天然气压缩系统的气体过滤装置的制作方法

本实用新型涉及天然气压缩领域，特别涉及一种天然气压缩系统的气体过滤装置。

背景技术：

天然气加气站以压缩天然气（CNG）形式向天然气汽车（NGV）和大型CNG子站车提供燃料。天然气管线中的天然气需先经过过滤器净化处理后，再由压缩机组将天然气压缩到最高25Mpa，最后通过售气机给车辆加气。

然而，20-3Mpa的天然气在通过过滤器时，由于过滤器滤芯的过滤作用，滤芯的内外侧形成压差，天然气从相对高压流向相对低压是吸热过程（气体膨胀吸热），由于20-3Mpa的天然气内含有一定水分，若在外界环境温度较低时（如气候寒冷地区），这些水分将在滤芯表面凝结成冰，使过滤器形成冰堵，导致天然气不能正常通过过滤器，严重影响压缩机组设备的正常工作。

为了防止过滤器因温度过低造成冰堵现象，目前常用的解决方案是在过滤器的周围设置多圈电加热丝，通过电加热丝对过滤器加热，以提高过滤器的温度。这种方案虽然能解决过滤器滤芯冰堵的问题，但是采用电加热方式却留下发生安全事故的隐患，并且电加热丝对过滤器的加热效率较低，电能消耗较大，不利于节能降耗。也有通过增大过滤器过滤面积，如在管路上并联多个过滤器或者增大过滤器体积来解决滤芯冰堵的问题，但是采用多个过滤器或扩大过滤器体积的方式无疑增加了天然气加气站的运营成本、管理成本，同时，多个过滤器或较大体积过滤器的占用空间大，安装在天然气压缩系统中容易还容易出现发生干涉的情况。

因此，如何解决天然气压缩系统的气体过滤器形成冰堵的问题，并消除过滤器加热埋下的安全隐患，长期以来一直是本领域技术人员想解决而尚未解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种天然气压缩系统的气体过滤装置，其结构简单、过滤效率高，能有效避免因温度过低而凝冰形成冰堵，保证天然气压缩系统正常运行。

本实用新型的技术方案是：一种天然气压缩系统的气体过滤装置，包括气体过滤装置的壳体，以及安装在壳体腔内的滤芯，滤芯与壳体内壁之间留有气体通过的空间，所述气体通过的空间与壳体上设置的进气口连通，所述滤芯的内腔与壳体上设置的出气口连通，所述气体通过的空间中设置热交换管，所述壳体上设有加热介质的输入接口和输出接口，所述热交换管的上游端与输入接口连接，热交换管的下游端与输出接口连接。

所述热交换管呈倒置的U形结构，倒置U形结构的热交换管的连接段呈弧形弯曲绕过滤芯，热交换管的上游端与设于壳体底部的输入接口连接，热交换管的下游端与设于壳体底部的输出接口连接。

所述热交换管的数量为一个或两个。

所述热交换管的数量设为两个，两个倒置的U形结构的热交换管对称设置在滤芯的两侧，两个热交换管的呈弧形弯曲的连接段相向环抱滤芯。

所述热交换管呈螺旋状盘绕在滤芯周围，热交换管的上游端与设于壳体底部的输入接口连接，热交换管的下游端与设于壳体侧壁上的输出接口连接；或者，热交换管的上游端与设于壳体侧壁上的输入接口连接，热交换管的下游端与设于壳体底部的输出接口连接。

所述热交换管与滤芯、壳体内壁之间均留有供气体通过的间隙。

所述输入接口、输出接口的介质过孔均为阶梯孔，阶梯孔的小径段设有内螺纹，该内螺纹用于连接外接管路，阶梯孔的大径段的孔径大于热交换管的管径，形成容纳腔。

所述滤芯由内管和滤网组成，内管的圆周侧壁上沿轴向间隔设有用于支撑滤网的支撑凸台，相邻支撑凸台之间的内管圆周侧壁上设有多个通孔，支撑凸台支撑滤网，使滤网与内管壁上的通孔之间形成缓冲空间。

所述壳体的底部设有一集污槽，该集污槽与一向下外伸出壳体的排污管连通，所述排污管的下端用螺塞封闭，或使用针阀封闭。

所述壳体由上壳体和下壳体通过螺纹配合连接构成整体，上壳体和下壳体之间设有第一密封圈，所述滤芯通过螺纹配合固定在上壳体上，滤芯与上壳体之间设有第二密封圈。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

1、在气体通过的空间内设置热交换管，热交换管在气体通过的空间内进行热交换，直接对气体通过的空间进行升温，能有效避免天然气中含有的水分在滤芯表面凝冰形成冰堵，保证天然气压缩系统正常运行。热交换管直接进行热交换的加热过程，对气体过滤装置的加热效率高、能耗损失率低。壳体上设有加热介质的输入接口和输出接口，热交换管的上游端与输入接口连接，热交换管的下游端与输出接口连接，其中，输入接口可与天然气压缩系统的压缩机组的排气管连接，利用经压缩后温度超过常温的压缩天然气作为热交换管的热介质，输出接口可连接压缩天然气输出总管，当温度超过常温的压缩天然气从热交换管中通过时，通过热交换对气体过滤装置的内腔进行升温，可以有效防止气体过滤装置的产生冰堵。并且，在热交换过程中，流过热交换管的压缩天然气得到冷却后，再流到天然气压缩系统中与冷却器出口端输出的冷却气体进行汇总。采用这种结构的气体过滤装置，不需要利用电加热来防止冰堵，既安全，又节能；并且直接利用压缩天然气的热量来防止冰堵，可充分利用天然气压缩系统压缩天然气产生的热量，还可使天然气压缩系统的用于冷却装置的能量消耗得到一定降低，实现废热利用，达到节能降耗的目的，而且天然气也无消耗。

2、输入接口、输出接口的介质过孔均为阶梯孔，阶梯孔的小径段设有内螺纹，该内螺纹用于连接外接管路，使热介质的输入管可通过螺纹配合与输入接口连接，热介质的输出管可通过螺纹配合与输出接口连接，连接方便、可靠，保证热交换管的密封性，防止热介质泄漏。输入接口、输出接口介质过孔的容纳腔的孔径大于热交换管的管径，在对应热交换管的上游端、下游端固定安装输入接口、输出接口时，不需精确对位即可固定输入接口、输出接口的位置，避免输入接口、输出接口的安装面对热交换管的上游端或下游端形成遮挡或部分遮挡，同时，当热交换管的数量为两个时，输入接口的容纳腔可完全容纳两个热交换管的上游端，输出接口的容纳腔可完全容纳两个热交换管的下游端。

3、滤芯由内管和滤网组成，内管的圆周侧壁上沿轴向间隔设有用于支撑滤网的支撑凸台，相邻支撑凸台之间的内管圆周侧壁上设有多个通孔，支撑凸台支撑滤网，使滤网与内管壁上的通孔之间形成缓冲空间。通过支撑凸台将滤网与内管圆周侧壁隔开，增大天然气通过滤网的过滤面积，有效提高滤芯的过滤效率。

4、所述壳体的底部设有一集污槽，该集污槽与一向下外伸出壳体的排污管连通，所述排污管的外伸端通过一螺塞封闭，被滤芯过滤后的水分等杂质汇集在壳体底部的集物槽内，打开螺塞即可由排污管排出。

5、所述热交换管与滤芯、壳体内壁之间均留有供气体通过的间隙，进入气体通过的空间内的天然气可由热交换管的两侧通过，热交换管与这些天然气的接触面积大，热交换效率高。

下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B向视图；

图4为本实用新型输入接口的结构示意图；

图5为本实用新型滤芯的结构示意图；

图6为本实用新型热交换管的结构示意图；

图7为图6的C向视图；

图8为图7的D向视图。

附图中，1为壳体，1a为上壳体，1b为下壳体，2为滤芯，2a为内管，2b为滤网，2c为支撑凸台，2d为通孔，2e为缓冲空间，3为气体通过的空间，4为进气口，5为出气口，6为热交换管，6a为连接段，7为输入接口，8为输出接口，9为第一密封圈，10为第二密封圈，11为介质过孔，11a为内螺纹，11b为容纳腔，12为集污槽，13为排污管，14为螺塞，15为连接螺母。

具体实施方式

参见图1至图8，为一种天然气压缩系统的气体过滤装置的具体实施例。天然气压缩系统的气体过滤装置包括气体过滤装置的壳体1，以及安装在壳体1腔内的滤芯2，滤芯2与壳体1内壁之间留有气体通过的空间3，本实施例中，所述壳体1由上壳体1a和下壳体1b通过螺纹配合连接构成整体的壳体，上壳体和下壳体连接的具体结构为，上壳体中设有开口朝下的安装孔，该安装孔为阶梯孔，安装孔的大径段设有内螺纹，下壳体具有开口朝上的内腔，下壳体的外圆周侧壁呈阶梯状，阶梯状外圆周侧壁的大径段上设有与上壳体安装孔内螺纹适配的外螺纹，所述下壳体插入上壳体的安装孔中，通过外螺纹与上壳体安装孔的内螺纹螺纹配合，连接构成整体，为保证壳体的密封性能，在上壳体安装孔的小径段和下壳体外圆周侧壁小径段之间设有第一密封圈9，形成面密封。所述滤芯2通过螺纹配合固定在上壳体1a上，位于下壳体1b的内腔中，具体为，滤芯2由内管2a和滤网2b组成，其中，内管外圆周侧壁的上段设有外螺纹，内管外圆周侧壁的下段沿轴向间隔设有四个支撑凸台2c，相邻支撑凸台2c之间的内管圆周侧壁上设有多个通孔2d，滤网2b固定安装在这些支撑凸台2c上，与内管2a的圆周侧壁分隔开，形成过滤天然气的缓冲空间2e，提高了天然气通过滤网的过滤面积，即，提高了滤芯的过滤效率，内芯上段通过螺纹配合与上壳体固定连接，使内芯最高位置的支撑凸台与上壳体贴合，为保证壳体的密封性能，所述滤芯2最高位置的支撑凸台与上壳体1a之间设有第二密封圈10。所述气体通过的空间3与壳体1上设置的进气口4连通，具体为，进气口4设置在上壳体的侧壁上，与气体通过的空间连通，出气口设置在上壳体侧壁的另一端，与滤芯的内腔连通，为便于与输气管道连接，进气口、出气口的内壁上均设有内螺纹段。为快速、方便的排出天然气经滤芯过滤后残留的杂质，在下壳体的底部中心位置设有一集污槽12，该集污槽12与一竖直向下外伸出壳体1的排污管13连通，本实施例中，排污管13的上端外周面与集污槽12的槽底焊接，以此保证壳体的密封性能，排污管13的下端套设一连接螺母15，排污管与连接螺母15之间设有密封垫，一螺塞14与连接螺母15螺纹配合形成可拆卸式连接，对排污管13的下端形成封闭，也可使用针阀对排污管的下端进行封闭。所述气体通过的空间3中设置热交换管6，所述壳体1上设有加热介质的输入接口7和输出接口8，所述热交换管6的上游端与输入接口7连接，热交换管6的下游端与输出接口8连接，具体为，所述热交换管的数量为两个，均呈倒置的U形结构，两个热交换管6与滤芯2、壳体1内壁之间均留有供气体通过的间隙，两个呈倒置U形结构的热交换管6的上游端、下游端分别竖直向下外伸出下壳体1b的底面，且通过焊接固定，两个倒置的U形结构的热交换管6对称设置在滤芯2的两侧，两个热交换管6的呈弧形弯曲的连接段6a相向环抱滤芯2。所述加热介质的输入接口7和输出接口8的介质过孔11为阶梯孔，阶梯孔的小径段设有内螺纹11a，阶梯孔的大径段孔径为热交换管的管径的四倍，形成容纳腔11b，其中，输入接口7通过焊接固定设于下壳体1b的底面，位于下壳体底面的一端，使输入接口的容纳腔11b与两个热交换管6的上游端对应，即，两个热交换管的上游端均与输入接口的容纳腔连通，输出接口8通过焊接固定设于下壳体1b的底面，位于下壳体底面的另一端，使输出接口的容纳腔11b与两个热交换管6的下游端对应，即，两个热交换管的下游端均与输出接口的容纳腔连通。也可将热交换管设置为呈螺旋盘绕状设于气体通过的空间3，当如此设置热交换管时，热交换管6的上游端竖直向下外伸出下壳体的底面，且通过焊接固定，输入接口通过焊接固定设于下壳体的底面，使输入接口的容纳腔与热交换管的上游端对应，热交换管的下游端水平外伸出下壳体的侧面，且通过焊接固定，输出接口通过焊接固定设于下壳体的侧面，使输出接口的容纳腔与热交换管的下游端对应。

使用时，将本气体过滤装置安装在天然气加气站的压缩机组的进气端，使气源的天然气从气体过滤装置的进气口进入气体过滤装置的内腔，经气体过滤装置的滤芯过滤后，从出气口流入压缩机组进行压缩增压，压缩机组出气端通过增压输气管与冷却装置进气端连接，冷却装置出气端与压缩天然气输出总管连接，增压输气管设置一歧路与气体过滤装置的加热介质的输入接口连接，气体过滤装置的加热介质的输出接口连接压缩天然气输出总管，利用经压缩后温度超过常温（通常大于60℃）的压缩天然气作为热交换管的热介质，当温度超过常温的压缩天然气从热交换管中通过时，通过热交换对气体过滤装置的内腔进行升温，可以有效防止气体过滤装置的产生冰堵。并且，在热交换过程中，流过热交换管的压缩天然气得到冷却后，再流到天然气压缩系统中冷却气体的冷却器出口端进行汇总。或者，也可将气体过滤装置的热交换管与压缩机组的液压油循环管路连接，利用升温后的液压油作为加热介质，对气体过滤装置进行升温。采用这种结构的气体过滤装置，不需要利用电加热来防止冰堵，既安全，又节能；并且直接利用压缩天然气的热量来防止冰堵，可充分利用天然气压缩系统压缩天然气产生的热量，还可使天然气压缩系统的用于冷却装置的能量消耗得到一定降低，实现废热利用，达到节能降耗的目的，而且天然气也无消耗。