一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，属于新能源开采技术领域，包括底座、圆筒盖、电磁加热控制器及依次连接的输送管进口端、离心泵、电磁加热管、输送管出口端。本实用新型设置的电磁加热管利用电磁感应加热原理可以有效地将刚收集到海底平台的天然气水合物混合物加热，降低流体黏度，促进气体流动，使天然气水合物充分分解，释放出甲烷气体，便于后续的分离操作，使电磁加热管呈螺旋型走向，可以更有效节约空间，简化装置，防止管底杂质的淤积。本实用新型具有结构简单、使用方便、实时可控、工作高效、节约能源等优点。

主设计要求

1.一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，包括底座、圆筒盖、管道系统，其特征在于，所述圆筒盖为顶部封闭底部开口的圆筒结构，圆筒盖连接在底座上，圆筒盖顶部和侧面下部设有开口，并让所述管道系统穿过，在圆筒盖顶部外侧的管道系统作为输送管进口端，并设有法兰盘B，在圆筒盖侧面下部的管道系统作为输送管出口端，并设有法兰盘A，所述管道系统包括电磁加热管，所述电磁加热管在圆筒盖内为螺旋结构，管道系统还设有用于支撑管道系统的筒式螺旋管支撑架，在电磁加热管上设有离心泵；所述底座上安装有电磁加热控制器，电磁加热控制器连接到电磁加热管。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，其特征在于，所述电磁加热管内部结构依次为内管、绝热层、电磁线圈、外管，所述电磁线圈内部结构由内到外依次冷却管、导线、绝缘层，导线均布在冷却管外围，绝缘层将导线和冷却管包裹在内，电磁加热控制器连接导线，对其加热，同时，电磁加热控制器内含冷却液循环泵，冷却液循环泵与冷却管相连。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，其特征在于，所述圆筒盖底部外侧设置连接沿，连接沿上设置有多个均布的螺栓孔，底座在对应连接沿的螺栓孔处设有对应的螺栓孔，圆筒盖与底座之间设有密封材料，叠加后实现密封，圆筒盖和底座之间采用连接螺栓相连接，保证了良好的密封性。

4.根据权利要求3所述的一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，其特征在于，所述底座在其外边缘设有多个均布的底座定位螺栓孔，在底座定位螺栓孔之间设有底座吊耳。

5.根据权利要求4所述的一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，其特征在于，所述圆筒盖顶部设有多个圆筒盖吊耳。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源开采技术领域，具体涉及一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置。

背景技术

随着传统能源的可开采储量的日益减少，且对环境产生严重影响，不符合国家发展的战略要求，商业开发新型的清洁能源的需求迫在眉睫。可燃冰作为一种甲烷含量高、资源储量大、燃烧后对环境无污染的新型能源引起了世界各地的广泛关注。在我国东海和南海海域都有大量分布，其储量大约为常规油气储量的二倍左右。

为了获取这种清洁能源，国内外对天然气水合物的开采都竞相加快加深研究，现有的天然气水合物开采可燃冰的方法有：热解法、降压法及二氧化碳置换法等。

但这些开采方法仍存在诸多不足，海底开采可能破坏其原有的稳态环境，甚至可能会造成可燃冰储层不稳定、大面积垮塌，造成地震、海啸等大型灾难，或者产生温室气体泄漏，化学试剂污染等环境影响。除此之外，这些开采方法经济成本高，技术复杂，不具备较好的商业开采价值。

针对海底浅层天然气水合物，有学者提出固体开采法，进而演化为混合开采法或称矿泥浆开采法。该方法的具体步骤是，首先促使天然气水合物在原地分解为气液混合相，采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆，然后将这种混合泥浆导入海面作业船或生产平台进行处理，促使天然气水合物彻底分解，从而获取天然气。在初步获取天然气过程中面临工序繁杂，常规加热方法热量损失大，费用昂贵等问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种结构简单、使用方便、实时可控、工作高效、节约能源的一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置。

本实用新型的技术方案是：

一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，包括底座、圆筒盖、管道系统，所述圆筒盖为顶部封闭底部开口的圆筒结构，圆筒盖连接在底座上，圆筒盖顶部和侧面下部设有开口，并让所述管道系统穿过，在圆筒盖顶部外侧的管道系统作为输送管进口端，并设有法兰盘B，在圆筒盖侧面下部的管道系统作为输送管出口端，并设有法兰盘A，所述管道系统包括电磁加热管，所述电磁加热管在圆筒盖内为螺旋结构，管道系统还设有用于支撑管道系统的筒式螺旋管支撑架，在电磁加热管上设有离心泵；所述底座上安装有电磁加热控制器，电磁加热控制器连接到电磁加热管。

进一步的，所述电磁加热管内部结构依次为内管、绝热层、电磁线圈、外管，所述电磁线圈内部结构由内到外依次冷却管、导线、绝缘层，导线均布在冷却管外围，绝缘层将导线和冷却管包裹在内，电磁加热控制器内含整流电路和控制电路，将低频交变电流转化为高频交变电流后通入导线；同时，电磁加热控制器内含冷却液循环泵，冷却液循环泵与冷却管相连，电磁加热控制器可实时检测导线温度，从而自动控制冷却液的工作与否，防止导线过热，引起故障。

进一步的，所述圆筒盖底部外侧设置连接沿，连接沿上设置有多个均布的螺栓孔，底座在对应连接沿的螺栓孔处设有对应的螺栓孔，圆筒盖与底座之间设有密封材料，叠加后实现密封，圆筒盖和底座之间采用连接螺栓相连接，保证了良好的密封性。

进一步的，所述底座在其外边缘设有多个均布的底座定位螺栓孔，在底座定位螺栓孔之间设有底座吊耳。

进一步的，所述圆筒盖顶部设有多个圆筒盖吊耳。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所提供的加热分解装置应用于天然气水合物海底开采平台，利用电磁感应加热原理可以有效地将刚收集到海底平台的天然气水合物混合物加热，减少热量损失，降低流体黏度，促进气体流动，使天然气水合物充分分解，释放出甲烷气体，便于后续的分离操作，在海底直接进行泥沙回注，提高了能源利用率与开采效率。

(2)本加热分解装置结构简单，使用方便、实时可控、工作高效，易于实施，可实现海底浅层天然气水合物的连续加热分解。

(3)本实用新型采用螺旋式的电磁加热管，能够有效节约空间，并便于支撑和安放，利于温度控制。

附图说明

图1是本实用新型的组装示意图；

图2是图1的爆炸视图；

图3是本实用新型所述电磁加热管的中心剖面图；

图4是本实用新型所述电磁线圈的横截面剖面图。

附图标记：

1、底座；2、连接沿；3、连接螺栓；4、底座定位螺栓孔；5、底座吊耳；6、输送管出口端；7、法兰盘A；8、圆筒盖；9、圆筒盖吊耳；10、输送管进口端；11、法兰盘B；12、电磁加热控制器；13、筒式螺旋管支撑架；14、电磁加热管；15、离心泵；16、内管；17、绝热层；18、电磁线圈；19、外管；20、冷却管；21、导线；22、绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-4所示，一种螺旋式海底天然气水合物加热分解装置，包括底座1、圆筒盖8、电磁加热控制器12及依次连接的输送管进口端10、离心泵15、电磁加热管14、输送管出口端6。所述圆筒盖8设置连接沿2，连接沿2上设置有若干个螺栓孔，圆筒盖8与底座1之间附有密封材料(如橡胶密封垫片，必要时可在底座上设用于固定橡胶密封垫片的槽)，叠加后采用连接螺栓3连接；所述电磁加热控制器12分别与电磁线圈18、离心泵15连接，电磁加热控制器12通过实时监测电磁加热管14内流体的温度与流速从而控制加热的功率与时间；所述电磁加热管14内部结构依次为内管16、绝热层17、电磁线圈18、外管19，使电磁加热管14呈螺旋型走向；所述离心泵15可以为加热过程提供充足的辅助动力；所述电磁线圈18内部结构由内到外依次冷却管20、导线21、绝缘层22，导线21均布在冷却管20外围，绝缘层22将导线21和冷却管20包裹在内。

本实用新型在使用时，刚收集到海底平台的天然气水合物混合物通过输送管进口端10进入该热分解装置。在离心泵15的作用下，混合物获得足够的动力；混合物在电磁加热管14中时，电磁加热管14利用电磁感应加热原理(即加热时，电磁线圈18中通入高频交变电流，所述高频交变电流为300-1000MHz的电流，电磁线圈18周围便产生交变磁场，交变磁场的大部分磁力线通过由磁敏感材料制作的内管16，从而产生涡旋电流，涡旋电流的焦耳热效应使内管16升温，从而实现加热；同时，绝热层17减少了内管热量散失)可以有效地加热，降低了流体黏度，促进了气体流动，使天然气水合物充分分解，释放出甲烷气体；混合物流过呈螺旋型走向的电磁加热管14后，到达输送管出口端6，分解后的天然气水合物从输送管出口端6流出，通过管道进入分离器，从而进行后续的分离操作。在工作过程中，电磁加热控制器12通过实时监测电磁加热管14内流体的温度与流速从而控制加热的功率与时间；电磁加热控制器12实时检测导线21的温度，从而自动控制冷却管20内冷却液的工作与否，防止导线21过热，引起故障。

所述电磁加热控制器为市售的常规电磁加热控制器，如KOE公司生产的5-8KW电磁加热控制器，其连接方式也为现有技术的常规方案，同时设有配套的供电模块，供电模块采用海底电缆模式从对应配套本实用新型的海面装置(采集船)上进行供电。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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