长输天然气管道过滤器.pdf

毕思永 长输 天然气管道过滤器 长输天然气管道过滤器 毕恐淼 l中国石油集团渤海石油装备制造有限公司石化设备厂 摘要天然气过滤器是输气管道站场必需的设备，用来过滤输送介质，其设计和制造质量对安全生产至关重要。主 要 由壳体、快开盲板、过滤组件、积液槽等内外部件组成 其中过滤组件 包 括滤芯、滤芯座、压盖、隔板等，核心部件是 滤芯。中国石油集团渤海石油装备制造有限公 司石化设备厂研发的天然气过滤器， 组件中分布有多个滤芯，过滤组件设计 和布置合理，保证 了过滤效率，粉尘和液滴的过滤效率分别超过9 9 ％和 9 8 ％，滤芯更换方便快捷。过滤器的设计制造严格 按照压力容器的相关法规标准执行， 确保安全 ， 过滤器起始压降不大0 ． 0 0 3 5 MP a o 该成果现已成功应用于国内数十条 个 输气管道站场，产品各项性能指标均达至 4 或超过用户要求 ，市场前景良好。 关罐 天煞气管道逆藤器原理结枸 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j i s s n ． 1 0 0 2 - 3 0 2 x 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 1 2 l 一 从地层中开采出来的天然气往往含有沙粒和其他 固体杂质 如铁锈等 ，以及水 、水蒸气 、硫化物和二 氧化碳等有害物质 。沙 、铁等尘粒随气流在输送管道 中运动 ，磨损压缩机 、管道和仪表的部件 ，导致其损 伤 、破坏，有时还会聚在某些部位 ，影响输气正常运 行 ；混入的水如果聚集在管道低洼处，就会减少管道 输气截面，增加输气阻力 ，而且还会在管道内壁形成 一 层水膜 ，遇酸性气体 H ， s 、c o ． 等 形成酸性水溶 液，对管内壁造成腐蚀 ，导致管道被破坏 ；混入水在 一 定温度和压力条件下还能与天然气 的某些组分生成 冰雪状水合物，造成管道冰堵。因此 ，过滤掉进入输 送管道天然气 中的固体杂质及其他有害物质，是确保 输气管道安全运行的一项重要任务。 天然气输送系统中的液体和固体杂质主要来 自三 方面 一是采气时从井下带出的凝析油 、凝析水 、岩 屑粉尘；二是管道施工时留在管道内的脏物 污物 和 焊渣；三是管道内及相关设备 、仪表的腐蚀产物⋯。 通常 ，在集气站、压气站 、配气站 、调压计量站 等处设有分离器 、除尘器和过滤器，脱出各类 固 液 体杂质。天然气管道过滤器一般用于去除小于 5 u m的 固体颗粒和液滴 ，选用 的聚酯纤维滤芯寿命长 ，具有 较高的过滤效率 ，现已广泛应用于国内各天然气输气 项 目，效果 良好 。 1 过滤器结构特点及工作原理 1 ． 1 结构 天然气管道过滤器主要 由壳体、快开盲板 、过滤 组件、积液槽等内外部件组成 ，一般采用卧式结构 图 1 。过滤组件 由滤芯 、滤芯座、压盖、隔板等部件组 成 ，通过过滤组件的隔板 ，将壳体分为过滤室和排气 室 ，其核心部件是滤芯 ，按一定的排列方式固定在隔 板滤芯座上 ，滤芯定期更换 ，以保证其过滤效率。 1． 2 工作原 理 含尘 液滴 天然气由进气 口进入过滤室内，通 中国石油天然气集团公司2 0 1 2年 自主创新重要产品。 基金项 目中国石油天然气集团公司科研项 目 “ 管道工程项 目技术集成研究” 编号油气 0 8 0 5 0 1 o 获奖情况“ 西气东输工程 用X7 0 板卷 、螺旋埋弧焊管、涂敷作业线及涂料的研制与应用”2 0 0 4年获 国家科学技术进步 二等 奖。 获专利情况 “ 钢管补焊辅助装置” 专利号Z L 2 0 0 7 2 0 1 0 1 9 8 3 ． 3 、“ 一种螺旋焊管成型辊角度显示仪” 专利号Z L 2 0 1 0 2 0 5 7 9 5 8 7 ． 3 、“ 螺旋缝埋弧焊管管端清渣机” 专利号Z L 2 0 1 1 2 0 1 9 8 1 4 3 ． X获国家实用新型专利。 第一作者简介毕思永，1 9 7 3 年生，毕业于天津职业大学，工程师，主要从事压力容器制造施工技术及质量管理工作。E ma i l b s y l 9 7 3 1 2 6 ． c o rn 2 0 1 4年第 1 期 石油科技论坛5 5 压 力 表 口 口 排 污 口液 位 计 口 液 位 计 E l排 污 15 图 1 天然气管道过滤器的结构 过滤芯过滤层时产生筛分 、惯性 、黏附、扩散、静电 等作用而被捕集 ，净化后的气体从滤芯内出来 ，经排 气室的出气 口排出，被捕集的液滴 、固体颗粒在重力 作用下进入积液槽 中，当液位计显示积液已满时开启 排污阀 ，经排污 口排出。 1 ． 3 设计特点 该过滤器 的过滤组件包括隔板 、滤芯座 、拉杆 、 滤芯 、压盖 、花板等部件 图2 ，隔板与过滤器简体 相焊接，将过滤器简体分为过滤室和排气室，滤芯座 焊于隔板上，通过拉杆、螺栓将其余部件组合一体。组 件中分布有多个滤芯 ，滤芯数量根据用户提供的天然 气操作的温度 、压力 、流量及天然气的物理参数通过 工艺计算得出。滤芯采用环形排列 ，这种排列方式可 使进入过滤室内的气体均匀分布 ，保证介质有 良好的 流动性 ；同时 ，为方便更换和维修滤芯 ，合理确定过 滤原件的结构位置 ，滤芯固定花板到快开盲板问的距 离一般不超过 2 0 0 m m。 滤芯选用聚酯纤维为滤料 ，具有高效 、环保 、使 用后可分解等特点 ，适用于天然气 、油 田气 、煤气等 气体过滤 ， 过滤精度高， 一般固体粉尘可达 0 ． 5 6 g m，液 滴可达到 0 ． 3 p m。滤芯属于易耗品，一般在设计工况 下 ，使用寿命不小于 1 4个月。 为了便于过滤组件的更换 ，过滤器一般设计为快 开盲板的结构型式，可实现过滤器的安全快速开启。快 开盲板带有安全 自锁系统和压力报警系统 ，在有残压的 花 板 图2过滤器的过滤组件 情况下无法开启，可防止误操作。采用的复合 自紧密封 结构 ，性能可靠且维护方便 ，开启和关闭无需任何特殊 工具 ，由一人操作，可在 1 m i n内完成快开盲板的开启。 1 ． 4 安全附件 为确保过滤器 的安全使用 ，过滤器设置 了压力 表 、差压计 、液位计等安全附件的接 口，压力表 、差 压计 、液位计均可设置远传功能，将信号接入站内，可 对过滤器的运行情况进行实时监控。 当差压计显示过滤室和排气室压差过大时 ，说明 海 3f 曼 论坛 2 0 _、 4年等 、强 g ％ _ 一 稳 冁 ％ 毕思永 长输天然气 管道过滤器 过滤器滤芯堵塞严重 ，有大量的颗粒聚集 ，应及时更 换滤芯 ；液位计可随时观测积液槽内液位高度 ，当显 示充满时，开启排污阀及时排放积液；压力表监测过 滤器内部实时压力 ，避免因操作压力波动造成事故。 1 ． 5技术参数指标 1 过 滤效率 。 粉尘 1 p m， 9 9 ％；≤3 p m， 9 9 ． 1 ％；≤5 p ro， 9 9 ． 9 ％。 液滴 l p m， 9 8 ％；≤3 p m， 9 8 ． 6 ％；≤5 p ro， 9 9 ． 0 ％。 2 过滤器起始压降≤0 ． 0 0 3 5 MP a 。 2 制造要求 天然气过滤器属于压力容器 ，随着天然气输送压 力的升高 ，一般过滤器的设计压力为 1 0 MP a 以上，制 造要求较高 ，除严格按 G B 1 5 0 压力容器 标准制造 检验外 ，制造过程还应注意 以下几点 一 是快开盲板 的组焊 。快开盲板与简体焊接连 接 ，组对过程中应严格控制简体的圆度和组对间隙； 焊接采用焊条电弧焊时 ，对称施焊 ，防止出现变形而 影响快开盲板的密封性能。 二是过滤组件 的组焊 。过滤组件 包含较 多的滤 芯，每个滤芯的滤芯座均需与隔板焊接 ，与隔板焊接 时采用刚性固定措施和合理的焊接顺序以降低焊接变 形 ；并在组焊完成后，进行试装滤芯，确保滤芯与隔 板垂直安装 ，使压盖能够压紧滤芯 ，保证其密封性。 三是清理。过滤器制造完成后应对其 内部进行清 理 ，确保内部清洁 、干燥 。 3 现场应用情况 自2 0 0 9年起，天然气过滤器在西气东输二线 、三 线工程 、韩一渭一西煤层气管道工程 、长呼输气管道 复线工程 、中卫一贵阳联络线 、宁夏石化外输 、石空 一 兰州原油管道工程 、永唐秦输气管道等多个工程项 目上数十个站场成功应用超过 3 0 0余台，产品的各项 性能指标均达到或超过用户要求。 4结论 1 管道过滤器是天然气输送过程中不可缺少的 除尘设备 ，其过滤效率是衡量产品性能的重要指标 ， 合理的设计 和布置过滤组件 ，可保证产品的过滤效 率 ，同时可方便快捷地更换滤芯。 2用户提供的天然气操作 的温度 、压力 、流量 及天然气的物理参数是设计过滤器的基础数据 ，数据 的准确性将直接影响设计成果和过滤器的过滤效果。 3过滤器的设计制造应严格按照压力容器 的相 关法规标准执行 ，确保过滤器的使用安全。 【 参考文献 】 ⋯ 美 气体7 -Y - 和供应 者协会 编． 气体h ． Z - 工程数据 手 J il l [ M] ． 宋允林， 等译． 北京 石油工业出版社， 1 9 9 2 ． 收稿 日期2 0 1 4 1 0 1 2 F i l t e r o f Lo n g Di s t a n c e Na t u r a l Ga s P i p e l i n e Bi Si y o n g P e t r o c h e mi c a l Eq u i p me n t P l a n t o f CNP C B o h a i P e t r o l e u m Eq u i p me n t Ma n u f a c t u r i n g Co ． L t d ． Abs t r a c t Na t u r a l g a s fil t e r i S t he e s s e n t i a l e q u i p me n t a t the s t ati o n s o f g a s t r a ns mi s s i o n p i p e l i n e s ． wh i c h i S us e d f o r fi l t r a t i o n o f t r a n s m i t t e d me d i u m． I t s d e s i g n a n d q u a l i t y h o l d the k e y t o wo r k s a f e t y ． I t i s c o mpo s e d o f s h e l l b o d y， f a s t o p e n i n g b l i n d ， fil t e r a s s e mb l y a n d s u mp ． Th e a s s e mbl y i n c l u d e s fil ter i n g e l e me n t 。 fil ter h o l d e r ． g l a n d a n d b a m e ． Th e c o r e p a r t i s fi l ter i n g e l e me n t ． Th e a s s e mb l yo fn a t u r a l g a s fil t e r ， d e v e l o p e db yP e t r o c he mi c a l Eq u i p me n t Pl an t o f CNP C Bo h a i P e tro l e u m Eq u i p me n t M a n u f a c t u rin g Co ． Lt d． i S d i s t r i b u t e d wi t h a n umb e r o f fil t e rin g e l e me n t s ． Th e a s s e mb l y i s we l l d e s i g n e d a n d d e pl o y e d t o e n s u r e fil t e r i n g e ffic i e n c y． T he e ffi c i e n c y f o r fil t r a t i o n o f d u s t a n d d r i p s u r pa s s e s 9 9 p e r c e n t a n d 9 8 p e r c e n t r e s p e c t i v e l y． Fi l t e rin g e l e me n t i s a l s o e a s y t o b e r e p l a c e d． Th e fil t e r i S d e s i gn e d a n d ma n u f a c t ur e d i n s t r i c t l y a c c o r d a n c e wi t h t h e r e l a t e d l a ws a n d r e g ul a t i o n s c o n c e r n i n g p r e s s u r e c o n t a i n e r ． e n s u ring wo rk s a f e t y a n d k e e p i n g the i n i t i a l p r e s s u r e d r o p o f fil t e r n o mo r e tha n 0 ． 0 0 3 5 M Pa ． Th i s r e s u l t h a s b e e n p u t i n t o a p p l i c a t i o n a t t h e s t a t i o ns o f d o z e ns o f d o me s t i c g a s p i p e l i n e s ． W i t h a l l the f u n c t i o n a l t a r g e t s me e t i n g a n d o u t p a c i n g the req u i r e me n t s o f c u s t o me r s ， thi s p r o d u c t s h o ws a p r o mi s i n g ma r k e t p r o s p e c t ． Ke y wo r d s n a t u r a l g a s ， pi pe l i n e ， fi l t e r ， p r i n c i p l e ， s t r u c t ure 2 0 1 4年第 1 期 石油科技 论坛5 7