电脱分离器结构设计研究

余红波

摘 要：电脱分离器通常由电脱分离器本体和辅助系统组成，电脱分离器本体包括：内部电极组、进出口管系、其它辅助管系等；辅助系统，包括：供电系统（主要有控制器、变压整流器等）、油水界面控制系统（主要有界面检测仪、传感器、调节阀等）、及安全辅助系统。文章对电脱分离器的分离机理和结构特性进行了详细分析，并总结了电脱分离器的关键影响因素和设计时应考虑的结构特性。

关键词：填料；设备；油水分离器

1 概述

从分离器的工作原理来看，原来的轴向型粗粉分离器在一次分离区内的重力分离和撞击分离作用与径向型粗粉分离器基本相同，而在内外锥之间的轴向调节挡板区，粗颗粒与轴向挡板发生碰撞被弹回，增加了一级有效的撞击分离作用；同时布置在内外锥之间环形通道的轴向调节挡板，对分离区的离心分离效果，改善了分离器的性能。而串联双轴向分离器是在原来的轴向型粗粉分离器的基础上，对其一次分离区结构和气流形态加以改进，在一次分离区增加了一级轴向调节挡板的撞击分离作用，增强了分离器的分离效果，改善了煤粉的均匀性。

2 技术特点

2.1 在轴向型粗粉分离器内锥下部增加了一级可调挡板的撞击分离，增强了分离器的分离效果，提高了煤粉的均匀性。

2.2 改善了一次分离区的结构和气流形态，增强了一级挡板对气流的撞击和导向作用，降低了分离器的阻力，改善了该区域的重力分离效果。

2.3 分离器内的流场更为合理。提高了分离器的容积利用率，减轻了局部磨损，并在关键部位采用适当的防磨措施，延长了设备的使用寿命。

2.4 结构简单，改造方便，尤其适宜于老机组的改造。

3 分离器类型

3.1 重力分离型：常用的为卧式和立式重力分离器；

3.2 碰撞聚结型：丝网聚结、波纹板聚结分离器；

3.3 旋流分离型：反向流、轴向流旋流分离器、紧凑型气液分离器；

4 对分离器工作质量的要求

4.1 气液界面大、滞留时间长；油气混合物接近相平衡状态。

4.2 具有良好的機械分离效果，气中少带液，液中少带气。

5 计量分离器

5.1 结构

1）水包：分离器隔板下面的容积内装有水，其侧下部焊有小水包，小水包中间焊有小隔板，小水包中的水与分离器隔板以下的大水包及玻璃管相连通。

2）分离筒：储存油气混合物并使其分离的密闭圆筒。

3）量油玻璃管：通过闸门及管线，其上端与分离器顶部相通下部与小水包连通，玻璃管与分离筒构成一个连通器供量油用。

4）加水漏斗与闸门：给分离器的水包加水用。

5）出气管：进入分离器的油气混合物进行计量时天然气的外出通道。

6）安全阀：保护分离器，防止压力过高破坏分离器。

7）分离伞：在分离筒的上部，由两层伞状盖子组成。使上升的气体改变流动方向，使其中携带的小液滴粘附在上面，起到二次分离的作用。

8）进油管：油气混合物的进口

9）散油帽：油气混合物进入分离器后喷洒在散油帽上使油气分开，还可稳定液面。

10）分离器隔板：在分离器下部油水界面处焊的金属圆板直径与分离筒内径相同，但边缘有缺口，使其上下连通，其面上为油下面为水，中间与出油管线连通。

11）排油管：是分离器中的油排出通道，其焊在分离器隔板中心处，并与分离器隔板以上相通。

12）支架：用来支撑分离器。

5.2 工作原理

油气混合物经进油管线进入分离器后，喷洒在挡油帽上（散油帽），扩散后的油靠重力沿管壁下滑到分离器的下部，经排油管排出。同时，气体因密度小而上升，经分离伞集中向上改变流动方向，将气体中的小油滴粘附在伞壁上，聚集后附壁而下，脱油后的气体经分离器顶部出气管进入管线进行测气。

3 玻璃管手动量油原理

在分离器侧壁装一高压玻璃管和分离筒构成连通器，根据连通器原理，分离器内液柱压力与玻璃管内水柱压力相平衡，因此，当分离器内液柱上升到一定高度时，玻璃管内水柱也相应上升一定高度，但因液、水密度不同，分离器内液柱和玻璃管中的水柱上升高度也不相同。只要知道玻璃管内水柱高度hw，就可以计算出分离器内液柱上升高度How，记录玻璃管内水柱上升高度所需时间t，则可计算出分离器内液柱重量，就可求出该井日产量。

7 玻璃管手动量油计算公式

据连通器原理：Howρow g=hwρw g

即：Howρow=hwρw

则：How=hwρw / ρow

若分离器在直径为D，则液柱重量为：

WL= How ρow πD2/4

= hwρw πD2/4

若玻璃管水柱上升高度所需时间为t秒，则每秒液量为：q'm= WL/t = hwρw πD2/4t

折算时间为t/秒时的产液量 （4小时=14400秒，8小时=28800秒）：

q= q/m t/= hwρw πD2 t//4t

8玻璃管手动量油操作步骤

8.1先开分离器进口阀2；

8.2再开单井计量阀3；

8.3关单井来油阀4；

8.4开气出口阀5；

8.5关出口阀1。

9玻璃管手动量油井间流程操作步骤

9.1先开分离器进口阀；

9.2再开单井计量阀；

9.3关单井来油阀；

10玻璃管手动量油操作过程说明

10.1量油的准备工作及倒换流程

首先做好检查准备工作：纸、笔、秒表、玻璃管、量油上下线刻度及高度、分离器进出口阀门及液面高度情况等都是否正常，确认无误后开始倒流程；

开分离器进口阀和单井量油阀，关闭单井来油阀，再开气出口阀（此时量油井的液量已开始进入分离器内），用量油出口阀的开关控制玻璃管内的液面，待玻璃管内液面略低于玻璃管量油下刻度线时，关闭出口阀门，开始量油。

10.2记录量油时间

等玻璃管内液面与下量油刻度线重合时记下量油起始时间T11，在液面上升过程中注意观察分离器压力表压力与计量间外输汇管压力表的压力（正常时两者压力值基本一致），直到液面上升至玻璃管量油上线时记录下时间T12，迅速打开量油出口阀（压液面），其他阀门流程不动；等玻璃管内液面降至下量油刻度线以下时，再次关闭量油出口阀，即重复上一次操作过程，记录下第二次量油时间T21与T22。

连續重复3-5次（次数以本油田量油管理规定为准），记录下T31与T32，…，T51，与T52，；如本次量油与测气同步，可直接进行测气，否则就要尽快恢复该井正常生产流程；最后把刚才记录的时间整理计算出本次量油的时间T，再与分离器量油常数换算出该井的当日产液量q1，具体计算方法如下：

T=[（T12-T11）+（T22-T21）+（T32-T31）+（T42-T41）+（T52-T51）]/5 （s）

q1=量油常数/T （m3/d）北京水泥厂指定的高效细粉分离器结构合理特点。

11 结束语

独特的结构型式和合理的结构参数及选型，使得它在保证分离性能——具有较高的效率和较小阻力的前提下，减少了金属消耗量，且布置上很方便。入口用直切式，异型入口结构，减少了进气与内部旋流的相互干扰，有效地组织了分离器内的气流工况，提高了分离器的效率，在排气管内装有适当形式的导向叶片，减少了分离器的阻力，从而保证了该系列细粉分离器具有良好的性能。

参考文献

[1]张鸿仁.油田原油脱水[M].北京：石油工业出版社，1990.

[2]王涛，李清平，喻西崇，等.螺旋管内油水分离流场数值模拟分析[J].中国海上油气.2010（01）.

[3]刘海生，艾志久，刘春全.油水分离旋流器流场和分离性能的数值模拟[J].石油矿场机械，2006（6）.

[4]韩洪升，张艳娟，孙晓宝.多杯等流型气锚对井下油水分离的效果[J].石油地质与工程.2007（1）.