天然气旋流除砂器大颗粒的带出机理

第 3 3 卷第 1 期 ( 2 0 1 4 ． O 1 )( 试验研究) 天然气旋流除砂器大颗粒的带出机理 周加明’ 崔之健 ’ 赵旭 江宽。 田洋阳 1西安石油大学石油工程学院 2 中国石油西气东输管道 ( 销售 )公司 3中国石油西部管道兰州输气分公 司 摘要：从 气井 出来的天然气携带有很 多的泥砂 ，砂砾粒径 范围很 宽，从几微米到十几毫米 不等 ，这些大颗粒若不除去 ，会对仪表和设备带来严重的损坏 。在除砂 器内部 大颗粒与排气管 底端 的距 离满足 A l > ⋯ t，气固两相会 出现二次分 离现 象，位 于排气管底端的大颗粒就会被甩 出。通过大颗粒带 出基本理论分析 ，证 实了不仅 大颗粒 的撞壁回弹和锥部停 留有 回转灰带为大 颗粒带出的主要原 因，叶片的 出口角和 出口面积 的大小也是其 中重要的影响 因素。在进行 大颗 粒分 离时，要采用公称直径、出口角和叶片 出I ： 2 面积较大的分离器，并采用较低的气体流速。 关键词：天然气 ；旋流除砂器 ；大颗粒带出；内旋流 d o i ： l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 — 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 ． 0 1 4 从气井出来的天然气携带有很多的泥砂 ，砂砾 粒径范围很宽 ， 从几微米到十几毫米不等 ，这些大 颗粒若不 除去 ，会对仪表和设备带来严重的损坏 。 所 以有必要对大颗粒的带出现象进行分析和研究 。 在传统 的除砂器 中，许多研究人员将着眼点集 中于除砂器 的尺寸 和进气速度 。文献 【 卜2 】 认 为 ， 除砂器内旋流 中大颗粒被甩出是 由于撞击 内壁被反 弹回的结果 ，建议采取 的措施是加大旋流除砂器 的 直径和降低 进气速度。本文从两个 方面展开研究 ： 大颗粒在除砂器内旋流的运动轨迹和大颗粒撞击 内 壁后反弹回被二次甩出的可能性 。 1 大颗粒带出理论 1 ． 1 粒子的运动轨迹 在带有垂直叶片旋风分离器 中的粒子运动轨迹 的研究 中建立的数学模型是以导叶式旋风分离器为 基 础。假设天然气 中砂砾的粒径为 d 切 向速度 为 ⋯ 在离心力的作用下 ，呈 向外运动趋势 ，砂 砾在 r 位置时 ，在切线上的速度为 u = r ，在径 向上的 速度为 = 芈 。 经d t 时间 后， 又 分别变成 为 + 和 u 。 + d ，这时速度的方 向也 随之变化 了。按照数学物理方法 ，砂砾在切 向上的加速度 0 ， 和径 向上 的加速度 n 可以......