一种管道系统微波快速吹扫法技术方案

本发明专利技术公开了一种管道系统微波快速吹扫法，通过微波馈入装置将微波馈入金属管道内部，并在管道内增设短路孔板，使得管道内部的空腔形成微波谐振腔；残留在法兰连接面之间的水以及管壁吸附的水在微波作用下迅速汽化，然后通过干燥气体将已经汽化的水分带出。本发明专利技术所提供的这种对露点要求较高的石油化工管道系统进行快速吹扫的方法，能够缩短工期、节省能源、降低施工成本、提高干燥效果。

A rapid microwave sweeping method for piping system

The invention discloses a pipeline system microwave fast sweeping method, the microwave radiation device inside the microwave feed in metal pipeline, and the addition of short hole plate in the pipe, the pipe cavity inside the microwave cavity; residual in the flange face between the water and the water in the tube wall adsorption rapidly under the action of microwave vaporization then, through the dry gas will have vaporized water out. The invention provides a quick blowing method for the petroleum chemical pipeline system with high dew point requirement, which can shorten the time limit, save energy, reduce construction cost and improve drying effect.

【技术实现步骤摘要】
一种管道系统微波快速吹扫法
本专利技术属于石油化工管道的系统试车、吹扫
，主要涉及管道内部的吹扫干燥技术。
技术介绍
在化工、石油化工行业有很多管道系统严禁有残留水分，(如：天然气处理、天然气输送、空气分离、精密电子等等)，这些水分通常是吸附在管道内表面，即使是非常微量的水也能造成工艺故障，导致产品质量不合格，甚至引发重大的安全事故。微量水分就能带来一系列的不良后果，例如：加速管道设备的腐蚀、堵塞阀门、降低气体的输送效率、造成压缩机损坏等等。按照规范要求，石油化工管道在施工结束后必须进行相应试验，用来检验管道的施工质量(主要是焊接质量)，水压试验是相对比较安全可靠的实验方法。实验结束后总有一些水残留在的管道内部；有些水分是吸附在管道内壁，有些是残留在管件的连接面之间，要想把这些水分全部排出是一件非常困难的事情，因此，吹扫是石油化工管道试车阶段必须的一个过程，对于有露点要求的管道系统来说，管道的干燥程度将直接决定将来能否正常生产、能否生产出合格产品。传统的做法是利用液氮汽化成干燥氮气，把干燥氮气通入管道系统不停地吹，通常要消耗大量的氮气才能把管道内部干燥到合格程度。或者用露点很低的压缩机产生低露点空气，不停地吹扫管道内部，一般需要几十个小时。由于管道内残留的水非常微量，甚至是以分子的形态被吸附在管道内，它跟金属管道内壁的结合力非常强，要想把这些水分全部脱掉，需要相当长的时间，即便是用绝对干燥的空气也需要几十个小时，甚至更长时间。如果用液氮进行干燥，液氮的使用量很大，加上液氮气化后温度较低，降低了水的汽化能力，长时间干燥是无法避免的。因此，能否研发出一种快速干燥管道的方法，在石油化工领域有着非常重要的现实意义。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中的不足之处，本专利技术提供了一种对露点要求较高的石油化工管道系统进行快速吹扫的方法，能够缩短工期、节省能源、降低施工成本、提高干燥效果。技术方案：微波是频率非常高的电磁波，它的频率范围目前尚无明确规定，通常将频率为300MHz～30GHz的电磁波称作微波。目前使用最为广泛的微波源为2450MHz和915MHz，其对应的波长为12.2公分和33公分。微波的加热原理和传统的电加热、远红外加热等有很大区别；其中最明显的一个特征就是微波加热有很强的选择性，首先选择介电常数较大的物质加热，水的介电常数80多，水在微波场中很容易被加热；常见的玻璃、陶瓷、塑料等材料介电常数一般介于1-4之间，这些材料对微波不敏感，一般不容易被加热。具体的，本专利技术所提供的管道系统微波快速吹扫法，通过微波馈入装置将微波馈入金属管道内部，并在管道内增设短路孔板，使得管道内部的空腔形成微波谐振腔；残留在法兰连接面之间的水以及管壁吸附的水在微波作用下迅速汽化，然后通过干燥气体将已经汽化的水分带出。所述的管道为金属管道，可以是不锈钢管道、碳钢管道、各种合金钢管道等等。由于管路系统中的微量水分被吸附在管壁，或残留在法兰与垫片之间的间隙内，这些水分跟管壁的结合力都非常强，吹扫干燥的速度实际上取决于这些水分向干燥空气(或氮气)的扩散速度。微波导入管道系统之后，整个管道系统就形成了一个细长谐振腔。由于水的介电常数很高(常温下相对介电常数约84)，水分子是极性分子，在微波作用下极易获得能量，动能增大，随之加速运动，并摆脱了管道内壁对它的吸附力。快速大量的水分子很快就扩散到管道内部空间，并被吹扫气流带出管道系统，从而达到干燥的目的。由于化工管道的特殊性，其管壁经常会有铁锈，甚至化工原料的残留，这使得管道内壁并不光滑，一些残留的水分吸附在其上，极难处理。尤其是，位于法兰连接面的水分，由于其位置的特殊性，采用传统的吹扫方法，几乎无法处理，或者需要长达十几天的时间消耗大量的资源和能量才能处理完毕。为了能够有效的去除这些微量的、难以处理的水分，本专利技术采用的技术方案是：当所述的管道系统中法兰处的垫片为非金属垫片时，增设屏蔽部件；当垫片为金属垫片时，不增设屏蔽部件。所述的屏蔽部件为金属屏蔽圈，增设于法兰片的缝隙处。所述的屏蔽部件为金属屏蔽罩，增设于法兰片的外围。在需要时，将位于金属屏蔽罩内的螺栓拆卸。要利用微波去除管道中的水分的首要任务就是要把微波导入管道系统中，微波不像光、气体一样可以随意在管道中穿行，微波要在管道中传输必须具备一定的条件。按照麦克斯韦方程的求解结果，微波能够在圆形波导管传输，其微波的截至频率(Fcutoff)与的波导管直径D的关系为:Fcutoff＝6900/D其中D为圆形波导直径(单位为英寸，1英寸＝25.4毫米)；Fcutoff为截止频率(单位为MHz)。目前工业上常用的微波源一般有两种频率2450MHz和915MHz，按照上述公式就可以计算出利用适用于这两种微波源的最小的管道内径。2450MHz微波原的最小管道内径：D＝6900/2450＝2.82英寸，相当于71.6毫米。915MHz微波源的最小管道内径：D＝6900/915＝7.54英寸，相当于191.5毫米。也就是说管道内径在71.6～191.5毫米范围内的管道只能选用2450Mz的微波源，管道内径大于191.5毫米的管道可以选用以上2450MHz和915MHz两种频率的微波源。单个2450Mhz的微波源功率通常在1千瓦左右，对一个管道系统来说可以安装多个微波源以提高总的微波功率，多个微波源可以从一个或多个馈入口输入微波。对于大直径长距离管道可以选用915MHz的微波源，功率可以从10千瓦到100千瓦。在本专利技术中，对于长距离管道或带有分支的管道，可以安装多个微波源，并利用管路系统中的阀门分隔成不同的谐振腔。有益效果：本专利技术利用微波辅助吹扫管道系统与传统的吹扫方法相比，具有如下特性：1，水是极性分子，介电常数和介电损耗都很高，水分在微波场以很快的速度把微波能转化成分子动能，运动速度加快，从而摆脱管道内壁对水分的吸附作用，并扩散到空间不停运动。2，微波能够在金属管道中传播，并且能够在封闭的金属容器(谐振腔)内形成谐振，对容器内的介质材料产生作用。3，微波也可以在分支管道中传输，只要在每一个管段或分支设置合理的短路端，也可在管道系统中形成多个谐振腔。4，在管道系统中微波对管道内壁的干燥能耗跟传统的方法有着本质的差别，传统方法(电加热、热空气)的原理都是管道首先被加热，吸附在管道壁上水分子通过对流或传导方式也吸收能量，温度升高动能增加，开始运动并随温度升高而加速，当动能足够时摆脱管壁的吸附力扩散到空间，然后被气体带走。由于金属管道传热速度很快，散热速度也非常快，要把金属管道加热必然要消耗很大能量。5，由于管道中的水量非常微量，即使是上千米的管道长度，其中需要干燥的水的绝对含量不会超过几公斤，所以向管道内输入几个千瓦的微波能量就可以使得吸附在管道壁上的水分获得一定的能量，从而加速向空间扩撒，从而达到缩短吹扫时间的目的；由于微波的作用在很大程度上破坏或动摇了水分子与管壁的结合力，导致更多的水分子扩散出来，提高了吹扫的干燥深度。6，微波和吹扫的干燥气流同时作用情况下，可以很好的避免单一方式时死角区域，气流吹扫不到的死角，微波就有可能作用到。如：两个法兰面之间的区域是气流无法进入的区域，微波就很容易在这个位置形成一个很好的谐振区。7，理论上微波在金属管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道系统微波快速吹扫法，其特征在于通过微波馈入装置将微波馈入金属管道内部，并在管道内增设短路孔板，使得管道内部的空腔形成微波谐振腔；残留在法兰连接面之间的水以及管壁吸附的水在微波作用下迅速汽化，然后通过干燥气体将已经汽化的水分带出。

【技术特征摘要】
1.一种管道系统微波快速吹扫法，其特征在于通过微波馈入装置将微波馈入金属管道内部，并在管道内增设短路孔板，使得管道内部的空腔形成微波谐振腔；残留在法兰连接面之间的水以及管壁吸附的水在微波作用下迅速汽化，然后通过干燥气体将已经汽化的水分带出。2.根据权利要求1所述的管道系统微波快速吹扫法，其特征在于当所述的管道系统中法兰处的垫片为非金属垫片时，增设屏蔽部件；当垫片为金属垫片时，不增设屏蔽部件。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：公维生，王锦勇，王英军，邹俊良，
申请(专利权)人：南京麦科罗微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32