Application practice of mud gas separator in different working conditions

Em muitos setores industriais, o separador de gás de lama é de grande importância para garantir a operação segura e eficiente do processo de produção. Seja na perfuração de petróleo, no tratamento de esgoto ou na mineração, o separador de gás de lama é inseparável da separação eficaz do gás na lama. Em operações de perfuração de petróleo, a lama no poço é frequentemente misturada com uma grande quantidade de gases devido a uma variedade de condições geológicas complexas. Em uma estação de tratamento de esgoto, o separador de gás de lama é capaz de separar o gás metano e outros gases do processo de tratamento de lodo, evitando o acúmulo de gás na tubulação e no tratamento de poças na poça, evitando o acúmulo de explosões desencadeadas por acidentes de segurança e garantindo o bom andamento do trabalho de tratamento de esgoto.

Devido ao ambiente de produção e aos requisitos de processo de diferentes áreas industriais serem muito diferentes, separador de gás de lama na aplicação real de uma variedade de condições de trabalho. Este artigo discute em profundidade o separador de gás de lama em diferentes condições de trabalho sob a aplicação prática.

一.Análise do princípio do separador de gás de lama

Sendo o equipamento essencial para a separação eficiente de lama e gás, o princípio de funcionamento do separador lama-gás baseia-se na sinergia de múltiplos efeitos físicos. Quando a lama contaminada com gás entra no separador a uma determinada velocidade, ela utiliza inicialmente o efeito de sedimentação gravitacional gerado pela diferença na densidade gás-líquido. A densidade do gás é muito menor que a da lama; no campo gravitacional, o gás tende a se mover para cima, enquanto a lama se deposita para baixo, realizando assim a separação gás-líquido.

Ao mesmo tempo, o separador também utiliza a força centrífuga para potencializar ainda mais o efeito de separação. O design estrutural especial cria um movimento rotativo da lama dentro do separador. Sob a ação da força centrífuga, a lama mais densa é lançada em direção à parede interna do separador, enquanto o gás se concentra na área central do fluxo rotativo, proporcionando assim uma separação mais completa. Além disso, o gás é ainda mais separado das partículas sólidas na lama por meio de colisões e aderências, garantindo que o efeito de separação seja maximizado.

Condição de trabalho I: Área de construção civil

Na construção civil, especialmente em estaqueamentos de grande porte e construções subterrâneas, o separador de gás de lama desempenha um papel fundamental. Tomemos como exemplo a construção de estacas perfuradas comuns: no processo de perfuração, para estabilizar a parede do furo, transportar a escória e resfriar a broca, é necessário injetar uma grande quantidade de lama no furo. Com o aprofundamento da perfuração, uma grande quantidade de ar será misturada à lama, e esses gases, se não forem separados a tempo, afetarão seriamente o desempenho da lama e o bom andamento da construção.

Do ponto de vista da melhoria da eficiência da construção, o separador de gás de lama pode separar de forma rápida e eficaz o gás presente na lama, garantindo a densidade e a viscosidade normais da lama, permitindo que esta desempenhe melhor sua função de proteção de paredes e remoção de escória. Dessa forma, a velocidade de perfuração pode ser significativamente aumentada e as paradas e falhas no processo de perfuração são reduzidas.

Em termos de redução da poluição ambiental, a lama infiltrada com gás não tratada, se descarregada diretamente, não só causará desperdício de recursos hídricos, como também poluirá o solo e o ambiente aquático circundante. Através do tratamento com separador de gás de lama, o gás presente na lama é separado e a lama reciclável pode ser recuperada, reduzindo a quantidade de lama residual produzida. A lama separada pode ser reintroduzida no sistema de circulação da construção, realizando uma reciclagem em circuito fechado da lama, reduzindo a demanda por recursos de água doce e o impacto negativo da descarga de lama no meio ambiente.

Condição 2: Campo de batalha do tratamento de esgoto

No processo de tratamento de esgoto, especialmente na etapa de digestão do lodo, são produzidos grandes volumes de gás metano e outros gases. Esses gases, se misturados ao lodo, causarão muitos obstáculos ao processo de tratamento subsequente. Ao mesmo tempo, o esgoto também contém uma variedade de impurezas, como partículas sólidas, sólidos em suspensão, etc., e o separador de gás de lama pode separar essas impurezas e gases com eficiência, estabelecendo a base para o bom andamento do tratamento de esgoto.

Do ponto de vista do efeito de separação de impurezas e gases no esgoto, o separador de gás de lama apresenta um bom desempenho. Ele é capaz de interceptar as impurezas sólidas no esgoto e realizar a separação sólido-líquido através de seu design estrutural e princípio de funcionamento exclusivos. Ao mesmo tempo, utilizando a diferença de densidade gás-líquido, a força centrífuga e outros efeitos, ele separa o biogás e outros gases do lodo.

A otimização do processo de tratamento de esgoto pelo separador de gás de lama também é muito significativa. Em primeiro lugar, pode reduzir a carga do equipamento de tratamento subsequente. Após a separação do gás e das impurezas, o lodo apresenta fluidez e estabilidade aprimoradas e, ao entrar no equipamento de tratamento subsequente, pode reduzir o desgaste e o entupimento do equipamento, além de melhorar a eficiência operacional e a vida útil do equipamento. Por exemplo, na etapa de desidratação do lodo, o lodo tratado pelo separador de gás de lama apresenta melhor efeito de desidratação, menor tempo de operação do equipamento de desidratação e menor consumo de energia. Em segundo lugar, o biogás e outros gases separados pelo separador de gás de lama separador de gás de lama pode ser reciclado e usado como energia para geração interna de energia ou aquecimento da estação de tratamento de esgoto, o que realiza a reciclagem de recursos e reduz os custos operacionais da estação de tratamento de esgoto.

Condição de trabalho 3: Campo de extração de petróleo

Na área de extração de petróleo, as operações de perfuração de petróleo são frequentemente realizadas em condições geológicas complexas, onde gás natural, sulfeto de hidrogênio e outros gases presentes na formação penetram facilmente na lama, trazendo diversos riscos ao trabalho de perfuração. O separador de gás de lama pode separar esses gases da lama de forma oportuna e eficaz, mantendo o desempenho normal da lama e garantindo a segurança e a estabilidade do processo de perfuração.

Do ponto de vista da segurança da perfuração, o separador de gás de lama desempenha um papel importante. Quando uma grande quantidade de gás é misturada à lama, a densidade da lama diminui e a capacidade de suporte da parede do poço enfraquece, o que pode facilmente levar ao colapso da parede. Ao mesmo tempo, o gás não separado também pode causar sobrecarga ou até mesmo ruptura do poço, o que não só representa uma grande ameaça ao pessoal e aos equipamentos, como também causa grave poluição ao meio ambiente.

O separador de lama e gás também é de grande importância para melhorar a eficiência da mineração. Após a separação do gás, a lama apresenta melhor fluidez e estabilidade, podendo circular com mais suavidade pelo sistema de perfuração, proporcionando melhor resfriamento e lubrificação da broca, reduzindo o desgaste da broca e aumentando a velocidade de perfuração. Ao mesmo tempo, o desempenho estável da lama ajuda a transmitir a pressão e o torque de perfuração com mais precisão, tornando as operações de perfuração mais precisas e reduzindo o tempo de perfuração ineficaz, melhorando assim a eficiência geral da extração.

Comparação de desempenho e estratégias de otimização sob diferentes condições operacionais

Comparando o desempenho do separador de gás de lama Sob três condições típicas de trabalho, a saber, construção, tratamento de esgoto e extração de petróleo, a diferença é bastante significativa. Em termos de capacidade de processamento, devido à grande escala de perfuração e à grande circulação de lama na extração de petróleo, a capacidade de processamento do separador de gás de lama é a mais alta, geralmente precisando processar centenas de metros cúbicos ou até milhares de metros cúbicos de lama por hora; a construção civil é a segunda maior, de acordo com a escala das obras de estaqueamento, a capacidade de processamento varia de dezenas de metros cúbicos a centenas de metros cúbicos por hora; o processamento de lodo da estação de tratamento de esgoto é relativamente estável, a capacidade de processamento é geralmente em torno de dezenas de metros cúbicos por hora. Em torno de dezenas de metros cúbicos.

Em termos de eficiência de separação, o campo de exploração de petróleo requer uma eficiência de separação muito alta de gases na lama, especialmente para a lama que pode conter gases tóxicos e nocivos, como sulfeto de hidrogênio, a eficiência de separação precisa atingir mais de 95% para garantir a segurança da perfuração; estação de tratamento de esgoto para biogás e outros gases, a eficiência de separação é geralmente necessária para atingir 85% -95%, a fim de garantir a operação normal do processo de tratamento subsequente; construção de edifícios de gases nos requisitos de eficiência de separação de lama são relativamente baixos, geralmente, em geral, o volume de tratamento de lodo é de cerca de dezenas de metros cúbicos por hora. Na construção, a eficiência de separação de gás na lama é relativamente baixa, geralmente atingindo cerca de 80% para atender às necessidades da construção.

As razões para essas diferenças de desempenho estão intimamente relacionadas às características de cada condição de trabalho. As condições do estrato de extração de petróleo são complexas, a composição do gás é diversa e o conteúdo é instável, portanto, a adaptabilidade e a precisão de separação do equipamento precisam ser extremamente altas. Por exemplo, na extração de gás de xisto profundo, a pressão da formação é alta e o conteúdo de gás flutua bastante, o que exige que o separador de gás de lama tenha forte tolerância à pressão e desempenho de separação eficiente para lidar com o tratamento de lama por intrusão de gás em diferentes condições de trabalho.

O lodo de estações de tratamento de esgoto é complexo por natureza, contendo grande quantidade de matéria orgânica, microrganismos e impurezas, o que afetará a fluidez e o efeito de separação do lodo. Ao mesmo tempo, o processo de tratamento de estações de tratamento de águas residuais possui requisitos mais rigorosos para a separação de gás e lodo, que precisam ser direcionados de acordo com os diferentes processos de tratamento. Por exemplo, no processo de digestão anaeróbica, a quantidade de biogás separado precisa ser controlada com precisão para garantir que a reação anaeróbica ocorra sem problemas.

A lama na construção civil é afetada principalmente pelo processo de perfuração e pelas condições geológicas. Em relação à extração de petróleo e ao tratamento de esgoto, a composição da lama é relativamente simples, mas o ambiente de construção é complexo, o espaço do canteiro de obras é limitado e a pegada do equipamento e a portabilidade exigem requisitos mais elevados. Por exemplo, em um canteiro de obras no centro urbano, o espaço é estreito e o separador de gás de lama precisa ser pequeno, fácil de instalar e mover, para se adaptar às condições do canteiro de obras.

Para diferentes condições de trabalho, estratégias de otimização correspondentes podem ser adotadas para aprimorar o desempenho do separador de gás de lama. Na área de extração de petróleo, a tecnologia de separação em múltiplos estágios pode ser utilizada, primeiro através do separador primário para a separação inicial gás-líquido, reduzindo o teor de gás na lama, e depois através do separador secundário ou terciário para a separação fina, a fim de melhorar ainda mais a eficiência da separação. Ao mesmo tempo, a resistência à corrosão do equipamento é reforçada, e materiais resistentes à corrosão são utilizados na fabricação dos principais componentes do equipamento, como aço inoxidável para tanques e elementos de separação, a fim de lidar com lamas contendo gases corrosivos, como o sulfeto de hidrogênio.

Em estações de tratamento de esgoto, a estrutura e os parâmetros dos elementos de separação podem ser otimizados de acordo com as características do lodo e os requisitos do processo de tratamento. Por exemplo, para lodo com alta viscosidade, são utilizadas lâminas de ciclone especialmente projetadas para aumentar a rugosidade e o ângulo das lâminas, potencializando o efeito da força centrífuga e melhorando o efeito de separação. Ao mesmo tempo, em conjunto com o processo de tratamento do lodo, os parâmetros operacionais do separador são ajustados de forma adequada, como o controle da vazão e do nível de líquido do lodo, para garantir a estabilidade do efeito de separação.

No domínio da construção civil, para se adaptar ao estreito estaleiro, foi utilizada uma estrutura miniaturizada e integrada separador de gás de lama pode ser desenvolvido, integrando o equipamento de separação, a bomba de lama e o sistema de controle, reduzindo o espaço ocupado pelo equipamento e melhorando sua mobilidade. Ao mesmo tempo, a confiabilidade e a facilidade de manutenção do equipamento são reforçadas, e um design modular é adotado para facilitar a instalação, a desmontagem e a manutenção do equipamento, reduzir a taxa de falhas e melhorar a eficiência da construção.