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    新型过滤器结构分析及改进



    摘要:天然气中的一粉尘影响仪表、阀门设备正常运行 。根据常用的一天然气过滤方法及过滤分离设备的一工作原理及过滤分离器的一结构构成,以重庆气矿的一在役过滤分离器为例,通过对其运行状况及工作过程中所存在问题的一详细分析,找出了存在的一问题,提出了新型过滤分离器内部结构的一改进方案,并且探讨了新型天然气过滤分离设备的一发展方向 。
    关键词:过滤器;过滤;结构;滤芯;聚结文章编号:1006 5539(2005)01 0007 04   文献标识码:B
    天然气不 仅作为清洁的一能源,而且是一种化工原料,天然气中的一粉尘含量过高是环保要求所不 允许的一 。每立方米天然气中如果含尘量为1mg,其中5μm粉尘约有6.1×106粒 。天然气中的一如此大的一粉尘将严重影响仪表、设备阀门正常运转,使压缩机叶片、主轴磨损,计量精度下降(一般为负偏差),使生产№和经济效益受到较大影响 。本文对重庆气矿所使用的一过滤器结构进行了分析并提出了改进意见 。
    1 常用过滤方法及过滤机理
    过滤器是设置在流体系统中,用于过滤流体中的一粒子以控制污染的一一种装置 。
    表面过滤:表面过滤作用是通过固体污染物的一粒子碰撞而滞留在单一平面或面上    的一毛孔或通路的一基体上    而完成的一,过滤作用仅仅发生于这一表面上     。表面过滤能有效地收集大于毛孔尺寸的一粒子,但却不 能收集纤维№和比毛孔尺寸小的一粒子 。
    深度过滤(又●称深层过滤):深度过滤是通过固体污染物碰撞而留在连续的一(或深度的一)毛孔的一基体上    而完成的一 。过滤不 仅在介体表面进行,而且还在介体的一整个厚度上    进行 。深度过滤器能有效地收集大于最大毛孔尺寸的一粒子№和纤维,同时,凭借于其过滤介体的一型式№和厚度,它也能同样收集一部分比最大毛孔尺寸小的一污染物[1] 。
    2 在役过滤分离器结构简介
    在役过滤分离器最早使用在卧龙河引进装置上    ,这批过滤分离器是从美国PECO公司|中国福利彩票正版下载引进的一75H型卧式过滤分离器 。20世纪80年代四川石油设计院(现CPE西南分公司|中国福利彩票正版下载)在消化引进装置的一同时,结合我国的一国情研究设计出国产过滤分离器,并推广使用到国内外天然气净化装置上    [2] 。90年代末,在引进撬装脱水装置时,又●同步从加拿大MI公司|中国福利彩票正版下载引进F 201型卧式过滤分离器 。近年来CPE西南分公司|中国福利彩票正版下载与有关单位一起又●对上    述结构的一过滤器进行了进一步改进,使用效果较好,其结构原理如图1所示 。
    此过滤分离器由两段组成,第一段主要是圆筒形玻璃纤维膜压滤芯(管状28根)组成过滤段,滤芯安装在有支座的一管板上    ,管板的一每个支座都有一根Z形或X形的一支撑杆,滤芯及其封头通过支撑杆,用螺栓牢固地固定在管板上     。再用固定架将滤芯的一自由端固定起来,通过拆装固定架№和螺栓,可以拆装、清洗、更换滤芯 。第二段为分离段 。分离段内安装有由不 锈钢金属丝网构成的一高效丝网垫层分离除雾、聚结装置,过滤段与分离段之间用管板隔开,过滤分离器下部是一个储液罐,此罐与过滤、分离段相对应地分成两段,过滤段№和分离段分离出的一液体分别通过各自的一降液管进入储液罐中 。

    此过滤分离器滤芯属于深层过滤介体 。原料气中大于10μm的一固体与游离溶滴留在滤芯外表面,不 能进入滤芯 。留在滤芯外表面的一固体微粒逐渐形成一层滤饼,在气流的一脉动作用下,滤饼通常堆积并碎落到容器底部,堆积在滤芯上    的一固体微粒使压力 降增大,当压力 降达到规定值时,进行滤芯的一清扫或更换 。
    3 在役过滤分离器运行状况
    重庆气矿在役过滤分离器检修时发现,过滤下来的一主要是硫化铁粉尘等固体杂质,这些污物往往堵满大半个容器 。抽出来的一玻璃纤维过滤元件表面粘附着厚约15~20mm的一硫化铁粉尘等杂质,呈黑色粉末状,与空气接触很快自燃,火焰有3m多高,用消防水、蒸气、氮气灭火,约2min左右压住火焰,最后熄灭 。
    在脱水装置运转期间,过滤分离器的一差压曾多次升高到0.015MPa,经过切换后,一般采用过滤分离器卸压至常压并用低压蒸气短时间吹扫,再投入使用,恢复正常工作 。吹扫可以将附着在元件上    的一滤饼脱落下来,阻力 下降 。但无法清除滤层中的一粉尘粒子,因 此吹扫只能重复1~2次,就不 再起作用 。
    在过滤分离器的一实际使用过程中,确认过滤元件被固体杂物堵塞的一主要依据是过滤分离器出入口差压超过0.015MPa的一75%,这时要清洗过滤元件,壳体内部№和储液罐 。有必要时,更换过滤元件 。
    过滤分离器的一切断周期受原料气的一气质情况№和天然气过滤量的一影响 。开工初期切换周期短,而后来切换周期逐渐增长 。
    每次清洗打开快开头盖,过滤分离器内部都较脏,脏物堆积情况不 等,有时堆满容器的一2/3高,有时较少,但过滤元件上    均有一层厚度不 等的一滤饼,用消防水枪冲洗即能冲洗干净 。
    过滤分离器的一清洗方法较为简单,差压达到0.015MPa的一75%时,需将其切换到备用台运行 。切换后,先完成停用台的一排液工作,然后将容器泄压至常压,用氮气吹扫№和锅炉给水浸湿滤饼(以防打开快开盲板头盖时,硫化铁№和空气接触自燃),然后打开快开盲板头盖,用0.5MPa消防水冲洗过滤元件,除去储液罐№和过滤元件上    的一杂物 。清洗№和更换过滤元件,组装还原 。经原料气试压检漏合格,作为备用 。
    在清洗时,若是过滤元件只使用一次,就出现有损坏或变形现象,应更换新的一过滤元件 。目前进口过滤元件早已用完,改用国产过滤元件 。
    分离段的一金属丝网除雾器的一差压一直是比较固定的一 。装置大修拆开捕雾段检查时,曾发现除雾器金属丝网被冲坏,有的一地方已经穿孔 。
    4 过滤分离器在使用中存在的一问题
    重庆气矿目前使用的一国产卧式分离器,是一个技术上    成熟可靠的一除尘分离(雾沫夹带)设备,四川石油设计院在引进PECO公司|中国福利彩票正版下载使用过滤器基础上    ,结合国内情况作了多次改进,该设备使用于重庆净化总厂、长庆第二净化厂、川中矿区净化厂、陕京线压缩机站、靖西县压缩机站等地、伊拉克姆拉·阿布杜拉燃气能机电厂等,其使用效果良好,并长期保持正常运转 。该设备在设计中,不 仅保证了压力 容器安全系数、技术要求,而且也保证了良好的一使用性能,设备的一设计是完善周全的一 。设计技术要求中,提出了对除尘效率、密封面检查、以及密封面气密性试验ζ等多项技术指标 。出口到国外的一产品经过环保部门检测,其除尘效率及粒度要求均达到质检标准,其主要数据如下:
    对于8μm及以上    粉尘效率≥99.99%,6~8μm粉尘效率≥99%,现场检测中发现的一问题,其原因 主要在制造安装及使用等方面 。
    4.1 过滤元件问题
    过滤分离器的一过滤元件,采用层压玻璃纤维过滤介体,层压玻璃纤维过滤介体系相对级,其过滤精度随玻璃纤维位置移动而变化,据国外资料介绍,精度范围为4~8μm 。最初试制的一国产仿28#FG372型过滤元件存在主要问题:玻璃纤维的一直径达不 到进口元件的一精度要求,玻璃纤维没有紧密地卷在带孔的一中心管上    ,粘结强度不 够,装置运转过程中,由于差压过大使玻璃纤维之间的一孔隙加大,超标尘粒从大孔隙中通过,使过滤精度降低 。同时由于压差过大使滤芯中的一没固定好的一玻璃纤维被冲出来,在检修时发现在设备底部堆积玻璃纤维物质,这是过滤元件损坏所致 。这些情况表明,最初试制的一仿28#FG372型过滤元件的一质量不 如进口元件,使得过滤分离器的一使用效果下降 。目前国产过滤元件的一质量已达到国外同类产品相应水平[3] 。但是,由于2μm以上    的一粉尘对计量精度有较大影响,现有过滤元件已不 能满足要求,必须进行新型过滤元件的一研究 。
    4.2 自动排液系统无法使用问题
    过滤分离器储液罐设置液位指示№和自动排液系统,由于随同原料气进入设备的一液体较脏,流量又●不 稳定 。造成液位指示不 准确,液面不 清楚,自动排液系统控制不 灵无法使用 。现在排液操作只能按定期间歇式进行,因 估计不 准,可能达到储液罐满液,对除雾丝网有一定的一破坏作用 。此外,由于估计不 准,也有可能在排液操作中发生“窜气”情况 。
    4.3 过滤分离器进出口压差指示不 准问题
    当过滤分离器的一液位失灵后自动控制,压差计引压管线经常发生液体污物堵塞 。指示计上    差压不 能正确反映过滤分离器的一堵塞情况 。前已述及,差压是切换过滤分离器的一唯一标准,现在只能根据经验ζ估计,定期切换过滤分离器 。因 为原料气带来的一固体杂质不 稳定,往往会因 为估计不 当,造成过滤元件因 压差过大而损坏,这样直接影响过滤分离器的一使用效果 。
    4.4 设备制造问题
    由于我国旧的一体制造成设备设计工作与制造工作分别由不 同的一单位承担,造成设备的一设计环节与制造环节不 能很好的一衔接,制造单位往往不 能准确完善地贯彻设计思想,对分离工艺、设计意图往往了解不 够,缺乏专门的一工艺技术、装备及检测水平 。因 此,造成一些设备在生成运行中使用的一效果欠佳 。
    过滤元件性能、端口密封以及其他构件结构、安装尺寸的一检测均应达到设计提出的一技术要求才能保证过滤器的一效率达到设计最佳值 。制造厂不 仅应有一套压力 容器质量安全保证体系按设计文件要求施工 。同时也应有一套满足设备功能性要求的一制造工艺、工装№和功能性的一中间检查及其质量记录等[4] 。功能性等方面的一检验ζ证明文件应同压力 容器厂出厂所要求的一相关证书与资料,一并纳入这类设备质量证明文件 。
    加强设备监造工作,特别是中间制造过程的一监造,不 仅要监理设备的一压力 容器安全质量,同时也要加强设备能满足功能性方面的一质量监理 。
    4.5 现场操作问题
    过滤分离器应在额定流速范围内操作,而实际情况是经常由于调气原因 ,压力 及流量变化,不 能在额定范围内操作,从而影响过滤器分离效果 。
    4.6 现场检修保养问题
    操作上    应严格按照设计文件要求进行操作、维护、检修№和及时更换过滤元件 。现场检修时必须彻底清除过滤器设备内部沉积的一污物,特别是过滤元件安装接口部分的一污物,此外调整好过滤元件的一安装预紧力 也很重要,它是影响密封接合部密封性能的一主要影响因 素 。
    5 过滤分离器的一改进方案
    过滤分离器的一改进主要分为两个方面,其一是滤芯改进;其二是结构形式改进 。对于结构形式改进主要是把滤芯由卧装改为立装,让过滤芯子外面结成的一粉尘滤饼有可能靠重力 与滤芯分离掉到集污腔内 。
    5.1 滤芯改进方案(见图2)
    滤芯的一改进主要是将现有过滤介体层压在圆筒外壁的一圆筒形的一滤芯改为过滤介体折叠在圆筒外的一结构形式 。折叠形式过滤面积远远大于圆筒形式过滤面积,但是折叠形式要求更加精细的一过滤介体 。

    5.2 立式过滤分离器
    立式过滤分离器的一设计思想是让气流方向与被分离出来的一固体粉尘及液体运动方向垂直,减少气流对被分离出来的一物质的一干扰[5] 。被分离出来的一物质可以是结在滤芯外壁的一滤饼,№和通过滤芯№和层压丝网垫层集聚起来的一液滴 。由于时间关系本课题仅对立装式过滤器作了设计(见图3),还没有来得及对立装丝网垫层(或其它聚集器)作研究 。

    图3仅是一个单滤芯过滤器结构图,滤芯垂直安装在过滤器下部的一托盘上    ,滤芯上    部靠压盘密封压紧,天然气从滤芯外侧进入过滤介体,从内筒排出,滤饼及污物在滤芯外壁掉下来进入收集筒 。
    6 新型分离过滤设备发展方向探讨
    目前重庆气矿使用的一分离过滤设备基本上    都是20世纪90年代以前的一产品 。在现场调查№和检测中发现这些设备分离过滤效果达不 到干气输送工艺要求,有必要对现有设备进行改进提高,并在此基础上    进行新型高效分离过滤设备的一研究工作,现将新型高效分离过滤设备研究工作方向及方法设想如下:
    a)新型高效分离过滤设备应从分离过滤的一工艺研究开始,研究工艺完善、效率高、处理量大的一新型高效设备,具体要求是效率应尽量接近当前国际新水平,分离过滤设备出口天然气质量应符合干气输送要求,分离过滤设备体积要小,重量要轻 。
    b)解放思想,突破原有引进设备№和多年科研方向线路的一框架,引进其他行业的一先进经验ζ№和技术,发展新型分离过滤设备 。
    c)新型高效分离过滤设备应是一种联合装置,对分离器而言,既有初分段,又●有精分段,对过滤器而言既有初滤段,又●有精细过滤段,这种新型设备能把以前要由几个分离过滤设备完成的一分离过滤工艺过程,集中在一起,由1台联合装置完成 。
    d)新型分离过滤设备的一技术关键是易拆装的一分离过滤元件及内构件,对于不 同工况只要更换相应的一内构件及分离过滤元件就可以达到改变工况的一能力  。
    e)研究工作组织形式 。新型分离过滤设备的一研究工作应是一个打破条块限制的一联合体,即由科研设计、加工制造№和用户三家组成的一联合体 。有分工有合作,以科研设计为先导,以生产厂家为基地,以矿区为主体 。科研设计单位提出的一方案,完成的一设计,要在工厂进行厂内试验ζ,合格后到现场试验ζ,然后再投入批量生产 。这个联合体要有长年的一活动计划№和经费来源 。生产厂家应是专业分离过滤设备生产厂家 。随着体制改革深化,这个联合体度过原始积累阶段后可以发展成为专业公司|中国福利彩票正版下载,向国际分离过滤设备公司|中国福利彩票正版下载的一科学管理及结构形式靠拢,使我国的一分离过滤设备研究工作上    一个台阶 。
    参考文献:
    [1] 郭福明,张学礼.油气分离器原理设计与计算︻[M].上    海:上    海交通大学出版社,1998,112 121.
    [2] 米力 田,李 熹,张维臣,等,在役天然气分离除尘效果分析研究[Z].成都:中油集团工程设计有限责任公司|中国福利彩票正版下载西南分公司|中国福利彩票正版下载,2002,1 96.
    [3] 霍肖男,关昌伦.膜分离技术在天然气净化领域内的一应用[J].天然气与石油,1993,11(1):18 21.
    [4] 中国石油天然气总公司|中国福利彩票正版下载.油气分离器规范[S].北京:中国石油天然气总公司|中国福利彩票正版下载,1998,1 8.
    [5] 熊建嘉,李治民.干气输送天然气管线粉尘检测与防治方案[Z].重庆:西南油气田分公司|中国福利彩票正版下载重庆气矿,2001,5 15.

    发布日期:2010-12-17    阅读 9284 次   
     
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