（新濾料）提高過濾器對小灰塵粒子效率：37第37頁，共53頁。（2）過濾器阻力過濾器阻力取決于：處理氣量過濾材料（纖維粗細(xì)、數(shù)量、厚度、蓬松度等）過濾器的結(jié)構(gòu)（褶的形狀，迎風(fēng)面結(jié)構(gòu)等）38第38頁，共53頁。濾料阻力（Pm）結(jié)構(gòu)阻力（Pc）39第39頁，共53頁。要想過濾器的阻力低，濾料必須：蓬松度好面積大（穿過濾料的速度低）蓬松度差蓬松度好40第40頁，共53頁。同樣效率的濾料，細(xì)纖維的阻力低。一般來說，效率越高的過濾器阻力也越大。選用優(yōu)質(zhì)濾料（蓬松度、纖維直徑、數(shù)量）“死區(qū)”-濾料無法充分利用41第41

14、頁，共53頁。影響Pc的因素：打折均勻褶形褶密度褶深度42第42頁，共53頁。（3）使用壽命 定義：過濾器積灰，阻力增加，當(dāng)阻力增大到某一規(guī)定終阻力值時，過濾器報(bào)廢。在這之前的使用時間稱為“使用壽命”。使用壽命取決于：新過濾器的初阻力過濾材料（蓬松的濾料能容納更多的灰塵）濾料面積（有效過濾面積）氣體含塵濃度處理氣量43第43頁，共53頁。蓬松的濾料比密實(shí)的濾料能容納的灰塵多，因此使用壽命長濾料中少量的粗纖維就是為了提高蓬松度和強(qiáng)度，增加使用壽命蓬松密實(shí)44第44頁，共53頁。（4）納污量定義：過濾器阻力達(dá)到規(guī)定值時，容納各種雜質(zhì)的量。 隨著固液顆粒越大，對于各種材料的濾芯的納污量都會降低；反之

15、增加。 與化纖濾芯相比，玻璃纖維濾芯的纖維較細(xì)而密，微小的顆粒更容易進(jìn)入濾料內(nèi)部，納污量也更大。45第45頁，共53頁。 目前，煤層氣集輸站過濾分離器采用的纖維型濾芯為聚酯過濾管結(jié)構(gòu)。該纖維濾芯具有除塵效率高、阻力損失小、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于精細(xì)過濾場所。 4 現(xiàn)狀46第46頁，共53頁。47第47頁，共53頁。序號技術(shù)參數(shù)類 別單 位數(shù) 值1設(shè)計(jì)壓力MPa1.22設(shè)計(jì)流量104m3/d17.53設(shè)計(jì)溫度504操作壓力范圍MPa0.05-0.155分離固體粒度m56分離液體粒度m107過濾效率 % 99.58進(jìn)出口管徑DNmm250過濾分離器技術(shù)參數(shù)48第48頁，共53頁。 安裝：為了保證過濾分離器過濾效率，過濾芯在安裝時端面必須壓緊，壓緊力不得小于0.15MPa，端蓋與過濾芯膠墊接觸而平整，不得有凹凸和裂紋。 使用：為確保過濾精度，建議在工作壓差達(dá)到0.05MPa時進(jìn)行清洗或更換。 清洗：當(dāng)過濾分離器達(dá)到濾芯更換壓差時對濾芯進(jìn)行清洗（采用壓力水從內(nèi)向外沖洗），以延長過濾芯使用壽命。 更換：由于清洗只能去掉過濾芯表面塵粒，而在壓差作用下進(jìn)入過濾層的塵粒就無法清除，所以當(dāng)過濾芯清洗12次后需進(jìn)行更換。濾芯的維護(hù)49第49頁，共53頁。 集輸系統(tǒng)未加裝過濾分離器前，由于煤層氣中攜帶大量粉塵，接連出現(xiàn)粉塵堆