專利名稱：一種油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及利用密閉容器對蒸汽進行汽水分離的裝置，具體為一種與油田熱采注汽鍋爐配套使用的球形汽水分離器。
背景技術：
工程中普遍采用的汽水分離裝置是鍋爐汽包，常用于發(fā)電廠大型鍋爐，大都采用柱形臥式結構，內部排列多組旋風式分離器。這種汽水分離裝置主要與大型鍋爐配合使用，所產生的蒸汽干度較低，不適合油田注汽鍋爐的工況。在油田注采流程中，為獲得高干度的蒸汽，一般采用立式圓柱形汽水分離器和球形汽水分離器。立式圓柱形汽水分離器制造工藝雖較簡單，但所獲得的蒸汽干度僅可達到93%，且使用時由于蒸汽高速流動與殼體發(fā)生共振，使現場噪音很大。球形汽水分離器，以ZL200420030444. I號中國專利為例，是在一球形殼體內安裝多個旋風分離器作為一級汽水分離裝置，旋風分離器通過兩個蒸汽入口與 殼體外的蒸汽管線相接，在分離器上部蒸汽出口處設置波形板分離器作為二級汽水分離裝置，該汽水分離器還設有與殼體相接的液位控制裝置和蒸汽取樣裝置等部件。該球形汽水分離器可將蒸汽干度提高到95%以上，滿足油田熱采注汽要求，同時較好地解決了分離器的噪聲問題。但該球形汽水分離器尚存有缺陷一是殼體為一個焊接而成的封閉球體，沒有設置可供操作人員出入的孔道，對球體內部件無法進行維修和更換，也難以對高壓容器進行定期運行監(jiān)檢，同時因球內各部件參數固定，當流入的蒸汽流量較小時可能引起蒸汽分離質量的波動。二是該球形分離器未考慮容器內蒸汽和水體對設備的腐蝕及對蒸汽干度的影響，沒有相應的應對措施。
發(fā)明內容本實用新型的目的是克服上述現有技術的缺陷而提供一種油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器。該分離器在保證其蒸汽干度不變(即95%以上)的情況下，可使操作人員能隨時進入分離器內進行維修和更換部件，并可減輕分離器內蒸汽和水體對設備的腐蝕及對蒸汽干度的影響。為實現上述目的，本實用新型提供的油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，包括球形殼體；安裝在該殼體內的旋風分離器；安裝在在分離器上部蒸汽出口下方的波形板分離器；與殼體相接的液位控制裝置和蒸汽取樣裝置；其特征在于在殼體的上部開有人員出入孔，該出入孔有內蓋和外蓋，內蓋和外蓋通過固定螺栓連接，內蓋與殼體間有密封件；在出入孔周邊的殼體上有加固焊接塊。所述汽水分離器還設有加藥裝置，該加藥裝置包括中和劑加藥罐、絮凝劑加藥罐和緩蝕劑加藥罐；三個加藥罐分別通過帶有加藥調節(jié)閥的加藥管線與加藥分配器)相接；加藥分配器通過帶有加藥控制閥的加藥入口管線與加藥混合箱體相接；加藥混合箱體)通過加藥出口管線、加藥泵和加藥管與所述球形殼體相接。在所述旋風分離器和波形板分離器之間設有勻汽孔板。[0007]在汽水分離器內的水面下安裝有一組消沫機構，該機構由一個水平放置的孔板和一組放射狀豎立布置的孔板組成。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是I、通過分離器殼體上開設的人員出入孔，操作人員可根據設備情況隨時進入分離器內，對部件進行檢查、維修和更換，滿足國家《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》相關要求。2、汽水分離器內的各種部件均可采用可拆卸組裝的快裝結構，通過出入孔可對其進行組裝、拆卸和定期檢查。3、利用加藥裝置可向汽水分離器中加入酸堿度中和劑、絮凝劑和緩蝕劑，減緩設備和外接管線的腐蝕，防止水體產生大量泡沫導致蒸汽干度下降。

圖I為本實用新型實施例的結構示意圖；圖2為圖I中加藥裝置的結構圖；圖3為圖I中蒸汽取樣裝置的結構圖；圖4為圖I中人員出入孔的結構圖。圖中1-球形殼體，2-人員出入孔，3-旋風分離器，4-托斗，5-波形板分離器，6、7、27_蒸汽管線，8-上引壓管，9-下引壓管，10-排水管，11-差壓變送器，12-電動調節(jié)閥，13-加藥裝置，14-蒸汽出口管線，15-安全閥，16、17、18、19_控制閥，20-蒸汽取樣裝置，21-排污口，22-加藥管，23-壓力表，24-勻汽孔板，25-消沫機構，26-取樣管，28-加藥泵，29-中和劑加藥罐，30-絮凝劑加藥罐，31-緩蝕劑加藥罐，32,33,34-加藥管線，35、36、37-加藥調節(jié)閥，38-分配器，39-取樣調節(jié)閥，40-加藥入口管線，41-加藥混合箱體，42-加藥出口管線，43-取樣調節(jié)閥，44-取樣排出管，45-取樣器，46-內蓋，47-固定螺絲，48-外蓋，49-加固焊接塊，50-密封件。
具體實施方式
以下結合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步說明。結合圖I至圖5，本球形汽水分離器的外殼I為一個厚壁鋼制殼體，由兩個半圓形的球形封閉焊接而成，殼體的外觀尺寸和厚度根據所分離蒸汽的溫度和壓力參數，按照國家關于蒸汽鍋爐鍋筒或壓力容器的相關標準進行設計、校核及制造。在該殼體I的上部開設一個人員出入孔2，其尺寸需保證人員的出入和便于分離器內所有部件的安裝、拆卸、檢查和更換?？紤]到開孔將導致殼體強度和剛度的局部減弱和孔的密封，根據蒸汽鍋爐或壓力容器的相關標準，該出入孔采用內啟式結構，并對孔周圍的殼體進行補強。具體結構如圖5所示，在出入孔上設內蓋46和外蓋48，內蓋和外蓋通過固定螺栓47連接，其中內蓋與殼體間有密封件50 ;在出入孔周邊的殼體上增設加固焊接塊49。在分離器內部安裝旋風分離器3，其數量為二至四個，將其按數量平均分成兩組，分別通過兩個彼此分立的蒸汽入口與外部蒸汽管線相接。蒸汽管線設三條，其中蒸汽管線6和7分別與兩臺注汽鍋爐相接；蒸汽管線27分成兩支，分別與蒸汽管線6和7匯合后與蒸汽入口相接；各蒸汽管線上均設有控制閥。關閉蒸汽管線27兩分支的控制閥18和19，由兩臺注汽鍋爐通過蒸汽管線6和7分別為分離器提供蒸汽，其流量分配可分別通過控制閥16和17進行調節(jié)。關閉蒸汽管線6和7的控制閥，同時開啟蒸汽管線27兩分支的控制閥18和19，可用單臺注汽鍋爐通過蒸汽管線27為分離器提供蒸汽。旋風分離器的尺寸按照JB/T9618-1999《工業(yè)鍋爐鍋筒內部裝置設計準則》及其它有關國家標準計算和設計，考慮到人員通過出入孔的要求，可采用分塊安裝的結構形式。為防止底部排水夾帶的蒸汽進入水體，在分離器底部加裝托斗4。為進一步提高蒸汽的干度，在蒸汽出口下方安裝一組波形板分離器5作為二次分離元件，該分離器由多塊組成，可快速拆裝。為防止蒸汽過快流動將小水滴帶出蒸汽出 口管線14，在旋風分離器3和波形板分離器5之間，加裝一層可拆裝的勻汽孔板24。為防止由于含鹽量高和水體擾動在液面上產生泡沫，在分離器內的水面下安裝一組消沫機構25，該機構由一個水平放置的水下孔板和一組放射狀豎立布置的孔板(圖中未顯示)組成。為使汽水分離器內的液位在正常范圍內保持穩(wěn)定，以保證旋風分離器的正常工作，該汽水分離器設有液位控制裝置。該裝置包括一個差壓變送器11，差壓變送器11高壓側和低壓側分別通過上引壓管8和下引壓管9與汽水分離器的殼體相接；差壓變送器11與一個安裝在排水管線10上的電動調節(jié)閥12實現聯動。差壓變送器通過對差壓信號的監(jiān)控，適時測定汽水分離器中的液位，當液位超過上限時，通過電動調節(jié)閥12使排水流量加大；當液位低于下限時，通過電動調節(jié)閥12使排水流量減小，使液位在一個正常范圍內保持穩(wěn)定。由于球體不同高度時，相同的液位差對應不同的體積流量，電動調節(jié)閥的開度根據液位信號通過PID算法計算確定。液位控制裝置用差壓法進行球形容器內液位的檢測，以解決由于高溫、高壓蒸汽帶來的難以準確測量的問題。在球形殼體投入運行前將上、下引壓管內充滿水。同時忽略差壓變送器高、低側引壓管內冷凝水的溫差，根據流體靜力學原理，差壓變送器測量的液位差壓為AP=p IHlg- P 2hg式中，AP—差壓變送器差壓值(kPa) ； P I—變送器高壓側引壓管內的冷凝水密度(kg/m3) ；H1—分離器高、低側引壓管的中心距離(m) ；p2——分離器內飽和水密度(kg/m3) ；h-飽和水液位(m)。液位檢測采用可編程序控制器(PLC)作為控制器，將水和飽和水的熱力學數據設置在PLC的數據庫中，調用PLC的線性插值指令APR，根據檢測到的分離器壓力值，計算出冷凝水和飽和水的密度，代入上述公式計算出經壓力補償后分離器內飽和水液位，通過飽和水液位的PID調節(jié)可實現分離器的高效運行。加藥裝置13如圖2所示，包括中和劑加藥罐29、絮凝劑加藥罐30和緩蝕劑加藥罐31 ;三個加藥罐分別通過加藥管線32、33、34與加藥分配器38相接，加藥管線32、33、34分別帶有加藥調節(jié)閥35、36、37 ;加藥分配器通過帶有加藥控制閥39的加藥入口管線40與加藥混合箱體41相接；加藥混合箱體41通過加藥出口管線42、高壓柱塞式加藥泵28和加藥管22與所述球形殼體I相接。設備運行時，通過加藥裝置向分離器中加入酸堿度中和劑和絮凝劑，其中酸堿度中和劑可將PH值為2-4的酸性高干度蒸汽及水體調節(jié)為中性，減輕對設備及蒸汽管線的腐蝕；絮凝劑可使高含鹽量的水體中的鹽發(fā)生絮凝沉淀，防止出現大量泡沫，使輸出蒸汽干度下降。設備停運后向分離器中加入緩蝕劑，以降低含有多種正、負離子的水體對分離器殼體和內部部件的腐蝕。在汽水分離器蒸汽出口管線14上安裝取樣管26。 取樣管與蒸汽取樣裝置20連接，蒸汽取樣裝置由取樣器45、取樣排出管44和取樣調節(jié)閥43構成。通過取樣裝置可對蒸汽出口干度進行取樣分析。在汽水分離器殼體頂部安裝安全閥15和壓力表23。在殼體最低點安裝排污口 21。
權利要求1.一種油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，包括球形殼體(I);安裝在該殼體內的旋風分離器(3);安裝在分離器上部蒸汽出口下方的波形板分離器(5);與殼體相接的液位控制裝置(8、9、11)和蒸汽取樣裝置(20);其特征在于在殼體(I)的上部開有人員出入孔(2)，該出入孔有內蓋(46)和外蓋(48)，內蓋和外蓋通過固定螺栓(47)連接，內蓋與殼體間有密封件(50 );在出入孔周邊的殼體上有加固焊接塊(49 )。
2.根據權利要求I所述的油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，其特征在于設有加藥裝置(13);該加藥裝置包括中和劑加藥罐(29)、絮凝劑加藥罐(30)和緩蝕劑加藥罐(31);三個加藥罐分別通過帶有加藥調節(jié)閥(35、36、37)的加藥管線(32、33、34)與加藥分配器(38)相接；加藥分配器通過帶有加藥控制閥(39)的加藥入口管線(40)與加藥混合箱體(41)相接；加藥混合箱體通過加藥出口管線(42 )、加藥泵(28 )和加藥管(22 )與所述球形殼體(I)相接。
3.根據權利要求I或2所述的油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，其特征在于在旋風分離器(3)和波形板分離器(5)之間設有勻汽孔板(24)。
4.根據權利要求I或2所述的油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，其特征在于在汽水分離器內的水面下安裝有一組消沫機構(25)，該機構由一個水平放置的孔板和一組放射狀豎立布置的孔板組成。
5.根據權利要求3所述的油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，其特征在于在汽水分離器內的水面下安裝有一組消沫機構(25)，該機構由一個水平放置的孔板和一組放射狀豎立布置的孔板組成。
專利摘要一種油田熱采注汽鍋爐用球形汽水分離器，包括球形殼體、旋風分離器、波形板分離器、液位控制裝置和蒸汽取樣裝置；其特點是在殼體的上部開有人員出入孔；設有加藥裝置；在旋風分離器和波形板分離器之間設有勻汽孔板；在汽水分離器內的水面下安裝有消沫機構。該球形汽水分離器的優(yōu)點是，操作人員可根據設備情況隨時通過人員出入孔進入汽水分離器內對部件進行檢查、維修和更換；分離器內的各種部件可采用可拆卸組裝的快裝結構；利用加藥裝置可向分離器中加入酸堿度中和劑、絮凝劑和緩蝕劑，減緩設備和管線的腐蝕及防止水體產生大量泡沫導致蒸汽干度下降。
文檔編號F16T1/00GK202580591SQ201220117580
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權日2012年3月26日
發(fā)明者孫興革, 張義順, 董曉強, 李德元, 王通, 彭兵 申請人:沈陽工業(yè)大學通益科技有限公司