专利名称：一种油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及利用密闭容器对蒸汽进行汽水分离的装置，具体为一种与油田热采注汽锅炉配套使用的球形汽水分离器。
背景技术：
工程中普遍采用的汽水分离装置是锅炉汽包，常用于发电厂大型锅炉，大都采用柱形卧式结构，内部排列多组旋风式分离器。这种汽水分离装置主要与大型锅炉配合使用，所产生的蒸汽干度较低，不适合油田注汽锅炉的工况。在油田注采流程中，为获得高干度的蒸汽，一般采用立式圆柱形汽水分离器和球形汽水分离器。立式圆柱形汽水分离器制造工艺虽较简单，但所获得的蒸汽干度仅可达到93%，且使用时由于蒸汽高速流动与壳体发生共振，使现场噪音很大。球形汽水分离器，以ZL200420030444. I号中国专利为例，是在一球形壳体内安装多个旋风分离器作为一级汽水分离装置，旋风分离器通过两个蒸汽入口与 壳体外的蒸汽管线相接，在分离器上部蒸汽出口处设置波形板分离器作为二级汽水分离装置，该汽水分离器还设有与壳体相接的液位控制装置和蒸汽取样装置等部件。该球形汽水分离器可将蒸汽干度提高到95%以上，满足油田热采注汽要求，同时较好地解决了分离器的噪声问题。但该球形汽水分离器尚存有缺陷一是壳体为一个焊接而成的封闭球体，没有设置可供操作人员出入的孔道，对球体内部件无法进行维修和更换，也难以对高压容器进行定期运行监检，同时因球内各部件参数固定，当流入的蒸汽流量较小时可能引起蒸汽分离质量的波动。二是该球形分离器未考虑容器内蒸汽和水体对设备的腐蚀及对蒸汽干度的影响，没有相应的应对措施。
发明内容本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷而提供一种油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器。该分离器在保证其蒸汽干度不变(即95%以上)的情况下，可使操作人员能随时进入分离器内进行维修和更换部件，并可减轻分离器内蒸汽和水体对设备的腐蚀及对蒸汽干度的影响。为实现上述目的，本实用新型提供的油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，包括球形壳体；安装在该壳体内的旋风分离器；安装在在分离器上部蒸汽出口下方的波形板分离器；与壳体相接的液位控制装置和蒸汽取样装置；其特征在于在壳体的上部开有人员出入孔，该出入孔有内盖和外盖，内盖和外盖通过固定螺栓连接，内盖与壳体间有密封件；在出入孔周边的壳体上有加固焊接块。所述汽水分离器还设有加药装置，该加药装置包括中和剂加药罐、絮凝剂加药罐和缓蚀剂加药罐；三个加药罐分别通过带有加药调节阀的加药管线与加药分配器)相接；加药分配器通过带有加药控制阀的加药入口管线与加药混合箱体相接；加药混合箱体)通过加药出口管线、加药泵和加药管与所述球形壳体相接。在所述旋风分离器和波形板分离器之间设有匀汽孔板。[0007]在汽水分离器内的水面下安装有一组消沫机构，该机构由一个水平放置的孔板和一组放射状竖立布置的孔板组成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是I、通过分离器壳体上开设的人员出入孔，操作人员可根据设备情况随时进入分离器内，对部件进行检查、维修和更换，满足国家《蒸汽锅炉安全监察规程》相关要求。2、汽水分离器内的各种部件均可采用可拆卸组装的快装结构，通过出入孔可对其进行组装、拆卸和定期检查。3、利用加药装置可向汽水分离器中加入酸碱度中和剂、絮凝剂和缓蚀剂，减缓设备和外接管线的腐蚀，防止水体产生大量泡沫导致蒸汽干度下降。
图I为本实用新型实施例的结构示意图；图2为图I中加药装置的结构图；图3为图I中蒸汽取样装置的结构图；图4为图I中人员出入孔的结构图。图中1-球形壳体，2-人员出入孔，3-旋风分离器，4-托斗，5-波形板分离器，6、7、27_蒸汽管线，8-上引压管，9-下引压管，10-排水管，11-差压变送器，12-电动调节阀，13-加药装置，14-蒸汽出口管线，15-安全阀，16、17、18、19_控制阀，20-蒸汽取样装置，21-排污口，22-加药管，23-压力表，24-匀汽孔板，25-消沫机构，26-取样管，28-加药泵，29-中和剂加药罐，30-絮凝剂加药罐，31-缓蚀剂加药罐，32,33,34-加药管线，35、36、37-加药调节阀，38-分配器，39-取样调节阀，40-加药入口管线，41-加药混合箱体，42-加药出口管线，43-取样调节阀，44-取样排出管，45-取样器，46-内盖，47-固定螺丝，48-外盖，49-加固焊接块，50-密封件。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步说明。结合图I至图5，本球形汽水分离器的外壳I为一个厚壁钢制壳体，由两个半圆形的球形封闭焊接而成，壳体的外观尺寸和厚度根据所分离蒸汽的温度和压力参数，按照国家关于蒸汽锅炉锅筒或压力容器的相关标准进行设计、校核及制造。在该壳体I的上部开设一个人员出入孔2，其尺寸需保证人员的出入和便于分离器内所有部件的安装、拆卸、检查和更换。考虑到开孔将导致壳体强度和刚度的局部减弱和孔的密封，根据蒸汽锅炉或压力容器的相关标准，该出入孔采用内启式结构，并对孔周围的壳体进行补强。具体结构如图5所示，在出入孔上设内盖46和外盖48，内盖和外盖通过固定螺栓47连接，其中内盖与壳体间有密封件50 ;在出入孔周边的壳体上增设加固焊接块49。在分离器内部安装旋风分离器3，其数量为二至四个，将其按数量平均分成两组，分别通过两个彼此分立的蒸汽入口与外部蒸汽管线相接。蒸汽管线设三条，其中蒸汽管线6和7分别与两台注汽锅炉相接；蒸汽管线27分成两支，分别与蒸汽管线6和7汇合后与蒸汽入口相接；各蒸汽管线上均设有控制阀。关闭蒸汽管线27两分支的控制阀18和19，由两台注汽锅炉通过蒸汽管线6和7分别为分离器提供蒸汽，其流量分配可分别通过控制阀16和17进行调节。关闭蒸汽管线6和7的控制阀，同时开启蒸汽管线27两分支的控制阀18和19，可用单台注汽锅炉通过蒸汽管线27为分离器提供蒸汽。旋风分离器的尺寸按照JB/T9618-1999《工业锅炉锅筒内部装置设计准则》及其它有关国家标准计算和设计，考虑到人员通过出入孔的要求，可采用分块安装的结构形式。为防止底部排水夹带的蒸汽进入水体，在分离器底部加装托斗4。为进一步提高蒸汽的干度，在蒸汽出口下方安装一组波形板分离器5作为二次分离元件，该分离器由多块组成，可快速拆装。为防止蒸汽过快流动将小水滴带出蒸汽出 口管线14，在旋风分离器3和波形板分离器5之间，加装一层可拆装的匀汽孔板24。为防止由于含盐量高和水体扰动在液面上产生泡沫，在分离器内的水面下安装一组消沫机构25，该机构由一个水平放置的水下孔板和一组放射状竖立布置的孔板(图中未显示)组成。为使汽水分离器内的液位在正常范围内保持稳定，以保证旋风分离器的正常工作，该汽水分离器设有液位控制装置。该装置包括一个差压变送器11，差压变送器11高压侧和低压侧分别通过上引压管8和下引压管9与汽水分离器的壳体相接；差压变送器11与一个安装在排水管线10上的电动调节阀12实现联动。差压变送器通过对差压信号的监控，适时测定汽水分离器中的液位，当液位超过上限时，通过电动调节阀12使排水流量加大；当液位低于下限时，通过电动调节阀12使排水流量减小，使液位在一个正常范围内保持稳定。由于球体不同高度时，相同的液位差对应不同的体积流量，电动调节阀的开度根据液位信号通过PID算法计算确定。液位控制装置用差压法进行球形容器内液位的检测，以解决由于高温、高压蒸汽带来的难以准确测量的问题。在球形壳体投入运行前将上、下引压管内充满水。同时忽略差压变送器高、低侧引压管内冷凝水的温差，根据流体静力学原理，差压变送器测量的液位差压为AP=p IHlg- P 2hg式中，AP—差压变送器差压值(kPa) ； P I—变送器高压侧引压管内的冷凝水密度(kg/m3) ；H1—分离器高、低侧引压管的中心距离(m) ；p2——分离器内饱和水密度(kg/m3) ；h-饱和水液位(m)。液位检测采用可编程序控制器(PLC)作为控制器，将水和饱和水的热力学数据设置在PLC的数据库中，调用PLC的线性插值指令APR，根据检测到的分离器压力值，计算出冷凝水和饱和水的密度，代入上述公式计算出经压力补偿后分离器内饱和水液位，通过饱和水液位的PID调节可实现分离器的高效运行。加药装置13如图2所示，包括中和剂加药罐29、絮凝剂加药罐30和缓蚀剂加药罐31 ;三个加药罐分别通过加药管线32、33、34与加药分配器38相接，加药管线32、33、34分别带有加药调节阀35、36、37 ;加药分配器通过带有加药控制阀39的加药入口管线40与加药混合箱体41相接；加药混合箱体41通过加药出口管线42、高压柱塞式加药泵28和加药管22与所述球形壳体I相接。设备运行时，通过加药装置向分离器中加入酸碱度中和剂和絮凝剂，其中酸碱度中和剂可将PH值为2-4的酸性高干度蒸汽及水体调节为中性，减轻对设备及蒸汽管线的腐蚀；絮凝剂可使高含盐量的水体中的盐发生絮凝沉淀，防止出现大量泡沫，使输出蒸汽干度下降。设备停运后向分离器中加入缓蚀剂，以降低含有多种正、负离子的水体对分离器壳体和内部部件的腐蚀。在汽水分离器蒸汽出口管线14上安装取样管26。 取样管与蒸汽取样装置20连接，蒸汽取样装置由取样器45、取样排出管44和取样调节阀43构成。通过取样装置可对蒸汽出口干度进行取样分析。在汽水分离器壳体顶部安装安全阀15和压力表23。在壳体最低点安装排污口 21。
权利要求1.一种油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，包括球形壳体(I);安装在该壳体内的旋风分离器(3);安装在分离器上部蒸汽出口下方的波形板分离器(5);与壳体相接的液位控制装置(8、9、11)和蒸汽取样装置(20);其特征在于在壳体(I)的上部开有人员出入孔(2)，该出入孔有内盖(46)和外盖(48)，内盖和外盖通过固定螺栓(47)连接，内盖与壳体间有密封件(50 );在出入孔周边的壳体上有加固焊接块(49 )。
2.根据权利要求I所述的油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，其特征在于设有加药装置(13);该加药装置包括中和剂加药罐(29)、絮凝剂加药罐(30)和缓蚀剂加药罐(31);三个加药罐分别通过带有加药调节阀(35、36、37)的加药管线(32、33、34)与加药分配器(38)相接；加药分配器通过带有加药控制阀(39)的加药入口管线(40)与加药混合箱体(41)相接；加药混合箱体通过加药出口管线(42 )、加药泵(28 )和加药管(22 )与所述球形壳体(I)相接。
3.根据权利要求I或2所述的油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，其特征在于在旋风分离器(3)和波形板分离器(5)之间设有匀汽孔板(24)。
4.根据权利要求I或2所述的油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，其特征在于在汽水分离器内的水面下安装有一组消沫机构(25)，该机构由一个水平放置的孔板和一组放射状竖立布置的孔板组成。
5.根据权利要求3所述的油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，其特征在于在汽水分离器内的水面下安装有一组消沫机构(25)，该机构由一个水平放置的孔板和一组放射状竖立布置的孔板组成。
专利摘要一种油田热采注汽锅炉用球形汽水分离器，包括球形壳体、旋风分离器、波形板分离器、液位控制装置和蒸汽取样装置；其特点是在壳体的上部开有人员出入孔；设有加药装置；在旋风分离器和波形板分离器之间设有匀汽孔板；在汽水分离器内的水面下安装有消沫机构。该球形汽水分离器的优点是，操作人员可根据设备情况随时通过人员出入孔进入汽水分离器内对部件进行检查、维修和更换；分离器内的各种部件可采用可拆卸组装的快装结构；利用加药装置可向分离器中加入酸碱度中和剂、絮凝剂和缓蚀剂，减缓设备和管线的腐蚀及防止水体产生大量泡沫导致蒸汽干度下降。
文档编号F16T1/00GK202580591SQ201220117580
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者孙兴革, 张义顺, 董晓强, 李德元, 王通, 彭兵 申请人:沈阳工业大学通益科技有限公司