一种地热水气液固三相分离器及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地热水三相分离装置，特别涉及一种地热水气液固三相分离器及方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展，人民的生活水平逐渐提高，煤炭、石油等常规能源日益紧缺，并引发了一系列的环境问题，促使人类开始了对新能源的开发利用。地热作为一种清洁的绿色能源，具有易于开采、便于应用及无环境污染等优点。但是，地热水中含有天然气的情况比较多，尤其在油气田区域较为常见，是地热开发利用的主要安全隐患，全国范围内已发生了多起安全事故。因此，研宄一种针对地热水气液固三相分离装置尤为重要。
[0003]现有三相分离技术多种多样，基本原理包括重力沉降、折流分离、离心力分离、丝网分离、超滤分离、填料分离等。但大多应用于油气集输领域，针对含气地热水的三相分离尚没有研发出高效、可靠的装置。
[0004]若油气集输领域的三相分离器应用于地热水系统，会存在以下缺陷:1、以油品性质进行设计的三相分离器应用于地热水系统，分离效果无法保证；2、设备体积大，占地面积大，增加投资；3、设备维修困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种地热水气液固三相分离器及方法，以便减少设备占地面积、降低工程投资。
[0006]本发明提到的一种地热水气液固三相分离器:包括上壳体、下壳体、旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，所述的上壳体和下壳体活动连接，上壳体的顶部设有排气管，上壳体的中部设有液滴捕捉网，所述的下壳体内腔安装旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，旋流除砂机构与气液流道分隔桶配合，气液流道分隔桶的底部设有导流圈，所述的气液流道分隔桶的下方设有撞击分淋机构，撞击分淋机构包括上分淋孔板和下分淋孔板，下分淋孔板的下方设有由上分淋水收集盘、下分淋水收集盘、上气体分离伞、下气体分离伞组成的分离伞机构，在下壳体的下端侧部设有出水管，最底部设有排污管；所述的旋流除砂机构的底部设有旋流内排砂管，且旋流内排砂管通过连接旋流外排砂管引出下壳体外。
[0007]上述的旋流除砂机构包括旋流外进水管、旋流内进水管、旋流圆柱段、溢流管、旋流圆锥段、旋流内排砂管、泥沙收集管、旋流外排砂管，且旋流圆柱段通过第一固定支柱与气液流道分隔桶焊接固定，旋流圆柱段下侧的旋流圆锥段通过第二固定支柱与气液流道分隔桶焊接固定，旋流圆锥段下端连接旋流内排砂管，旋流内排砂管的中段设有容积增大的泥沙收集管，且旋流内排砂管的下端与旋流外排砂管活动连接。
[0008]上述的撞击分淋机构的上分淋孔板中心与旋流圆锥段配合，上分淋孔板的外侧连接上挡液圈，并通过第五固定支柱与第二导轨及卡槽配合；下分淋孔板的中心与旋流圆锥段配合，下分淋孔板的外侧连接下挡液圈，并通过第六固定支柱与第二导轨及卡槽配合。
[0009]上述的分离伞机构的上分淋水收集盘的中心与旋流内排砂管配合，下分淋水收集盘的中心与旋流内排砂管配合，且下分淋水收集盘位于上分淋水收集盘的下方；所述的上分淋水收集盘和下分淋水收集盘之间设有上气体分离伞，在下分淋水收集盘的下方设有下气体分离伞。
[0010]上述的上分淋水收集盘通过纵向的第七固定支柱连接到上气体分离伞，且第七固定支柱通过横向的第九固定支柱与第二导轨及卡槽配合。
[0011]上述的下分淋水收集盘通过纵向的第八固定支柱连接到下气体分离伞，且第八固定支柱通过横向的第十固定支柱与第二导轨及卡槽配合。
[0012]上述的旋流圆柱段的顶部内腔设有溢流管。
[0013]上述的液滴捕捉网的底部通过第四固定支柱支撑，且第四固定支柱的外侧与第一导轨及卡槽配合。
[0014]上述的旋流外进水管连接到下壳体内腔的旋流内进水管，且旋流内进水管连接到旋流圆柱段的切线方向。
[0015]本发明提到的一种地热水气液固三相分离器的使用方法，包括以下步骤:
含气、泥沙的地热水从旋流外进水口、旋流内进水口切线进入旋流除砂机构内，通过旋流圆柱段和旋流圆锥段进行液固分离，泥沙通过旋流内排砂管、旋流外排砂管排出；
含气水通过溢流管溢出旋流除砂机构，在气液流道分隔桶内侧自由下落至撞击分淋机构上，发生碰撞、分淋，增大暴露表面积，造成紊流状态，使气体与液体分离；经过分淋后的液体形成细小水柱继续下落至分淋水收集盘，收集后的液体通过收集盘中心与旋流内排砂管的间隙下落至下方的分离伞机构进行进一步的气液分离，最终分离后的液体从三相分离器下部经出水管排出；
在撞击分淋机构和分离伞机构中分离的游离气体通过气液流道分隔桶外壁向上流动，经过液滴捕捉网和排气管排出三相分离器，排气处理方式由现场确定及配备，气体安全处理。
[0016]本发明的有益效果是:含气、泥沙的地热水进入本发明装置内的旋流除砂机构进行液固分离；液固分离后的水由溢流管溢出旋流除砂机构，沿气液流道分隔机构内侧自由下落至撞击分淋机构，进行气液分离；气液分离后的液体继续自由下落至分离伞机构，进一步进行气液分离；气液固三相分离后的液体通过装置底部出水管排出，分离出的泥沙固体通过装置底部的排砂管排出，分离出的气体通过装置顶部的排气管排出；本发明将旋流除砂、撞击分淋、分离伞三种分离工艺集成于本装置，结构紧凑，减少设备占地面积；采用的撞击分淋机构、分离伞机构可多级布置，增加分离效果；另外，本发明装置巧妙运用导轨卡槽设计，装置内芯可整体抽出，方便制造及检修。
【附图说明】
[0017]附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的A-A剖视图；
附图3是本发明的旋流除砂装置的结构示意图；
附图4是本发明的旋流除砂装置的俯视图； 附图5是本发明的撞击分淋机构的俯视图；
附图6是气液流道分隔桶的结构示意图；
附图7是第二导轨及卡槽的结构示意图；
附图8是分离伞机构的结构示意图；
上图中:旋流外进水管1、旋流内进水管2、旋流圆柱段3、溢流管4、旋流圆锥段5、旋流内排砂管6、泥沙收集管7、旋流外排砂管8、第一固定支柱9、气液流道分隔桶10、第二固定支柱11、导流圈12、第三固定支柱13、液滴捕捉网14、第四固定支柱15、第一导轨及卡槽16、上壳体17、上下壳体连接法兰18、排气管19、下壳体20、上分淋孔板21、下分淋孔板22、上挡液圈23、下挡液圈24、第五固定支柱25、第六固定支柱26、上分淋水收集盘27、下分淋水收集盘28、上气体分离伞29、下气体分离伞30、第七固定支柱31、第八固定支柱32、第九固定支柱33、第十固定支柱34、第^ 固定支柱35、第十二固定支柱36、第二导轨及卡槽37、出水管38、排污管39、装置安装底脚40、吊耳41。
【具体实施方式】
[0018]本发明提到的一种地热水气液固三相分离器，参照附图1、2和6，包括上壳体17、下壳体20、旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，所述的上壳体17和下壳体20活动连接，上壳体17的顶部设有排气管19，上壳体17的中部设有液滴捕捉网14，所述的下壳体20内腔安装旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，旋流除砂机构与气液流道分隔桶10配合，气液流道分隔桶10的底部设有导流圈12，所述的气液流道分隔桶10的下方设有撞击分淋机构，撞击分淋机构包括上分淋孔板21和下分淋孔板22，下分淋孔板22的下方设有由上分淋水收集盘27、下分淋水收集盘28、上气体分离伞29、下气体分离伞30组成的分离伞机构，在下壳体20的下端侧部设有出水管38，最底部设有排污管39 ;所述的旋流除砂机构的底部设有旋流内排砂管6，且旋流内排砂管6通过连接旋流外排砂管8引出下壳体20外。
[0019]参照附图3-4，本发明的旋流除砂机构包括旋流外进水管1、旋流内进水管2、旋流圆柱段3、溢流管4、旋流圆锥段5、旋流内排砂管6、泥沙收集管7、旋流外排砂管8，且旋流圆柱段3通过第一固定支柱9与气液流道分隔桶10焊接固定，旋流圆柱段3下侧的旋流圆锥段5通过第二固定支柱11与气液流道分隔桶10焊接固定，旋流圆锥段5下端连接旋流内排砂管6，旋流内排砂管6的中段设有容积增大的泥沙收集管7，且旋流内排砂管6的下端与旋流外排砂管8活动连接，具体是旋流内排砂管6的下端通过法兰与旋流外排砂管8连接，旋流外排砂管8设在下壳体的外部。
[0020]参照附图5，撞击分淋机构的上分淋孔板21中心与旋流圆锥段5配合，上分淋孔板21的外侧连接上挡液圈23，并通过第五固定支柱25与第二导轨及卡槽37配合；下分淋孔板22的中心与旋流圆锥段5配合，