过滤分离器培训课件.ppt

1、 从气井中开采出来的煤层气，常带有一部分液体（水）从气井中开采出来的煤层气，常带有一部分液体（水）和固体杂质（如岩屑粉尘、管线腐蚀）等。这些杂质不仅和固体杂质（如岩屑粉尘、管线腐蚀）等。这些杂质不仅腐蚀管道、设备、仪表，而且还可以堵塞阀门管线、损害腐蚀管道、设备、仪表，而且还可以堵塞阀门管线、损害设备影响正常生产。因此，从井场来的流体必须在集气站设备影响正常生产。因此，从井场来的流体必须在集气站进行脱除机械杂质和处理，然后才能进入输气干线。另外，进行脱除机械杂质和处理，然后才能进入输气干线。另外，煤层气在经过集输管道到达末站，由于管线内腐蚀等原因，煤层气在经过集输管道到达末站，由于管线内腐蚀等

2、原因，不可避免的含有机械杂质，必须进行脱除。不可避免的含有机械杂质，必须进行脱除。1、概述、概述 1.1 煤层气分离的方法煤层气分离的方法 相分离相分离 在一定的压力和温度下，气液混合物将形成一定比在一定的压力和温度下，气液混合物将形成一定比例和组成的液相和气相，即相分离。例和组成的液相和气相，即相分离。 机械分离机械分离 用机械分离的方法把液相（或固相）和气相分开，用机械分离的方法把液相（或固相）和气相分开，称之为机械分离。称之为机械分离。1.2 煤层气分离的基本目的煤层气分离的基本目的 从气流中分离掉液体和固体。从气流中分离掉液体和固体。 1.3 四个操作要求（功能）四个操作要求（功能）

3、气和液的基本气和液的基本“相相”的分离；的分离； 脱除气相中所夹带的液沫（雾状）；脱除气相中所夹带的液沫（雾状）； 脱除液相中所包含的气泡；脱除液相中所包含的气泡； 从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液相，不从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液相，不允许它们彼此有重新夹带掺混的机会。允许它们彼此有重新夹带掺混的机会。 2 重力式两相分离器重力式两相分离器2.1 重力沉降分离原理重力沉降分离原理 重力沉降是分散相液滴在重力作用下，与周围气体发生重力沉降是分散相液滴在重力作用下，与周围气体发生相对运动，并实现分离的过程。相对运动，并实现分离的过程。 液滴的重力沉降速度是指液滴相对于周围流体

4、的沉降液滴的重力沉降速度是指液滴相对于周围流体的沉降运动速度。运动速度。影响重力沉降的因素很多，有颗粒的形状、大影响重力沉降的因素很多，有颗粒的形状、大小、密度、流体的种类、密度、粘度等。小、密度、流体的种类、密度、粘度等。 液滴颗粒的沉降速度液滴颗粒的沉降速度ggLgdW3)(40阻力系数阻力系数 是雷诺数是雷诺数Re的函数的函数)(Re)0ggWdff 2.2 碰撞分离（聚结）原理碰撞分离（聚结）原理 碰撞分离就是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去碰撞分离就是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的液滴除去。的较小的液滴除去。 气液分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。气液分离器中完成

5、碰撞分离作用的部件叫除雾器。 除雾器内气体的通道是曲折的，携带着液雾的气体进除雾器内气体的通道是曲折的，携带着液雾的气体进入除雾器，在其中被迫绕流时，由于液雾的密度比气体大，入除雾器，在其中被迫绕流时，由于液雾的密度比气体大，惯性大，液雾不完全随气流改变运动方向，于是被碰撞到惯性大，液雾不完全随气流改变运动方向，于是被碰撞到经常润湿的结构上被吸附。这些液雾不断被吸附积蓄，沿经常润湿的结构上被吸附。这些液雾不断被吸附积蓄，沿结构垂直面流下。结构垂直面流下。 2.3 动量改变分离原理动量改变分离原理 流体中不同密度的各相有不同的动量。如果两相流流体中不同密度的各相有不同的动量。如果两相流突然改变方

6、向，较大动量的重流体微粒，不能象轻的流体突然改变方向，较大动量的重流体微粒，不能象轻的流体那样迅速转向，所以就要产生分离。流动中的两相分离，那样迅速转向，所以就要产生分离。流动中的两相分离，通常采用动量法，如分离器的进口初级分离部分就是利用通常采用动量法，如分离器的进口初级分离部分就是利用改变动量实现分离的典型例子。改变动量实现分离的典型例子。 2.4 重力式两相分离器的分离过程重力式两相分离器的分离过程图图1 卧式分离器示意图卧式分离器示意图 图图3 双筒分离器示意图双筒分离器示意图 2.5 卧式与立式分离器的比较卧式与立式分离器的比较分离器重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分离器中分离器

7、重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分离器中两者相反，在卧式分离器中两者相互垂直。在卧式分离器两者相反，在卧式分离器中两者相互垂直。在卧式分离器中，液滴更易于从气流中分出，因而卧式分离器适合于处中，液滴更易于从气流中分出，因而卧式分离器适合于处理带液量较大的流体。理带液量较大的流体。在卧式分离器中，气液界面面积较大，集液部分液体中所在卧式分离器中，气液界面面积较大，集液部分液体中所含有的气泡易于上升至气相空间，即所得的液体中含气量含有的气泡易于上升至气相空间，即所得的液体中含气量少。此外，卧式分离器还有单位处理量成本低，易于安装、少。此外，卧式分离器还有单位处理量成本低，易于安装、检查、保养、

8、易于制成撬装式等优点。检查、保养、易于制成撬装式等优点。 立式分离器占地面积小，适合于处理含固体杂质较多的煤立式分离器占地面积小，适合于处理含固体杂质较多的煤层气。卧式分离器处理含固体杂质较多的煤层气时，由于层气。卧式分离器处理含固体杂质较多的煤层气时，由于固相杂质有固相杂质有4560的静止角，故在分离器底部沿长度的静止角，故在分离器底部沿长度方向需设置几个排放口。方向需设置几个排放口。卧式分离器具有较小的液体波动容量。卧式分离器具有较小的液体波动容量。立式分离器也有与生产过程无关的缺点立式分离器也有与生产过程无关的缺点u卸压阀和某些控制器在没有特别的扶梯和平台时，可卸压阀和某些控制器在没有特

9、别的扶梯和平台时，可能是难以操作维修的。能是难以操作维修的。 对于正常的气液分离，特别是出现泡沫或高气液比的对于正常的气液分离，特别是出现泡沫或高气液比的场合，卧式分离器可能是最经济的。在低气场合，卧式分离器可能是最经济的。在低气液液比的场合，比的场合，立式分离器工作得最有效，在非常高的气立式分离器工作得最有效，在非常高的气液液比场合，（比比场合，（比如在从气体中仅仅需要脱除液体雾沫所使用的气体洗涤器）如在从气体中仅仅需要脱除液体雾沫所使用的气体洗涤器）也可以使用立式分离器。也可以使用立式分离器。 2.6 两相分离器的外壳及内部构件两相分离器的外壳及内部构件2.6.1 分离器的外壳分离器的外壳

10、 内部承受压力的容器。内部承受压力的容器。 它是一个圆形筒体，其内径及长度的尺寸，根据气体和它是一个圆形筒体，其内径及长度的尺寸，根据气体和液体的处理量，以及操作压力和温度等参数来设计确定，液体的处理量，以及操作压力和温度等参数来设计确定，两端有通常是椭球形或球形的封头。两端有通常是椭球形或球形的封头。 筒体及封头的壁厚，按压力容器设计的要求及方法设计筒体及封头的壁厚，按压力容器设计的要求及方法设计成有足够的厚度，以承受高的压力。成有足够的厚度，以承受高的压力。 2.6.2 进口转向器进口转向器（1）导流档板）导流档板 球形盘，平板，角铁，锥形物，或球形盘，平板，角铁，锥形物，或者是任何一种能

11、使液流方向和速度者是任何一种能使液流方向和速度快速变化的东西。档板主要是用结快速变化的东西。档板主要是用结构支撑加以固定，以承受冲击动量构支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。载荷。 使用半球形或锥形的装置，其优点使用半球形或锥形的装置，其优点是它比板或角铁所产生的扰动要小是它比板或角铁所产生的扰动要小些，减少再夹带或乳化的问题。些，减少再夹带或乳化的问题。 （2）除沫板）除沫板当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡沫。当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡沫。在进口处加入化学处理剂就可以使泡沫稳定下来。更为有在进口处加入化学处理剂就可以使泡沫稳定下来。更为有效的解决办法是迫使泡沫

12、流经一系列倾斜的平行板片或管效的解决办法是迫使泡沫流经一系列倾斜的平行板片或管束，以便于泡沫聚结。束，以便于泡沫聚结。 液流进入分离器，在动能吸收器的作液流进入分离器，在动能吸收器的作用下，进行了初步分离，初分的气相用下，进行了初步分离，初分的气相处于紊流状态，对液滴的自然重力沉处于紊流状态，对液滴的自然重力沉降不利。降不利。 “整流整流”构件，即在分离器内某一长构件，即在分离器内某一长度范围内设置一系列并有适当间距的度范围内设置一系列并有适当间距的平行薄板，气体通过狭窄的平行间隙平行薄板，气体通过狭窄的平行间隙时，作层状流动，促进气相中液滴的时，作层状流动，促进气相中液滴的重力沉降。重力沉降

13、。（3）气相整流构件）气相整流构件 （4） 雾沫脱除器（除雾器）雾沫脱除器（除雾器）两种最常用的雾沫脱除装置：两种最常用的雾沫脱除装置：丝网垫和叶板丝网垫和叶板。丝网垫丝网垫是由很细的不锈钢丝缠绕成紧密的园柱形填料是由很细的不锈钢丝缠绕成紧密的园柱形填料垫层。液滴碰击到丝网上，聚积起来。丝网的效果很大地垫层。液滴碰击到丝网上，聚积起来。丝网的效果很大地依赖于气体有一个依赖于气体有一个恰当的速度范围恰当的速度范围。如果速度太大，分离。如果速度太大，分离出来的液体将被再夹带到气流中，如果速度较低，烃蒸汽出来的液体将被再夹带到气流中，如果速度较低，烃蒸汽漂流经过丝网，这样就没有液滴的碰击和聚积。漂流

14、经过丝网，这样就没有液滴的碰击和聚积。 丝网垫丝网垫的结构，通常规定成某种厚度（一般是的结构，通常规定成某种厚度（一般是75到到180mm）和某种筛网密度（一般是每立方米和某种筛网密度（一般是每立方米160到到190kg）。尺寸适宜）。尺寸适宜的丝网除雾器可以脱除的丝网除雾器可以脱除99%的的10微米和更大些的液滴，但容微米和更大些的液滴，但容易堵塞。易堵塞。 叶板除雾器叶板除雾器迫使气体在平行板内迫使气体在平行板内为层流，并使流动方向改变。液为层流，并使流动方向改变。液滴碰击到板面上就聚积起来，并滴碰击到板面上就聚积起来，并向下沉降到液体收集处，然后液向下沉降到液体收集处，然后液体按规定路线

15、进入分离器的液体体按规定路线进入分离器的液体收集段。叶板式除雾器在制造厂收集段。叶板式除雾器在制造厂制成序列，以保证既是层流，又制成序列，以保证既是层流，又有某一最小的压力降。有某一最小的压力降。 拱板除雾器拱板除雾器由一系列同心由一系列同心波纹圆筒组成，这样就增波纹圆筒组成，这样就增大了液滴在圆筒表面的聚大了液滴在圆筒表面的聚结面积。结面积。 除雾器的作用是把沉降分离不能除去的微小液滴去掉，除雾器的作用是把沉降分离不能除去的微小液滴去掉，不能处理携带有大量液滴的气体，更不能代替重力沉降分不能处理携带有大量液滴的气体，更不能代替重力沉降分离段的作用。离段的作用。 3 过滤分离器过滤分离器 煤层

16、气首煤层气首先进入进料布气腔部分，气体首先撞击在先进入进料布气腔部分，气体首先撞击在支撑滤芯的支撑管（避免气流直接冲击滤芯，造成材的支撑滤芯的支撑管（避免气流直接冲击滤芯，造成材的提前损坏）上，较大的固液颗粒被初步分离，并在重力提前损坏）上，较大的固液颗粒被初步分离，并在重力作用下沉降到容器底部（定期从排污口排出）。接着气作用下沉降到容器底部（定期从排污口排出）。接着气体从外向里通过聚结滤芯，固体颗粒被过滤介质截留，体从外向里通过聚结滤芯，固体颗粒被过滤介质截留，液体颗粒则因过滤介质聚结功能而在滤芯的内表面逐渐液体颗粒则因过滤介质聚结功能而在滤芯的内表面逐渐聚结长大。聚结长大。3.1 过滤分离

17、器原理过滤分离器原理 当液滴到达一定尺寸时会因气流的冲击作用从内当液滴到达一定尺寸时会因气流的冲击作用从内表面脱落出来而进入滤芯内部流道而后进入汇流出料表面脱落出来而进入滤芯内部流道而后进入汇流出料腔。在汇流出料腔内，较大的液珠依靠重力沉降分离腔。在汇流出料腔内，较大的液珠依靠重力沉降分离出来，此外，在汇流出料腔。还设有分离元件，它能出来，此外，在汇流出料腔。还设有分离元件，它能有效的捕集液滴，以防止出口液滴的被夹带，进一步有效的捕集液滴，以防止出口液滴的被夹带，进一步提高分离效果。最后洁净的气体流出过滤分离器。提高分离效果。最后洁净的气体流出过滤分离器。 3.2 过滤机理效应（纤维滤芯）过滤

18、机理效应（纤维滤芯）（1）扩散效应）扩散效应（2）拦截效应）拦截效应（3）惯性效应）惯性效应（4）筛效应）筛效应（5）静电效应）静电效应 （1）扩散效应）扩散效应 小于小于1m的固液颗粒的固液颗粒不随气流运动，而是因不随气流运动，而是因气体分子的撞击做无规气体分子的撞击做无规则运动，称为则运动，称为“布朗扩布朗扩散运动散运动”。如果撞在过。如果撞在过滤器纤维上就被捕获。滤器纤维上就被捕获。颗粒越小，扩散运动越颗粒越小，扩散运动越剧烈，撞击纤维的机会剧烈，撞击纤维的机会越多，过滤效果越好。越多，过滤效果越好。 （2）拦截效应）拦截效应 小而轻的固液颗粒小而轻的固液颗粒随气流而运动，当绕随气流而运

19、动，当绕过纤维时，离纤维表过纤维时，离纤维表面太近的固液颗粒就面太近的固液颗粒就会被拦截下来会被拦截下来。 （3）惯性效应惯性效应 较大的固液颗粒在气较大的固液颗粒在气流中做惯性运动，当气流流中做惯性运动，当气流绕过纤维时，惯性大的粒绕过纤维时，惯性大的粒子来不及绕过而直接撞到子来不及绕过而直接撞到纤维上。纤维上。 固液颗粒越大，惯性固液颗粒越大，惯性力越强，撞击纤维的可能力越强，撞击纤维的可能性越大，过滤效果越好。性越大，过滤效果越好。 （4）筛效应）筛效应 固液颗粒直径如果固液颗粒直径如果大于纤维之间的间隙，大于纤维之间的间隙，就会被拦住。一般来说，就会被拦住。一般来说，固液颗粒直径越小于

20、纤固液颗粒直径越小于纤维间隙，也就是说，筛维间隙，也就是说，筛效应很少发生。效应很少发生。 （5 5）静电效应）静电效应颗粒越小，效果越好颗粒越小，效果越好 静电的影响静电的影响 采用带有静电的化纤滤料，可以提高初始效率；采用带有静电的化纤滤料，可以提高初始效率； 一般上说，滤料的静电是在生产过程中自然产生的；一般上说，滤料的静电是在生产过程中自然产生的； 带有静电的化纤滤料无法长期保持静电，当在实际使带有静电的化纤滤料无法长期保持静电，当在实际使用时，静电会很快消失；用时，静电会很快消失； 采用纤维数量少、直径粗的化纤，无法得到与玻纤滤采用纤维数量少、直径粗的化纤，无法得到与玻纤滤料过滤器同

21、样的长期的高效率。料过滤器同样的长期的高效率。 3.3 过滤器性能指标过滤器性能指标（1 1）效率）效率（2 2）阻力）阻力（3 3）使用寿命）使用寿命（4 4）纳污量）纳污量 （1）滤料）滤料-效率效率 式中式中: G1，G2过滤器进出口气流中颗粒的质量（过滤器进出口气流中颗粒的质量（mg/h）；）； N1，N2过滤器进出口气流中颗粒的浓度（过滤器进出口气流中颗粒的浓度（mg/m3）；）； Q通过过滤器的风量（通过过滤器的风量（m3/h）。）。过滤效率过滤效率=95% 降低穿过滤料的风速低（增降低穿过滤料的风速低（增加所用的滤料面积）加所用的滤料面积） 增加滤料中细纤维含量增加滤料中细纤维含

22、量 滤料存在静电（新滤料）滤料存在静电（新滤料）提高过滤器对小灰尘粒子效率：提高过滤器对小灰尘粒子效率： （2）过滤器阻力）过滤器阻力过滤器阻力过滤器阻力取决于：取决于： 处理气量处理气量 过滤材料（纤维粗细、数量、厚度、蓬松度等）过滤材料（纤维粗细、数量、厚度、蓬松度等） 过滤器的结构（褶的形状，迎风面结构等）过滤器的结构（褶的形状，迎风面结构等） 滤料阻力（滤料阻力（Pm） 结构阻力（结构阻力（Pc） 要想过滤器的阻力低要想过滤器的阻力低，滤料，滤料必须：必须： 蓬松度好蓬松度好 面积大（穿过滤料的速度低）面积大（穿过滤料的速度低）蓬松度差蓬松度差蓬松度好蓬松度好 同样效率的滤料，细纤维的

23、阻力低。同样效率的滤料，细纤维的阻力低。 一般来说，效率越高的过滤器阻力也越大。一般来说，效率越高的过滤器阻力也越大。 选用优质滤料（蓬松度、纤维直径、数量）选用优质滤料（蓬松度、纤维直径、数量）“死区死区”- -滤料无滤料无法充分利用法充分利用 影响影响Pc的因素：的因素： 打折均匀打折均匀 褶形褶形 褶密度褶密度 褶深度褶深度 （3）使用寿命）使用寿命 定义：过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定义：过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定终阻力值时，过滤器报废。在这之前的使用时间称为定终阻力值时，过滤器报废。在这之前的使用时间称为“使用寿命使用寿命”。使用寿命取决于：使用寿命取决于

24、： 新过滤器的初阻力新过滤器的初阻力 过滤材料（蓬松的滤料能容纳更多的灰尘）过滤材料（蓬松的滤料能容纳更多的灰尘） 滤料面积（有效过滤面积）滤料面积（有效过滤面积） 气体含尘浓度气体含尘浓度 处理气量处理气量 蓬松的滤料比密实的滤料能容纳的灰尘多，因此使用蓬松的滤料比密实的滤料能容纳的灰尘多，因此使用寿命长寿命长 滤料中少量的粗纤维就是为了提高蓬松度和强度，增滤料中少量的粗纤维就是为了提高蓬松度和强度，增加使用寿命加使用寿命蓬松蓬松密实密实 （4）纳污纳污量量定义：过滤器阻力达到规定值时，容纳定义：过滤器阻力达到规定值时，容纳各种杂质各种杂质的量。的量。 随着固液颗粒越大，对于各种材料的滤芯的

25、纳污随着固液颗粒越大，对于各种材料的滤芯的纳污量量都会降低；反之增加。都会降低；反之增加。 与化纤滤芯相比，玻璃纤维滤芯的纤维较细而密，与化纤滤芯相比，玻璃纤维滤芯的纤维较细而密，微小的颗粒更容易进入滤料内部，纳污微小的颗粒更容易进入滤料内部，纳污量也更大量也更大。 目前，煤层气集输站过滤分离器采用的纤维型滤芯目前，煤层气集输站过滤分离器采用的纤维型滤芯为聚酯过滤管结构。该纤维滤芯具有除尘效率高、阻力为聚酯过滤管结构。该纤维滤芯具有除尘效率高、阻力损失小、耐高温、耐腐蚀等优点。特别适用于精细过滤损失小、耐高温、耐腐蚀等优点。特别适用于精细过滤场所。场所。 4 现状现状 序号序号技术参数技术参数

26、类类 别别单单 位位数数 值值1设计压力设计压力MPa1.22设计流量设计流量104m3/d17.53设计温度设计温度504操作压力范围操作压力范围MPa0.05-0.155分离固体粒度分离固体粒度m56分离液体粒度分离液体粒度m107过滤效率过滤效率 % 99.58进出口管径进出口管径DNmm250过滤分离器技术参数过滤分离器技术参数 安装：安装：为了保证过滤分离器过滤效率，过滤芯在安装为了保证过滤分离器过滤效率，过滤芯在安装时端面必须压紧，压紧力不得小于时端面必须压紧，压紧力不得小于0.15MPa，端盖与过滤芯，端盖与过滤芯胶垫接触而平整，不得有凹凸和裂纹。胶垫接触而平整，不得有凹凸和裂纹

27、。 使用：使用：为确保过滤精度，建议在工作压差达到为确保过滤精度，建议在工作压差达到0.05MPa时进行清洗或更换。时进行清洗或更换。 清洗：清洗：当过滤分离器达到滤芯更换压差时对滤芯进行当过滤分离器达到滤芯更换压差时对滤芯进行清洗（采用压力水从内向外冲洗），以延长过滤芯使用寿命。清洗（采用压力水从内向外冲洗），以延长过滤芯使用寿命。 更换：更换：由于清洗只能去掉过滤芯表面尘粒，而在压差由于清洗只能去掉过滤芯表面尘粒，而在压差作用下进入过滤层的尘粒就无法清除，所以当过滤芯清洗作用下进入过滤层的尘粒就无法清除，所以当过滤芯清洗12次后需进行更换。次后需进行更换。滤芯的维护滤芯的维护 集输系统未加

28、装过滤分离器前，由于煤层气中携带集输系统未加装过滤分离器前，由于煤层气中携带大量粉尘，接连出现粉尘堆积锥形滤网、气阀内，并进大量粉尘，接连出现粉尘堆积锥形滤网、气阀内，并进入气缸的情况，频繁造成滤网堵塞、进排气阀片及弹簧入气缸的情况，频繁造成滤网堵塞、进排气阀片及弹簧断裂活塞、活塞环、缸套磨损等故障，可能导致设备事断裂活塞、活塞环、缸套磨损等故障，可能导致设备事故，严重影响煤层气稳定外输，给分公司造成重大的直故，严重影响煤层气稳定外输，给分公司造成重大的直接和间接经济损失。接和间接经济损失。 进气阀进气阀 弹簧弹簧 阀片阀片 活塞活塞 通过运行，过滤分离器存在清洗、更换滤芯工作量通过运行，过滤分离器存在清洗、更换滤芯工作量大，滤芯清洗后过滤效果不佳，需频繁更换滤芯，运行大，滤芯清洗后过滤效果不佳，需频繁更换滤芯，运行费用高等缺点。费用高等缺点。