汽水分离器介绍.doc

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FLQ20—18/C型汽水分离及计量装置

产品介绍

中国石油天然气第八建设有限公司
二ОО五年八月

一、前言
随着我国稠油开采的不断深入，用常规锅炉（80%蒸汽干度）注蒸汽的方法已不能满足稠油开采新技术日益发展的需要。根据国外最新研究成果显示，稠油后期的高轮次开采注入95%以上干度的蒸汽可有效提高采收率。目前在用的注汽锅炉，由于受其水处理设备技术的限制，其锅炉出口最高额定蒸汽干度为80%，实际运行时仅为75%左右，满足不了稠油蒸汽热力开采，特别是“SAGD”重力泄油蒸汽辅助法的工艺条件。
提高注汽锅炉的蒸汽干度，一种方法是将锅炉给水进行除盐处理，这将大大增加水处理设备的投资费用和运行费用，而且受地面条件所限，很难实现；同时还增加了控制系统运行管理的难度。另一种方法是锅炉及水处理设备基本保持不变，在锅炉出口安装一套汽水分离装置，将汽和水分开，分离出的饱和水其热量通过锅炉给水预热器回收，蒸汽则通过计算机进行流量计量、分配控制管理。本公司研制的FLQ20-18/C汽水分离及计量装置就是采取这种方法，并有效使其分离干度达到99%以上，满足了高干度注汽的工艺技术条件。
二、主要技术参数
1、设计压力18MPa
2、工作压力3-17.2Mpa
3、设计流量≤22.5t/h
4、入口蒸汽干度>70%
5、出口蒸汽干度>95%
6、排水温度<60℃
7、液位控制全自动
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三、基本工作原理和结构
由于两相流体的分离过程相当复杂，往往是靠几种分离作用的综合效应来实现的。我们是采取旋风分离方法，综合了离心分离、重力分离及膜式分离作用来进行汽水分离的。首先由锅炉出口来的具有很大动能的汽水混合物沿切线方向引入旋风分离器的筒体，使其由直线运动转变为旋转运动，形成离心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋风筒中螺旋上升,形成汽柱,而水则抛向筒壁并旋转下降,在筒内形成抛物面，还有少量水滴被汽流带入旋风筒中部的汽空间，这些水滴在随汽流螺旋上升的过程中，逐渐被推向壁面，当蒸汽通过旋风筒上部的百叶窗波形板顶帽时，又靠膜式分离使蒸汽进一步被分离，水则由下部经环形缝中的导流叶片平稳地导入水空间，为防止水流旋转而引起水位偏斜，在筒体底部安装一十字形挡板以消除筒内水流的旋转运动。为进一步将蒸汽中的细小水滴分离出来，在蒸汽出口又安装水平式百叶窗波形板分离器，经设置在汽、水空间的引出管道连续不断的将汽、水引出，最后达到将汽、水分离的目的。
汽水分离系统能否稳定运行的关键配件是液位调节阀及双色液位计，为使其整体性能稳定可靠，我们选用了高性能的进口费希尔液位调节阀及国内先进的高新技术产品——B69－32－CF型磁浮液位计。
液位控制系统采用单回路比例调节满足液位的调节质量。调节过程是：首先由一次表（差压变送器）将分离器内液位转换成标准的电信号4--20mmA，数学表达式：Io=4+Hx/H（20-4）送入调节器与给定信号进行比较，通过调节器的比例运算后，对应一个输出信号给调节阀，使阀处在某一个开度的位置上。当液位（Hx）发生变化时调节器又对应一个输出信号给调节阀，使阀处在另一个开度的位置上，流量的大小随着调节阀的阀位不同，最终达到自动保持液位的稳定。液位的变化通过液位计和二次仪表（调节器）直接和间接进行观查。
我们选用的B69-32-CF型磁浮液位计是根据“阿基米德”原理研制的，即浮子排开液体的重量等于浮子的重量，使装有永久磁钢的浮子在被测介质中，并随液位的变化而上下移动。浮子内磁钢所在的位置（即液位的实际位置）通过磁力耦合系统被传递到显示器的转子上，液位上升时转子显示绿色，液位下降时转子显示红色，根据转子的红绿位置从标尺上读出液位的具体数值。
蒸汽计量监测系统是通过计算机由中央管理级、现场控制级及通信网络构成的两级集中监控系统。现场控制级设置触摸屏显示器，可进行现场调节操作，同时现场传感器测量的标准信号通过A/D转换变为数字信号，实现对现场实时监控，经RS485总线进入计算机，达到人机界面友好，能够满足各种管理功能的需要。中央管理级选用工业控制计算机，确保工作的可靠性和抗干扰性，管理级负责整个系统监测任务，可定时巡检、存储系统的运行参数；分析运行工况，发现异常情况进行报警；打印系统的运行报表及统计报表，便于用户进行蒸汽计量管理；以曲线、图像的方式显示现场的运行工况，直观、生动。
现场级对现场模拟量进行监测
可根据用户需要，测量总流量和各分路流量，目前我们是设置一个总流量，四个分流量共五个蒸汽计量流量计。为了保证测量精度，我们在蒸汽流量计算中，采取了如下补偿措施：
1）对蒸汽密度进行了温度、压力的补偿计算，并且在补偿算法上采用了比通常采用的查表法精度更高的多项式曲