摘要：气体钻井现有工艺都将环空返回到地面的携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源。根据气体钻井的特点,设计了由两级串联的旋风分离器与两台过滤器(一台备用)组成的气体钻井地面分离系统,对成本较高的气体钻井介质(氮气或天然气)进行回收和循环利用。通过对井口钻屑的采样分析和浓度计算,得到了旋风分离器入口钻屑的粒度分布和质量浓度范围。对旋风分离器进行的室内模拟试验结果表明,旋风分离器的分离效率稳定在99.5%以上,能够完全除净粒径大于10μm的粉尘颗粒。钻井现场试验结果显示,整个分离系统工作稳定,过滤器出口气体中钻屑的最大粒径小于5μm,质量浓度小于0.05mg/m3,已达到进入压缩机的要求。

摘要：常见的气液反应器气液两相逆向流动,当气液比过大时难以实现气液平衡,操作弹性较小。提出一种基于文丘里结构的气液两相同向流动的连续流气液反应器,利用Fluent软件对该连续流气液反应器内部流场进行三维数值模拟。研究结果表明:连续流反应器通过喉管结构的缩放,实现了气液的充分接触;通过切向进气使气液混合物产生旋转流动,液滴在离心力的作用下实现在扩散段横截面上的均匀分布,从而实现大气液体积比的气液两相快速均匀混合反应。利用混合指数来衡量连续流反应器横截面上的混合均匀程度,对于液滴粒径10~1000μm、气液体积比100:1~800:1的工况都表现出较好的气液混合效果。研究结果可为后续的连续流气液反应器优化设计奠定基础。

摘要：设计了一种中心吸附铁化合物的磁力旋流器,利用试验和数值模拟的方法,对比分析了磁力旋流器磁场强度和分离性能。在试验中,简化了磁力旋流器磁系的结构,改变导磁铁片厚度、铁芯结构、磁系结构等参数,分析磁系对含铁化合物的吸附能力。利用数值模拟方法得到磁系的磁场强度,为分离能力预测提供依据。结果表明:磁场强度与导磁铁片的厚度成反比,随着导磁铁片厚度增大,磁场强度减小,磁力旋流器对铁化合物颗粒的吸附能力减弱,试验中导磁铁片的厚度为2mm时分离效果最好;铁棒铁芯磁系与铁管铁芯磁系相比具有更大的磁场强度;挤压式磁系与普通磁系相比具有更大的磁场强度。导磁铁片厚度的增大会使磁系端面漏磁量减少,铁芯侧面漏磁量增大;铁棒铁芯磁系的漏磁量相对较小,挤压式磁系的漏磁相对较小。

摘要：现行气体钻井工艺都是将井筒携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源,对于成本较高的钻井介质氮气或者天然气,钻井成本更高。为了回收钻井介质氮气或者天然气,设计了气体钻井地面分离工艺和分离器撬装,分离器撬装由一级、二级旋风分离器、料罐、缓冲罐及料罐液位自控系统组成。料罐的排料系统可以循环利用井场污水池中的污水进行液体输送,节约了成本。在缓冲罐上设计了安全阀,当分离器撬装压力超过设计压力时,可以对分离系统进行卸压。该分离器撬装具有分离效率高、自动连续排料的特点,而且便于运输和现场安装。气体钻井现场应用结果表明,该分离设备分离效率能够稳定地维持在99.6%以上,过滤器净化后的气体完全可以达到进入压缩机进行回收的要求。

摘要：根据焦油的物性和分离要求设计了一种适用于干法脱除焦油的新型焦油分离器,该焦油分离器同时具有冷却降温促焦油冷凝析出和分离焦油液滴的作用。通过对其气相流场的数值模拟发现,壁面降温对其内部的温度场影响明显,这是气体运动传热的结果。旋风分离器内气体温度随着周边气流下行温度逐渐降低,随着中心气流上行而逐渐升高,在径向呈现驼峰状分布。温度降低导致了气体密度增加和粘度减小,以及焦油液滴粘度增加,通过对焦油液滴分离理论和焦油的物性分析得出,壁面降温可以减小切割粒径,有利于提高生物质气化燃气中焦油的分离效率。

摘要：碟片式离心机内的流场难以直接测量,采用计算流体力学(CFD)技术可以更加直观地展现碟片式离心机内部流场特征。本文以DRS 230\4-00-99型碟片式离心机为研究对象,基于N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型,利用Fluent流体动力学分析软件模拟了碟片间隙的内部流场。结果表明,模拟得出的速度分布和压力分布符合碟片式离心机的内部理论基本规律。液体在碟片间隙内存在旋转滞后现象,但由于碟片间隙较小,液体旋转滞后较小。说明碟片间隙小,不仅可以减小颗粒的沉降距离,有利于提高分离效率,同时还能减小液体滞后。模拟同时发现,等距离碟片间隙中液体流量及压力降呈现不均匀分布,离入口位置越近,碟片间隙中液体流量及压力降越大,在前三层尤为明显。这些发现为碟片式离心机两相分离的模拟研究提供了参考依据,对优化碟片式离心机的结构设计具有重要的指导意义。

摘要：干法脱除焦油可以减小焦油的二次污染,根据焦油的物性和分离要求设计了一种适用于干法脱除焦油的新型的焦油分离器,该焦油分离器同时具有冷却降温促焦油冷凝析出和分离焦油液滴的作用。在生物质气化机组系统中对焦油分离器进行了性能实验,结果表明,作为二级焦油分离器,仍然具有较高的分离效率,最高分离效率可达78%左右,其压力降在允许范围内,满足工艺要求。焦油分离器具有结构简单、操作方便、运行可靠以及成本低等优点,有较高的实用价值和推广应用前景。

摘要：基于离心分离机理,考虑转鼓转速、碟片数和碟片间距等参数,从不同角度用3种方法推算出碟式离心机生产能力的不同计算公式。并通过实例对其进行了验证,得出3种方法的生产能力计算结果都与实际结果相近,最大误差不超过3%,为碟式离心机的设计、选型及评估提供参考。

摘要：针对传统泡罩塔的雾沫夹带、液泛等问题,提出了新型塔内件——旋流泡罩,其利用旋流聚结和离心沉降原理将进入气中的液滴捕捉,可以实现高效的相分离。旋流泡罩的性能包括操作性能和相分离性能,分别用压力降和分离效率来表征。进气量对压力降的影响分别通过试验和模拟获得,并用压力降的试验数据来验证模拟的可靠性;利用Euleria-Lagrangian方法来处理气液两相流动,同时考虑液滴的聚结和破碎,研究进气速度、进气液滴粒度和进气液滴浓度对旋流泡罩相分离性能的影响。研究结果表明,压力降随进气量的增大而增大,在研究的进气量范围内,旋流泡罩压力降为300~1300 Pa;相分离效率随进气粒度和进气速度的增大而提高,但存在临界进气速度值,此时,相分离效率最高可达98.7%;进气粒度越小,临界进气速度值越小;对于小液滴,其液滴浓度对相分离效率的影响比大液滴的影响更为显著。研究结果对于旋流泡罩的设计和优化具有重要意义。

摘要：基于计算流体力学（CFD）方法,应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型,对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明,旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主;在入口环形区域,颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损;在圆筒体和圆锥体区域,颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损;磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入口环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100°~110°;圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布;越接近锥体末端,圆锥体壁面的磨损越严重,在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重;同时入口速度增加,旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。