管道除砂装置原理及结构

发布日期：2024-11-22 15:00:03;浏览次数：0

原理：除砂装置在一小管路流动经过一管径较大管路时，利用流体扩容减速原理，砂子重力沉降沉积，再通过滤筒过滤，从而将砂子过滤出来，保留在滤筒内，然后定期手动清理。

内部结构如下图：

气体流动部位图

由上图可以看出，气体经由进口进入除砂装置，减速扩容，DN65的口径扩径到φ195，管线气体流速减速至原来的九分之一，砂子任然以原来速度进入过滤筒并做水平抛物线运动，砂子在过滤筒末端沉降积累，而气体和液体则通过过滤筒进入下一级管线。

滤筒的过滤直径选择

沉砂装置过滤筒有多种选择，考虑到气井里主要是压裂砂，而压裂砂直径在0.425到0.8mm之间，第一种过滤筒采用1.5毫米不锈钢板卷筒焊接，然后在筒体表面采用线切割办法，在筒体表面切割出

过滤筒表面滤条总计1088个，单个滤条面积是30.6×0.4=12.24mm²,总面积是1088×12.24=13317mm²而DN65管径的流动横截面积只有3318mm2，则总过滤面积是横截面积的13317÷3318=4倍，所以，气体在通过过滤筒时不会产生节流效应。即使过滤筒下部积满到过滤筒一半时，过滤孔仍然是65管横截面积的2倍，所以，过滤筒的沉砂安全容积能达到12升。气体中的液体和砂粒首先沉降在过滤筒底部，液体则在砂粒层渗透到过滤筒外，和气体一同进入下一级管线中。

上图中过滤筒底部积满了砂，但是上半部分仍然能有效过滤

实际生产中的运用及问题

除砂装置在长庆采气四厂作业一区运用，正常使用过程中没有发现管线堵塞的情况，只是在清理沉积砂的过程中，也发现一些问题。

1过滤筒损坏

如图

图中过滤筒焊接及部分过滤条损坏，分析原因如下：

在清砂的过程中操作不当引起过滤筒损坏

在清砂泄压的过程中，高压天然气泄压的过程中，由于没有热量损失的补充，装置温度降低，在一定温度和压力条件下，除砂装置内部产生大量天然气水合物，造成容器内水合物将过滤筒和容器管道充满，如果操作不当，在水合物没有融化时强拉过滤筒出来，就会造成过滤筒薄壁上的除砂条和水合物刮擦，造成过滤筒形变损坏，从图上可以看出和，损坏点基本位于除砂装置出口与过滤筒垂直相交出

间下图

见上图绿色部分

在生产过程中不见砂在装置中产生：

在采气四厂的实际生产过程中，发现过滤筒内就没有过滤砂的情况。此种情况可能是由于砂的直径小于过滤筒的过滤网直径，针对这种情况，我们提供另一种不锈钢多层复合烧结网板制作的过滤筒，该过滤筒由多层不锈钢编制网经特殊工艺复合而成，过滤精度可10到300微米，可使用大气流反吹清扫。强度大大高于不锈钢板材切割的过滤筒，而且其韧性也高于他。

不见砂的原因也可能是以下原因：砂子进入过滤筒后由于过滤筒内是平滑的，砂子在气流的冲击下相互碰撞，大颗粒砂粒逐渐变小，从而透过过滤筒进入下级管路，从而过滤失败。解决此种情况的方法是，我们在不锈钢多层复合烧结网板过滤筒内层，加装一层大孔网板套筒，让进入的砂在网板套筒夹层内，从而让砂子一进入过滤筒就沉降下来，不会产生相互碰撞和研磨的情况，从而将砂粒过滤下来。结构如下图：

图中红色部分为不锈钢多层烧结网板，卷筒而成的过滤筒，其过滤直径为50微米，内部套装不锈钢冲孔板，（黑色部分为冲孔板卷筒），边缘红色和黑色之间的夹层可以将砂子固定住。由此即可验证砂粒是否碰撞变小，从而透过滤网的假设。

不锈钢复合烧结网：

不锈钢烧结复合网是一种新型过滤材料，由不锈钢编织网经过一定组合、叠加、再经过高温烧结而成，它综合了不锈钢纤维烧结毡（JSF）编织网（JN）和粉末烧结多孔材料（JSS）的特性，强度高、耐冲洗、反吹性能优异、成本低、耐高温、耐腐蚀、透气性能远优于粉末烧结多孔材料，可随意制作各种形状的滤芯、滤片等。。

不锈钢烧结复合网（JSW）自诞生以来，以其优异的综合性能，短短十年的时间里，已在化工、化纤、石油、天然气、能源、航天、航空、环保等领域取得广泛的应用。特别是在美国、日本等发达国家更是获得青睐。在化工领域，替代透气性差，过滤压差较大的不锈钢粉末烧结滤芯，可降低系统压力，节省系统运行成本；在油脂过滤方面，特别是在要求较高的变压器油、液压油方面，由于其孔径稳定，不会发生由于压力变化而使滤材孔径变化，从而导致污染物脱落发生二次污染的现象，可以替代孔径易变化的编织网；在化纤领域，可用其替代昂贵的粉末烧结滤材和强度较低、不易反冲清洗地不锈钢纤维烧结毡；在石油、天然气领域，过滤含硫的石油和天然气，可比不锈钢纤维毡使用寿命更长；在煤炭领域，可替代粉末烧结滤板，耐磨性更好，使用寿命更长；在环保领域，替代针刺毡做除尘滤袋，更易于反冲，使用温度更高，可达550℃……

产品技术特点

1.过滤精度高，孔隙稳定，不会发生孔径随压力变化而改变的现象，可靠性高。

2.滤芯由保护网和高精度网组成，初始阻力较小；强度和刚性极好，安装和使用简单，维护方便；反吹和再生性能良好。

3.耐腐蚀性能良好，可耐一般的酸碱和有机物腐蚀，特别适用于含硫气体、高温蒸汽过滤。

4.耐高温性能好，使用温度可达550℃。

5.可进行简单的机械加工，也可切割、焊接。

应用范围

气动元件氨气、氨水过滤

甲醇过滤聚酯过滤

天然气过滤蒸汽、高温燃气过虑

液压油过滤油田注水过滤

食用油过滤蛋白质过滤