高粘稠物质液环输送系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高粘稠物质输送系统，还涉及一种高粘稠物质输送方法，具体涉及一种用于输送原油、泥浆等高粘稠物质时采用的液环输送系统及方法。
【背景技术】
[0002]管道运输具有运量大、占地面积少、建设周期短、运输费用低、运输安全可靠、连续性强等优势，并且可以实现整套运输流程的完全密闭和自动控制。除广泛用于石油、天然气的长距离运输外，还可运输矿石、煤炭、建材、化学品和粮食等。管道运输可省去水运或陆运的中转坏节，缩短运输周期，降低运输成本，提高运输效率。
[0003]在原油、泥浆等粘稠物质的管输过程中，粘稠物质直接与管道内壁接触，由于粘度较大，因此往往会产生较大的摩擦阻力，造成较大的输送能耗，使得输送成本不断提高，当被输送物质的粘度过大时，甚至无法通过管道输送。因此，采取必要的技术措施减少输送的粘稠物质与输送管道壁面的直接接触，可以实现管道的经济和安全输送。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决粘稠物质在管输过程中与管道内壁摩擦阻力过大，造成输送能耗大、成本高的问题，设计并提供了一种高粘稠物质液环输送系统及方法，其采用的技术方案如下:
[0005]高粘稠物质液环输送系统，包括阀门、低粘液储罐、起点储罐、低粘液输液栗、高粘稠物质输液栗、筒式混合器、液环输送管路、液环维持装置、分离器、终点储罐、输液管路。
[0006]其中，所述的低粘液储罐用来储存与高粘液体基本不相溶的、用于形成液环的低粘液(例如水)，所述的起点储罐用来储存需要运输的高粘稠物质，低粘液和高粘稠物质分别通过相应输液栗输送至筒式混合器。
[0007]所述的筒式混合器是产生液环的装置，也是液环输送的起点。通过筒式混合器使要输送的粘稠物质在管道核心流动，用与该物质互不相溶的低粘液充满粘稠物质和管壁间的环形空间，形成液环。
[0008]所述的液环维持装置是保持液环稳定性的装置，在水平输送过程中，由于被输送的粘稠物质和充当液环的低粘液的比重不同，核心流体会出现上浮或下沉的偏心趋势，随输送距离的增长，粘稠相最终将会与管壁接触，使液环遭到破坏，因此在适当间距处设置液环维持装置，以保持液环的稳定性。液环维持装置内设置高速转筒，高速转筒内有多个螺旋叶片，在高速旋转的情况下带动低粘液形成稳定液环，充满粘稠物质和高速转筒内壁间的环形空间，螺旋叶片可在不破坏液环的情况下最大限度的增加接触面积，为液环的维持提供足够离心力，同时在被输送物质与管道壁面发生粘连接触时，凭借转速差斩断接触，使被输送物质恢复被包裹状态。
[0009]所述的分离器用来分离输送终点已经混合的低粘液和高粘稠物质，包括沉降分离和离心分离装置；高粘稠物质经分离后储存在终点储罐，低粘液经输液栗加压后通过输液管路返输至起点的低粘液储罐，实现低粘液的循环利用。
[0010]基于上述系统，本发明还提出了一种高粘稠物质液环输送方法，具体操作步骤为:
[0011]步骤(1):将低粘液和高粘稠物质分别通过相应输液栗输送至筒式混合器:
[0012]步骤(2):低粘液通过筒式混合器的旋流作用产生液环，将被输送的高粘稠物质包裹其中，使其在管道核心流动；
[0013]步骤(3):当混合液流经液环维持装置时，重新形成稳定的液环，包裹着被输送的尚粘桐物质继续向如输送；
[0014]步骤(4):输送至终点后，通过分离器对已经混合的低粘液和高粘稠物质进行分尚，尚粘桐物质储存在终点储触;
[0015]步骤(5):低粘液经输液栗加压后通过输液管路返输至起点的低粘液储罐。
[0016]利用本发明所提供的液环输送系统输送高粘稠物质时，减阻效果明显，液环输送高粘液体的压力相当于输量相同时低粘液单独流动压力，能大幅度地降低输送过程中的流动阻力，大大减小了粘稠物质的管输能耗，降低管道运行成本。
【附图说明】
[0017]图1:本发明所提供的高粘稠物质液环输送系统的系统框图；
[0018]图2:本发明所提供的筒式混合器结构原理图；
[0019]图3:本发明所提供的液环维持装置的纵剖面图；
[0020]图4:本发明所提供的液环维持装置的横截面图；
[0021]图5:本发明所提供的液环维持装置的传动机构齿轮局部啮合放大图。
[0022]符号说明:
[0023]1.阀门、2.低粘液储罐、3.起点储罐、4.低粘液输液栗、5.高粘稠物质输液栗、6.筒式混合器、7.液环输送管路、8.液环维持装置、9.分离器、10.终点储罐、11.输液管路、12.混合器高粘稠物质入口、13.混合器低粘液入口、14.筒式混合器主体、15.筒式混合器出口、16.混合器中心管；
[0024]81.入口法兰、82.密封部件、83.保护外壳、84.主动齿轮、85.传动轴、86.电动机、87.出口法兰、88.高速转筒、89.从动齿轮、810.螺旋叶片、811.支撑部件、812.齿轮啮合处。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明:
[0026]如图1所示，本发明所提供的高粘稠物质液环输送系统，包括阀门1、低粘液储罐
2、起点储罐3、低粘液输液栗4、高粘稠物质输液栗5、筒式混合器6、液环输送管路7、液环维持装置8、分离器9、终点储罐10、输液管路11。
[0027]所述的低粘液储罐2用来储存与高粘液体基本不相互溶解的、用于形成液环低粘液，所述的起点储罐3储存高粘稠物质，低粘液和高粘稠物质分别通过低粘液输液栗4和高粘稠物质输液栗5输送至筒式混合器6。通过所述的筒式混合器6产生液环，粘稠物质在管道核心流动，低粘液充满粘稠物质和管壁间的环形空间，以此为起点，通过液环输送管路7开始液环输送过程。
[0028]在水平输送过程中，由于被输送的粘稠物质和充当液环的低粘液的比重不同，核心流体会出现上浮或下沉的偏心趋势，随着输送距离的增长，粘稠相最终将会与管壁接触，使液环遭到破坏，因此在适当的距离处设置液环维持装置8，以保持液环的稳定性。
[0029]如图2所示，本发明所提供的筒式混合器，包括筒式混合器高粘稠物质入口 12、筒式混合器低粘液入口 13、筒式混合器主体14、筒式混合器出口 15、混合器中心管16，所述筒式混合器低粘液入口 13设置在筒式混合器主体14前段切向位置，所述筒式混合器中心管16位于筒式混合器主体14中心，其外径小于筒式混合器主体14末段内径。
[0030]本发明的筒式混合器形成液环的原理是:高粘稠物质从混合器高粘稠物质入口12以一定流速径向进入筒式混合器内，低粘液从低粘液入口 13以一定流速切向进入筒式混合器内，由于高速离心的作用，低粘液沿筒式混合器内壁流动，形成液环，在筒式混合器中心管16出口处，尚粘桐物质与低粘液接触，此时，低粘液作为稳定液环包裹尚粘桐物质向前流动。
[0031]当高粘稠物质被输送至终点，进入分离器9对已经混合的低粘液和高粘稠物质进行分离，高粘稠物质储存在终点储罐10，低粘液经输液栗加压后通过输液管路11返输至起点的低粘液储罐2，实现低粘液的循环利用。
[0032]如图3-5所示，本发明提供的用于液环输送的液环维持装置，包括入口法兰81、密封部件82、保护外壳83、主动齿轮84、传动轴85、电动机86、出口法兰87、高速转筒88、从动齿轮89、螺旋叶片810、支撑部件811，所述的电动机86通过传动轴85与主动齿轮84相连，使二者以相同角速度转动；所述高速转筒88中部与从动齿轮89无缝连接，以相同角速度同轴转动；所述从动齿轮89与主动齿轮84通过外齿