阅读说明：本技术 一种天然气除砂装置及其使用方法 (Natural gas desanding device and using method thereof ) 是由 高友华 于 2020-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种天然气除砂装置及其使用方法,除砂筒的上端、下端分别连接有密封箱、排砂管,密封箱内部设置有用于储存清洗水的空腔,过滤筒内设置有过滤结构,密封箱与过滤筒之间连接有第三连接管,第三连接管用于将过滤筒中经过滤结构过滤后的清洗水回收至密封箱内的空腔中；本装置在对天然气进行除砂后,可对除砂筒进行清洗,清洗后,通过过滤筒对清洗后的清洗水进行过滤,然后将过滤后的清洗水回收到密封箱中,以便下次循环使用。(The invention discloses a natural gas desanding device and a using method thereof.A sealing box and a sand discharge pipe are respectively connected to the upper end and the lower end of a desanding cylinder, a cavity for storing cleaning water is arranged in the sealing box, a filtering structure is arranged in a filtering cylinder, a third connecting pipe is connected between the sealing box and the filtering cylinder and used for recovering the cleaning water filtered by the filtering structure in the filtering cylinder into the cavity in the sealing box; this device can wash the desanding section of thick bamboo after carrying out the desanding to the natural gas, after the washing, filters the washing water after wasing through the cartridge filter, then retrieves the seal box with the washing water after filtering to next cycle uses.)

一种天然气除砂装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种除砂筒，具体涉及一种天然气除砂装置及其使用方法。

背景技术

由于天然气中含有泥砂，管道输送介质为气-固两相流，在运行过程中，节流阀内部长时间受到气-固两相流(特别是其中的砂粒)的冲击，易发生冲蚀和刺漏等现象，严重影响生产安全。在节流孔处，由于流通面积减小，其压力、速度以及粒子的流动轨迹都发生改变，故此处常常是发生冲蚀较严重的部位。

因此在天然气运输使用的过程中，通常需要对天然气进行除砂，除砂后再将天然气运输到运输管道中进行运输，这样能有效地提高管道的使用效率。现有的除砂筒使用螺旋分离管和重力分离两者相结合的方式对天然气和泥沙进行分离，但是分离后，依然会有一些砂石残留在除砂筒中，长期使用情况下，残留的砂石容易对除砂筒内的除砂装置。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种除砂装置，该装置在排砂后，可对除砂筒内部进行清洗，进一步的对残留在除砂筒内的砂石进行清理，防止砂石残留，提高除砂装置的除砂效率，以及使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供一种除砂筒的使用方法，在除砂后，可自动对除砂筒内部进行循环清洗，更便于长期使用。

上述目的采用以下技术方案实现：

本装置包括内部设置有除砂结构的除砂筒以及过滤筒；除砂筒的上端、下端分别连接有密封箱、排砂管，密封箱内部设置有用于储存清洗水的空腔，除砂筒的侧面设置有进气口，密封箱与进气口之间连接有第一连接管，进气口、第一连接管上分别连接有用于控制天然气进入除砂筒内的第四控制阀、用于控制清洗水进入进气口的第一控制阀；

过滤筒内设置有过滤结构，密封箱与过滤筒之间连接有第三连接管，第三连接管用于将过滤筒中经过滤结构过滤后的清洗水回收至密封箱内的空腔中；

排砂管包括上端口、第一下端口和第二下端口，排砂管的上端口与除砂筒的下端连通，排砂口的第一下端口与过滤筒的下端之间连接有第二连接管，排砂口的第二下端口为排砂口，第二连接管上设置有用于控制清洗水进入过滤筒内的第二控制阀，排砂口上设置有用于控制砂石从排砂口排出的第三控制阀。

进一步的，本装置在除砂后，可对除砂筒内部进行清洗，进而能有效地对除砂筒中残留的砂石进行冲洗，防止砂石长期残留在除砂筒内，对除砂筒造成损坏，影响长期使用。

本装置清洗后的清洗水，通过排砂管进入过滤筒中，然后在过滤筒中进行过滤，将多余的砂石过滤到过滤筒的下方，过滤后的清洗水在第三连接管中的抽水泵的作用下，被抽入到密封箱中，进行储存。

因此，本装置可对清洗后的清洗水进行回收，并循环进行使用，有效地提高使用效率。

同时，本装置的排砂管为具有三个开口的管道，排砂管的下端封口，上端为上端口，排砂管的下端的侧面分别设置有第一下端口和第二下端口，第一下端口通过第二连接管与过滤筒的下端连接，第二下端口用于排出砂石，由于排砂管的上端到排砂管的内底部，在竖直方向上具有一定的距离和长度，因此当天然气分离出的砂石沉积在除砂筒的内底部时，会通过排砂管的上端口进入排砂管内部，砂石进入排砂管中，因此在沉积砂石时，能避免天然气在除砂时，带动沉积的砂石飞扬，影响除砂效率。

其次，本装置的排砂管内底部与螺纹杆的一端连接，螺纹杆的另一端位于除砂筒内；螺纹杆上套装有伸缩杆和旋转板，旋转板与螺纹杆通过螺纹连接，并且旋转板的下端与伸缩杆的上端活动连接，在伸缩杆的伸缩下，旋转板在螺纹杆上上下移动并沿螺纹杆所在直线为轴线进行旋转。旋转板的长度大小与排砂管上端口的内径大小相同。

螺纹杆的一端与排砂管的内底部固定连接，伸缩杆的下端与排砂管的内底部连接，由于伸缩杆套装在螺纹杆上，并且旋转板与螺纹杆通过螺纹连接，伸缩杆的上端与旋转板的下端连接，旋转板可在伸缩杆上旋转，因此，在伸缩杆在螺纹杆所在方向上下移动时，伸缩杆的上端带动旋转板上下移动，由于旋转板与螺纹杆通过螺纹连接，螺纹杆固定不动，因此在伸缩杆带动旋转板上下移动时，旋转板会在螺纹杆上上下移动并且旋转。

旋转板在上下移动的过程中进行旋转，可对沉积的砂石进行缓冲，防止沉积的砂石粘接，影响砂石从排出管中排出的效率。

同时，旋转板在上下移动的过程中，能快速带动砂石进入排砂管中，提高砂石排出的效率。

更进一步的，过滤结构从上到下依次包括第一过滤网、第二过滤网和第三过滤网，第一过滤网和第二过滤网之间通过连杆连接，第二过滤网和第三过滤网之间通过连杆连接，第一过滤网的上端与第四连接管的下端螺纹连接，过滤筒的上端连接有密封盖，密封盖与第四连接管的上端螺纹连接，第三连接管的一端穿过第一过滤网、第二过滤网和第三过滤网位于过滤筒的内底部。

过滤结构由一个整体构成，过滤结构包括第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网、连杆和第四连接管，第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网通过从上到下依次设置，可增加对清洗水的过滤效果，清洗水从第一过滤网上进入过滤筒中，然后通过第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网逐层过滤，过滤后的清洗水通过第三连接管中的抽水泵抽出到密封箱中进行回收。

本装置的过滤结构，连杆用于连接在第一过滤网和第二过滤网之间、第二过滤网和第三过滤网之间，第四连接管用于连接在密封盖和第一过滤网之间，当需要取出过滤结构时，可直接将密封盖从过滤筒上取下，密封盖取下后，第四连接管随密封盖一起移动，第四连接管带动第一过滤网取出，第一过滤网在连杆的带动下带动第二过滤网、第三过滤网共同取出，因此本结构在使用时，不需要将整个过滤筒取下，将过滤筒进行拆卸，取出过滤结构，直接通过取下过滤盖即可将过滤结构一起从过滤筒中取下，操作更加简单，使用更加便捷；并且，由于第三连接杆与过滤筒连接的一端在第一过滤网的上方，因此过滤后的砂石残留在过滤网上，过滤后的清洗水由第三连接管从过滤筒的下端抽出，因此对于本结构而言，在取出过滤结构时，可直接将过滤后的砂石一起带出，不需要额外对过滤筒中的砂石进行清理，同时，由于第三连接管的下端在过滤筒的内底部，因此在使用时，能将所有的过滤后的清洗水从过滤筒中抽出，提高回收效率。

同时，在过滤筒中放置过滤结构时，过滤筒的内壁上设置有放置槽，放置槽的一端贯穿过滤筒的上端，另一端位于过滤筒的内壁上，因此在放置时，第三过滤网的下端与放置槽相接触，由于在密封盖与过滤筒的上端连接时，第四连接管连接在第一过滤网和密封盖之间，因此在使用时，第四连接管可将第一过滤网的位置进行固定，避免有过滤筒中有清洗水流动时，过滤结构的位置发生偏移。

一种天然气除砂装置的使用方法，包括除砂步骤、清洗步骤；

除砂步骤包括以下步骤：

A1：第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀关闭，第四控制阀开启，天然气通过进气口进入除砂筒内，通过除砂筒内的除砂结构进行除砂，除砂后的砂石沉积在除砂筒内底部和排砂管中；

A2：需要排砂时，将第四控制阀关闭，第三控制阀开启，砂石通过排砂口排出；同时，伸缩杆在螺纹杆上伸缩；

清洗步骤包括以下步骤：

B1：排出砂石后，将第四控制阀、第三控制阀关闭，第一控制阀开启，清洗水从密封箱中通过进气口进入除砂筒中进行清洗；

B2：清洗后，关闭第一控制阀，开启第二控制阀，清洗水通过过滤筒进入过滤筒中，第三连接管中的抽水泵将通过过滤结构的清洗水，抽入密封箱中；同时，伸缩杆在螺纹杆上伸缩；

B3：清洗水抽入密封箱后，第二控制阀关闭。

排砂管的内底部内设置有第一重力传感器，第一重力传感器用于监测排砂管内沉积的砂石的重量S；

当S大于或等于阈值A时，第四控制阀关闭，第三控制阀开启，砂石通过排砂口排出；

当S小于阈值A时，第四控制阀开启，第三控制阀关闭；

更进一步的，除砂筒内还设置有加热层；B3中，第二控制阀关闭后，加热层对除砂筒开始加热。加热层为均匀分布在除砂筒的筒壁内的加热丝。

本装置的清洗水为水纯净水，当清洗完毕后，除砂筒内设置的加热丝通电，进行加热，加热丝加热的热量通过除砂筒的内壁进行传递，进而对除砂筒的内部进行加热，除去除砂筒内多余的水分。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种天然气除砂装置及其使用方法，本装置在对天然气进行除砂后，可对除砂筒进行清洗，清洗后，通过过滤筒对清洗后的清洗水进行过滤，然后将过滤后的清洗水回收到密封箱中，以便下次循环使用，与现有的除砂筒相比，本装置可在除砂后，对除砂筒内部进行清洗，避免砂石残留在除砂筒中，影响除砂筒的寿命。

同时，对于清洗后的清洗水，可进行过滤，然后得到过滤后的清洗水，然后对过滤后的清洗水进行回收，存储到密封箱中，以便下次继续使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本装置结构示意图；

图2为过滤结构的示意图；

图3为伸缩杆缩短时本装置的结构示意图；

图4为伸缩杆伸长时本装置的结构示意图；。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-除砂筒，2-伸缩杆，3-旋转板，4-进气口，5-排砂管，6-密封箱，7-出气口，8-排砂口，9-螺纹杆，10-第二连接管，11-过滤筒，12-放置槽，13-第一过滤网，14-第二过滤网，15-第三过滤网，16-连杆，17-第四连接管，18-密封盖，19-第三连接管，20-第一连接管，21-第一控制阀，22-第四控制阀，23-第二控制阀，24-第三控制阀，25-重力分离筒，26-螺旋叶片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

【实施例1】

如图1所示，本装置包括内部设置有除砂结构的除砂筒1以及过滤筒11；除砂筒1的上端、下端分别连接有密封箱6、排砂管5，密封箱6内部设置有用于储存清洗水的空腔，除砂筒1的侧面设置有进气口4，密封箱6与进气口4之间连接有第一连接管20，进气口4、第一连接管20上分别连接有用于控制天然气进入除砂筒1内的第四控制阀22、用于控制清洗水进入进气口4的第一控制阀21；

过滤筒11内设置有过滤结构，密封箱6与过滤筒11之间连接有第三连接管19，第三连接管19用于将过滤筒11中经过滤结构过滤后的清洗水回收至密封箱6内的空腔中；

排砂管5包括上端口、第一下端口和第二下端口，排砂管5的上端口与除砂筒1的下端连通，排砂口5的第一下端口与过滤筒11的下端之间连接有第二连接管10，排砂口5的第二下端口为排砂口8，第二连接管10上设置有用于控制清洗水进入过滤筒11内的第二控制阀23，排砂口8上设置有用于控制砂石从排砂口8排出的第三控制阀24。

在本实施中，除砂结构包括设置在除砂筒中的上下敞口的重力分离筒25，重力分离筒的外侧面设置有螺旋叶片26，螺旋叶片的外侧与除砂筒的内壁相接触，进气口4位于螺旋叶片相邻的两个叶片之间。密封箱6内设置有出气口7，出气口7与重力分离筒25的上端出口连通。

在使用时，第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀关闭，第四控制阀开启，含砂天然气通过进气口进入除砂筒中，含砂天然气在重力分离筒的外壁、除砂筒的内壁以及螺旋叶片的外侧面之间形成的螺旋通道中进行旋转除砂，第一次除砂后的天然气通过重力分离筒的下端进入其内，第一次除砂后的天然气中还含有少量砂石，天然气在重力分离筒内从下往上运动，进而在重力作用下，天然气进行第二次除砂，第二次除砂后的天然气从重力分离筒的上端排出到出气口中，通过出气口排出，砂石从重力分离筒的下端落入除砂筒的内底部。

分离出的砂石进入排砂口中，在排砂口中堆积，当需要排出砂石时，将第四控制阀关闭，第三控制阀开启，砂石通过第三控制阀通过排砂口排出。

排出砂石后，关闭第三控制阀，进一步的开启第一控制阀和第二控制阀，在本实施例中清洗水为水，清洗水从密封箱中通过第一连接管、进气口进入除砂筒中，清洗水在重力分离筒的外壁、除砂筒的内壁以及螺旋叶片的外侧面之间形成的螺旋通道中进行旋转，进而在螺旋的重力下，对螺旋叶片和重力分离筒的外壁之间的缝隙存在的砂石进行冲刷，冲刷后，将除砂筒内存在的砂石带动到排砂管中，并通过第二连接管进入过滤筒中，含砂的清洗水通过过滤筒中过滤装置进行过滤，过滤后的清洗水位于过滤装置的下端，由于第三连接管也同时位于过滤筒的内底部，因此通过第三连接管抽出的清洗水为过滤后的清洗水，过滤后的清洗水可便捷的被抽回密封箱中，能进一步的提高回收清洗效率。

【实施例2】

在实施例1的基础上，过滤结构从上到下依次包括第一过滤网13、第二过滤网14和第三过滤网15，过滤结构如图2所示，第一过滤网13和第二过滤网14之间通过连杆16连接，第二过滤网14和第三过滤网15之间通过连杆16连接，第一过滤网的上端与第四连接管17的下端螺纹连接，过滤筒11的上端连接有密封盖18，密封盖18与第四连接管17的上端螺纹连接，第三连接管19的一端穿过第一过滤网13、第二过滤网14和第三过滤网15位于过滤筒11的内底部。过滤筒11的内壁上设置有放置槽12，放置槽12的一端贯穿过滤筒11的上端，另一端位于过滤筒11的内壁上，所述放置槽12用于放置过滤结构。

在本实施例中，第二连接管10与过滤筒11连接的一端位于第一过滤网13的上方，因此清洗水从第一过滤网的上方流入过滤筒中，清洗水通过第一过滤网、第二过滤网以及第三过滤网进行逐层过滤，过滤后的清洗水位于过滤筒的内底部，由于第三连接管的下端也位于第三过滤网的下方，因此在第三连接管进行抽水时，抽出的水为过滤后的清洗水，同时，在清洗水抽出后，过滤出来的砂石留在第一过滤网的上方。因此在对过滤筒进行清理时，可首先将第三连接管与过滤筒分离，分离后，将密封盖从过滤筒的上方取下，取下后，密封盖连带第四连接管17、第一过滤网13、第二过滤网14和第三过滤网15一起从过滤筒中取下，同时取出后，过滤出来的砂石在第一过滤网的作用下，同时从过滤筒中排出，不需要额外奖过滤筒取下，倒立进行排出砂石，使用更便捷。

同时，本装置在密封盖盖在过滤筒上时，密封盖和第四连接杆将第一过滤网、第二过滤网以及第三过滤网进行抵住，因此过滤结构在过滤筒中时，过滤结构不会发生移动，能有效地对其进行固定，更便于长期使用。

【实施例3】

在实施例1的基础上，本装置的排砂管5内底部与螺纹杆9的一端连接，螺纹杆9的另一端位于除砂筒1内；螺纹杆9上套装有伸缩杆2和旋转板3，旋转板3与螺纹杆9通过螺纹连接，并且旋转板3的下端与伸缩杆2的上端活动连接，在伸缩杆2的伸缩下，旋转板3在螺纹杆9上上下移动并沿螺纹杆9所在直线为轴线进行旋转。旋转板3的长度大小与排砂管5上端口的内径大小相同。当伸缩杆缩短到最短时，本结构如图3所示；当伸缩杆伸长到最长时，本结构如图4所示。

在本实施例中，排砂管为T型结构，排砂口的第一下端口和第二下端口的轴线位于同一水平直线上，并且排砂管5的上端口的轴线与第一下端口和第二下端口的轴线相互垂直，螺纹杆9垂直连接在排砂管的内底部上，螺纹杆所在直线与排砂管5的上端口的轴线相互重合，在排砂或者排出清洗水时，伸缩杆在螺纹杆上上下伸缩，在移动的过程中，伸缩杆的上端会推动旋转板在螺纹杆上上下移动，由于螺纹杆固定不动，且旋转板与螺纹杆通过螺纹连接，因此在伸缩杆上下伸缩的过程中，螺纹杆会在上下移动的过程中，以螺纹杆所在直线为轴线进行旋转，在排砂排水的过程中，上下移动并旋转的旋转板会加速排砂排水的效率。

同时在排砂的过程中，旋转板会对砂石进行拍打，使其松动，防止堆积的砂石粘接，提高使用效率。

在本实施例中伸缩杆为现有的电动推杆，并且该电动推杆为空心结构。

【实施例4】

一种天然气除砂装置的使用方法，排砂管5的内底部内设置有第一重力传感器，第一重力传感器用于监测排砂管5内沉积的砂石的重量S；除砂筒1内还设置有加热层；使用方法包括除砂步骤、清洗步骤；

除砂步骤包括以下步骤：

A1：第一控制阀21、第二控制阀23、第三控制阀24关闭，第四控制阀22开启，天然气通过进气口4进入除砂筒1内，通过除砂筒1内的除砂结构进行除砂除砂后的砂石沉积在除砂筒1内底部和排砂管5中；

A2：当S大于或等于阈值A时，第四控制阀22关闭，第三控制阀24开启，砂石通过排砂口8排出，伸缩杆2在螺纹杆9上伸缩；

当S小于阈值A时，第四控制阀22开启，第一控制阀21、第二控制阀23、第三控制阀24关闭；

清洗步骤包括以下步骤：

B1：排出砂石后，将第四控制阀22、第三控制阀24关闭，开启第二控制阀23、第一控制阀21，清洗水从密封箱6中通过进气口4进入除砂筒1中进行清洗；

B2：清洗后，关闭第一控制阀21，清洗水通过过滤筒11进入过滤筒11中，第三连接管19中的抽水泵将通过过滤结构的清洗水，抽入密封箱6中；同时，伸缩杆2在螺纹杆9上伸缩；

B3：清洗水抽入密封箱6后，第二控制阀23关闭。第二控制阀23关闭后，加热层对除砂筒1开始加热。所述加热层为均匀分布在除砂筒1的筒壁内的加热丝。

在本实施例中阈值A的大小根据除砂筒和排砂管5的大小进行设定。

【实施例5】

在实施例4的基础上，本实施例包括以下步骤：

C1：控制器控制第一控制阀21、第二控制阀23、第三控制阀24关闭，第四控制阀22开启，天然气通过进气口4进入除砂筒1内，通过除砂筒1内的除砂结构进行除砂除砂后的砂石沉积在除砂筒1内底部和排砂管5中；

C2：当S大于或等于30kg时，第一重力传感器将信号发送给控制器，控制器控制第四控制阀22关闭，第三控制阀24开启，砂石通过排砂口8排出，同时，控制器发送信号给电机，电机控制伸缩杆2在螺纹杆9上伸缩；

当S小于30kg时，第一重力传感器将信号发送给控制器，控制器控制第四控制阀22开启，第一控制阀21、第二控制阀23、第三控制阀24关闭；

C3：当控制器控制第四控制阀22关闭，第三控制阀24开启，砂石通过排砂口8排出后，第一重力传感器上的压力信号为0时，第一重力传感器将重力信号发送给控制器，控制器控制第四控制阀22、第三控制阀24关闭，并且控制器将第二控制阀23、第一控制阀21开启，清洗水从密封箱6中通过进气口4进入除砂筒1中进行清洗；

密封箱内设置有第二重力传感器，第二重力传感器接收到密封箱中的压力信号为0时，即密封箱中的清洗水全部都从其内排出，第二重力传感器将信号发送给控制器，控制器控制第一控制阀21关闭，第三连接管19中的抽水泵开始工作，抽水泵将清洗水重新抽入密封箱中，当密封箱中的第二重力传感器接收到压力信号为原始的重量时，第二重力传感器将信号发送给控制器，控制器控制第二控制阀23关闭，同时，控制器控制加热层中的加热丝与电源接通，加热层开始加热，加热5min后，控制器控制加热层停止加热。重新开始C1步骤。

在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。