基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法及系統的製作方法

2023-10-29 19:49:32 1

專利名稱：基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油化工技術，尤其是一種石油石化工業中使用的火炬氣輸送管道技術，具體地說是一種既能進行軸向長度補償，又能進行氣液分離的基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法及系統。
背景技術：
目前，石油石化行業中對無法回收利用的有毒有害氣體一般採用燃燒的方法進行無害化處理，因此火炬是石油石化企業必備的環保處理設備。由於所需處理的氣量很大， 氣體中含有大量的腐蝕性液體，而火炬頭與產氣車間之間的距離較大，因此，現有的火炬氣輸送管道的直徑很大，全部採用耐腐蝕鋼材製造，剛度很大，且大多為露天水平輔設，熱脹冷縮變形很大，為此在進行應力計算和柔性設計時均十分困難和複雜。為了克服因溫度變化產生的應力和變形，目前常用的方法是採用彎管自然補償來解決熱膨脹產生的應力和變形，即主要是依靠管道材料的自然彈性變形來吸收熱膨脹。而由於管道較大，所述的彎管通常要達到20-30米左右，不僅耗費了大量的原材料，而且佔有了大量的土地，同時還需要使用大量的鋼結構支撐來約束管道的收縮變形，彎管部分因長期反覆承受應變極易疲勞損傷，因此火炬管線的設計難度大，投資成本高，佔地面積大一直是石油石化設計領域的難題。另一方面，旋轉補償器(詳見中國專利ZL200610041301.4)是一種結構簡單，補償量大，投資成本低的長度補償裝置，目前已在地下管線中得到了成功的應用，但現有的旋轉補償器只能供單一有壓力介質使用，而且使用中必須偏離原管道軸線安裝。由於火炬管線是一種氣液兩相流管線，且管線中壓力較小，運行中不允許有積液堵塞，否則很容易發生事故，尤其是在應急需緊急排空時必須保證管路的暢通。而現有的旋轉補償器使用過程中如果安裝在水平管線的上方，則只能通過氣態介質，液態介質必須具有較大的壓力和較高的流速才能通過，很顯然，火炬氣介質不具備使用條件，如果將旋轉補償器安裝在管線的下方，則積液會很快將管道堵塞，氣態介質無法通過，引起安全事故，因此，現有的旋轉補償器在火炬管線上的使用還處於空白，因此，將旋轉補償器儘快應用於火炬管線中，發揮其補償距離大，建設投資成本低的優點是當務之急。

發明內容
本發明的目的是針對現有的火炬管線變形補償投資大，壽命短，而旋轉補償器只能輸送單一介質，如按現有方法應用於火炬管線中很容易產生堵塞的問題，發明一種既能進行軸向長度補償，又能進行氣液分離的基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法及系統。本發明的技術方案之一是
一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法，其特徵是首先，使火炬水平管線轉角處的兩個管端或相互平行的兩個管路的管端分別連接一個三通管，其次，使各三通管的垂直布置的兩直通端分別連接一個旋轉補償器，最後，用一根上連通管將兩個三通管上端的旋轉補償器連通以便供氣態介質流通，用一根下連通管將兩個三通管下端的旋轉補償器連通以便供液態介質流通，從而使整個石油石化火炬水平管線既能實現長度方向的變形補償，又不影響氣液兩相介質的流通。所述的下連通管連接有液態介質排放管。本發明的技術方案之二是
一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償系統，其特徵是它包括安裝在火炬水平管道上的至少一個封閉式旋轉補償裝置和/或至少一個分支型旋轉補償裝置，所述的封閉式旋轉補償裝置由四個旋轉補償器3和兩個垂直安裝的三通管2及上連通管4及下連通管5組成，兩個垂直安裝有三通管2的水平管口分別與不在同一直線的火炬水平管道1對應的埠相連，每個三通管2的兩個垂直的管口各連接有一個旋轉補償器3，兩個三通管2上端的旋轉補償器3通過上連通管4相連形成供氣態介質流通的管路，位於兩個三通管2下端的旋轉補償器3通過下連通管5相連形成供液態介質流通的管路；所述的分支型旋轉補償裝置主要由一個垂直安裝的三通管604、四個旋轉補償器605、上排氣管606和下排液管607組成，垂直安裝的三通管604的水平管口與火炬管道601相連，三通管604的上下兩端各連接有一個旋轉補償器605，上出氣管606的一端與三通管604上端的旋轉補償器605相連，上出氣管606的另一端通過另一個旋轉補償器605與火炬氣管線上的水平出氣管602相連；下排液管607的一端與三通管604下端安裝的旋轉補償器605的一端相連，下排液管607的另一端也通過一個旋轉補償器605與火炬氣管線中的水平出液管603 相連；與水平出氣管602相連的旋轉補償器605及三通管604垂直管口上端安裝的旋轉補償器605之間通過上排氣管606相連通形成供氣態介質流通的管路，與水平出液管603相連的旋轉補償器605及三通管604垂直管口下端安裝的旋轉補償器605之間通過下排液管 607相連通形成供液態介質流通的管路。所述的管道1水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間。所述的下連通管5設有排液口 6。所述的水平出氣管601、水平出氣管602和水平出液管603水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間。本發明的有益效果
本發明通過對旋轉補償器的有機組合應結合三通管道的應用成功地將旋轉補償器應用到火炬管線中。由於旋轉補償器補償距離長的特點，可省去大量的管線彎道，節省投資和佔地面積。同時火炬管線無需依靠自身材料的彈性應變來吸收溫度變形，不會出現局部的疲勞損傷，可大大延長管線的使用壽命。本發明通過合理的結構設計，使得由旋轉補償器組成的系統不僅能通過火炬氣中的氣態介質，而且能使液態介質依靠自身的重量通過旋轉補償器進入主管道中，同時具有抗震功能。如果有必要還可直接將下連通管中的積液直接排出管線外，減輕後續氣液分離器的工作負荷，因此它不僅能滿足火炬氣管線的補償要求，同時拓寬了旋轉補償器的應用領域。本發明的補償系統具有結構簡單，成本低，單個系統補償距離長(可達幾百米以上)。整個火炬管線中可使用數量有限的補償系統來替代過去幾十個甚至上百個彎頭才能完成的補償量。本發明有利於火炬管線的柔性化設計，使得應用計算十分簡單，僅需計算整個管路的變形量即可設計出相應的補償系統。


圖1是本發明的補償系統結構示意圖之一。圖2是本發明的補償系統結構示意圖之二。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。實施例一。如圖1、2所示。一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法，它包括以下步驟 首先，使火炬水平管線轉角處的兩個管端或相互平行的兩個管路的管端分別連接一個
三通管；
其次，使兩個三通管的垂直布置的直通端分別連接一個旋轉補償器； 最後，用一根上連通管將兩個三通管上端的旋轉補償器連通以便供氣態介質流通，用一根下連通管將兩個三通管下端的旋轉補償器連通以便供液態介質流通，從而使整個石油石化火炬水平管線既能實現長度方向的變形補償，又不影響氣液兩相介質的流通。必要時還可使下連通管連接一個液態介質排放管，使下連通管中積聚的液體直接排下相應的處理設備中，因此，具體設計時還可直接用本發明系統來代替現有的火炬管線中使用的氣液分離器。具體實施時，一個火炬管線中僅安裝一個圖1所示的補償系統，也可僅安裝一個圖2所示的補償系統，圖2所示的補償系統一般直接安裝在火炬管線的氣液分離器附件。還可同時安裝多個圖1或圖2所示的補償系統，還可將圖1圖2所示的系統同時安裝在一個火炬氣管線中。實施例二。如圖1所示。一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償系統，它包括安裝在火炬水平管道上的至少一個封閉式旋轉補償裝置(門型)，所述的封閉式旋轉補償裝置由四個旋轉補償器3和兩個垂直安裝的三通管2及上連通管4及下連通管5組成，兩個垂直安裝有三通管2的水平管口分別與不在同一直線的火炬水平管道1對應的埠相連，每個三通管 2的兩個垂直的管口各連接有一個旋轉補償器3，兩個三通管2上端的旋轉補償器3通過上連通管4相連形成供氣態介質流通的管路，位於兩個三通管2下端的旋轉補償器3通過下連通管5相連形成供液態介質流通的管路；所述的水平管道1水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間。圖1中為超生布置，此外，具體實施時還可在所述的下連通管5上設置排液口 6，直接將液態介質排出火炬管線外或代替現有的氣液分離器使用。本發明的補償系統不僅可安裝在轉角處，還可安裝在任一位置處，一條火炬氣管線可安裝一套，也可中安裝多套，本發明的旋轉補償器的補償原理可參見中國專利ZL200610041301.4 的相關描述或有關旋轉補償器的工作原理描述。實施例三。如圖2所示。一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償系統，它包括安裝在火炬水平管道上的至少一個分支型旋轉補償裝置，所述的分支型旋轉補償裝置主要由一個垂直安裝的三通管604、四個旋轉補償器605、上排氣管606和下排液管607組成，垂直安裝的三通管604的水平管口與火炬管道601相連，三通管604的上下兩端各連接有一個旋轉補償器605，上出氣管606的一端與三通管604上端的旋轉補償器605相連，上出氣管606的另一端通過另一個旋轉補償器605與火炬氣管線上的水平出氣管602相連；下排液管607的一端與三通管604下端安裝的旋轉補償器605的一端相連，下排液管607的另一端也通過一個旋轉補償器605與火炬氣管線中的水平出液管603相連；與水平出氣管602相連的旋轉補償器605及三通管604垂直管口上端安裝的旋轉補償器605之間通過上排氣管606相連通形成供氣態介質流通的管路，與水平出液管603相連的旋轉補償器605及三通管604 垂直管口下端安裝的旋轉補償器605之間通過下排液管607相連通形成供液態介質流通的管路。所述的水平出氣管601、水平出氣管602和水平出液管603水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間，圖2中呈垂直布置。實施例四。如圖1、2所示。本實施例是實施例二和三的組合，即在同一個火炬氣水平管道上同時安裝有至少一個實施例二所示的封閉型旋轉補償裝置和至少一個實施例三所示的分支型旋轉補償裝置，具體數量可根據管線的長短確定，但本發明的任一種(封閉型或分支型)補償裝置的補償距離均可達到3百米以上。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法，其特徵是首先，使火炬水平管道轉角處的兩個管端或相互平行的兩個管路的管端分別連接一個三通管，其次， 使各三通管的垂直布置的兩直通端分別連接一個旋轉補償器，最後，用一根上連通管將兩個三通管上端的旋轉補償器連通以便供氣態介質流通，用一根下連通管將兩個三通管下端的旋轉補償器連通以便供液態介質流通，從而使整個石油石化火炬水平管線既能實現長度方向的變形補償，又不影響氣液兩相介質的流通。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述的下連通管連接有液態介質排放管。
3.一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償系統，其特徵是它包括安裝在火炬水平管道上的至少一個封閉式旋轉補償裝置和/或至少一個分支型旋轉補償裝置， 所述的封閉式旋轉補償裝置由四個旋轉補償器(3)和兩個垂直安裝的三通管(2)及上連通管(4 )及下連通管(5 )組成，兩個垂直安裝有三通管(2 )的水平管口分別與不在同一直線的火炬水平管道(1)對應的埠相連，每個三通管(2)的兩個垂直的管口各連接有一個旋轉補償器(3 )，兩個三通管(2 )上端的旋轉補償器(3 )通過上連通管(4 )相連形成供氣態介質流通的管路，位於兩個三通管(2 )下端的旋轉補償器(3 )通過下連通管(5 )相連形成供液態介質流通的管路；所述的分支型旋轉補償裝置主要由一個垂直安裝的三通管(604)、四個旋轉補償器(605)、上排氣管(606)和下排液管(607)組成，垂直安裝的三通管(604)的水平管口與火炬管道(601)相連，三通管(604)的上下兩端各連接有一個旋轉補償器(605)，上出氣管(606)的一端與三通管(604)上端的旋轉補償器(605)相連，上出氣管(606)的另一端通過另一個旋轉補償器(605)與火炬氣管線上的水平出氣管(602)相連；下排液管(607) 的一端與三通管(604)下端安裝的旋轉補償器(605)的一端相連，下排液管(607)的另一端也通過一個旋轉補償器(605)與火炬氣管線中的水平出液管(603)相連；與水平出氣管 (602)相連的旋轉補償器(605)及三通管(604)垂直管口上端安裝的旋轉補償器(605)之間通過上排氣管(606)相連通形成供氣態介質流通的管路，與水平出液管(603)相連的旋轉補償器(605)及三通管(604)垂直管口下端安裝的旋轉補償器(605)之間通過下排液管 (607)相連通形成供液態介質流通的管路。
4.根據權利要求3所述的補償系統，其特徵是所述的管道(1)水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間。
5.根據權利要求3所述的補償系統，其特徵是所述的下連通管(5)設有排液口(6)。
6.根據權利要求3所述的補償系統，其特徵是所述的水平出氣管(601)、水平出氣管 (602)和水平出液管(603)水平平行布置或水平夾角布置，所述的夾角在30-90度之間。
全文摘要
一種基於旋轉補償器的石油石化火炬水平管線變形補償方法及裝置，其特徵是，首先，使火炬水平管道轉角處的兩個管端或相互平行的兩個管路的管端分別連接一個三通管，其次，使各三通管的垂直布置的兩直通端分別連接一個旋轉補償器，最後，用一根上連通管將兩個三通管上端的旋轉補償器連通以便供氣態介質流通，用一根下連通管將兩個三通管下端的旋轉補償器連通以便供液態介質流通，從而使整個石油石化火炬水平管線既能實現長度方向的變形補償，又不影響氣液兩相介質的流通。本發明的補償系統由封閉型補償系統和分支型補償系統組成，它們均由三通管及旋轉補償器組成。本發明具有補償距離長，投資小，安全可靠的優點。
文檔編號F16L51/00GK102230559SQ20111018349
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者宋章根 申請人:江蘇宏鑫旋轉補償器科技有限公司