CN202224253U

CN202224253U - 一种旋流器及气浮选装置

Info

Publication number: CN202224253U
Application number: CN2011202429140U
Authority: CN
Inventors: 简小文; 郝海保; 张瑞革; 丁波; 戎杰
Original assignee: ZHUHAI JUTAL OFFSHORE OIL SERVICES Ltd
Current assignee: ZHUHAI JUTAL OFFSHORE OIL SERVICES Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-07-11

Abstract

本实用新型涉及离心分离技术领域，提供了一种旋流器，其包括外壳、置于外壳内的中心柱以及分布于中心柱上的叶片，各叶片呈螺旋状排列，中心柱的顶端为锥体。本实用新型中，上述的旋流器结构简单、油污水经过螺旋排列叶片产生旋流，这种旋流离心力强度大，油滴与气泡碰撞机率更大，且通过锥体顶端油滴气泡更快地向中央积聚，缩短污水在旋流器中停留时间，提高油水分离效率。本实用新型还提供了一种气浮选装置，此装置采用上述的旋流器，通过旋流器增加油滴与气泡碰撞并附着概率，使油水能够更快、更彻底分离，大幅提高气浮效率。

Description

一种旋流器及气浮选装置

技术领域

本实用新型涉及离心分离技术领域，更具体地说，是涉及一种用于油污处理的旋流器及气浮装置。

背景技术

石油石化工业生产过程中会产生较多的含油污水。对这些含油污水进行水质净化处理的一项重要任务就是去除含油污水中油滴和悬浮物。去除油滴和悬浮物的方法和设备多种多样，其中常用的方法有沉降分离、气浮选、旋流分离、过滤法等等。

上述各种处理方法均有各自的优缺点及适用范围。如沉降分离，主要任务是接受含油污水原水，同时对原水进行油、水、悬浮物自然分离，且对进入下游流程的采出水进行均质，均量处理。这种方法中，油去除率为80％，悬浮物去除率为70％。虽然处理效果较好，但是由于液体停留时间长，因此容器体积大，建设周期长，适用于陆地油田污水处理站。

气浮选处理工艺成熟、投资少，停留时间较短，目前已广泛应用于含油污水处理工程。但其存在的不足是一般采用常压处理，浮渣和浮油难以处理。且浮选气多选择氮气和空气，选择氮气费用高，选择空气对注水含氧量影响大，下游流程时要增加脱氧工序。

而基于水力旋流器的液-液旋流分离技术是二十世纪八十年代问世的一项油水分离技术。它具有体积小、重量轻、性能好、运行安全可靠等优点，但在油水密度差小于50kg/m3和油滴粒径小于30um的情况下，去除效率会受到极大的影响，且对水的压力和流量有严格的要求。

为了克服传统气浮选和水力旋流器的缺点，进一步提高油水分离效果，近年来国际不少研究人员和厂家都提出了紧凑型气浮选装置(CFU)的概念，提出一些理论基础并研制出一些设备。国内的紧凑型气浮选的研究局限于将气浮分离技术与液-液水力旋流器相结合，目前处于研制阶段，提出的理念多为加气式水力旋流器，这样的设备仍然受限于单根锥管的处理量和油水密度差，因此不能广泛的应用。

国外一些公司和研究机构推出了气浮和低强度旋流技术相结合的组合装置，该装置处理调节范围大，而且具有一定的处理效果，因此，气浮和低强度旋流离心力的组合是紧凑型气浮装置的发展方向。

目前，挪威的MI-SWACO生产的CFU装置中，其旋流器装置是于容器内设置一圆柱状内筒和一个螺旋状入口导片，含油污水从罐上部的切向入口进入罐中形成旋流，同时气泡从水中析出。小气泡和油滴在旋流离心力场的作用下被压至筒壁后上升到罐顶，通过罐顶的油气出口排出。这种装置主要缺点是：离心力强度过低，气浮效果受到制约，应用于平台或者浮式生产储卸油轮(FPSO)时，当平台或者油轮晃动时，难以维持油、气、水界面的稳定，影响油、气、水浮渣外排。同时由于该装置没有专门的排沙口，应用于含沙量较多的场合时容易造成油泥在底部堆积，使得外排水含油量较高，且不稳定。

德国的西门子(Siemens)生产的CFU装置中，其旋流器是于容器内设置一酒杯状内筒，含小气泡含油污水从内筒的切向入口进入，在内筒内形成低强度旋流，油滴随气泡上升至上部内盖后，从内盖上部管嘴进入集油空间排出；清水从内筒外壁进入集水空间，通过聚结填料后由底部的管嘴排出。这种旋流器与挪威的MI-SWACO生产的CFU比较，虽然是采用不同的内件结构来产生旋流使油水分离；但是都具有设备内部结构非常复杂，加工成本高的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种旋流器及采用这种旋流器的气浮选装置，这种旋流器结构简单、离心力强度大，油滴与气泡碰撞机率更大，油滴和气泡更快地向中央积聚，缩短污水在旋流器中停留时间，加快油滴和气泡的上浮，提高了油水分离效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种旋流器，包括具有容纳腔的外壳、置于所述容纳腔底部的中心柱以及均匀间隔分布于所述中心柱外壁上的叶片，各所述叶片呈螺旋状排列，所述中心柱的顶端为锥体。

进一步地，各所述叶片为具有相同翼型的叶片。

进一步地，各所述叶片的倾斜角度在20°～75°之间。

本实用新型还提供了一种气浮选装置，用于对油污水进行分离处理，其包括罐体、设于所述罐体底部的旋流器、设于所述罐体外侧且与所述旋流器连通的喷射器，所述喷射器上开设一与含油污水入口管接通的入水口，所述喷射器上还开设一与外部气源接通的进气口，所述罐体的顶部开设有可供分离后的油滴排出的排渣口，所述罐体的侧壁上开设有供分离后水排出的排水口，所述旋流器具有权利要求1至3中任一项所述的结构。

进一步地，所述罐体内且位于所述旋流器的上方罩设有堰板，所述堰板与所述罐体侧壁之间设有隔腔，所述排水口设于所述隔腔的侧壁上，所述罐体侧壁内且位于所述堰板的上方罩设一上盖板，所述上盖板具有一中空孔，所述排渣口与所述中心孔导通。

进一步地，所述堰板呈筒状，其具有上端开口及下端开口，所述下端开口大于所述上端开口。

进一步地，所述气浮选装置还包括设置于所述罐体与所述喷射器之间的一气体循环结构。

进一步地，所述气体循环结构包括一气体输送管，所述气体输送管一端与所述罐体接通，所述气体输送管的另一端接于所述喷射器的进气口处，所述罐体上设有与外界气源接通的进气管。

进一步地，所述罐体底部呈倒锥体，所述倒锥体的底部设有一油泥出口。

进一步地，连通所述喷射器与所述旋流器管道上还开设一旁路管，所述旁路管与所述倒锥体外壁切向连通。

本实用新型中，上述的旋流器结构简单、油污水经过螺旋排列叶片产生旋流，这种旋流离心力强度大，油滴与气泡碰撞机率更大，且通过锥体顶端油滴气泡更快地向中央积聚，缩短污水在旋流器中停留时间，提高油水分离效率。本实用新型还提供了一种气浮选装置，此装置采用上述的旋流器，增加油滴与气泡碰撞并附着概率，使的油水能够更快、更彻底分离，大幅提高气浮效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的旋流器的一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中旋流器除去外壳后的结构示意图；

图3是本实用新型提供的气浮选装置的一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1、图2，为本实用新型提供的旋流器的一较佳实施例的结构示意图。所述旋流器100用于对油污水进行旋流分离，其包括外壳110、中心柱120以及均匀间隔分布于中心柱120外壁上的叶片130。外壳110呈筒状，其具有容纳腔111，中心柱120及叶片130置于容纳腔111内。中心柱120的主体121为一圆柱体，其顶端122为锥体。叶片130设于中心柱120呈圆柱体的主体121上，各叶片130呈螺旋状排列。本实施例中，在中心柱上设置螺旋状排列的叶片，在进行油污水处理时，油污水能顺着螺旋状的叶片进行旋流，这种旋流离心力大，能产生是自身重力10～30倍的离心力，使得油污水中油滴与气泡之间不断发生碰撞，并压向外壳110的中心，并沿中心柱120呈锥体的顶端122向上升，大大缩短了油污水在旋流器100中的停留时间，提高了油水分离效率，且处理相同油污水情况下，采用上述的结构，可使外壳110设计的更紧凑。

进一步地，为了增强旋流效果，使得油污水中油滴与气泡之间碰撞更激烈，本实施例中，各所述叶片130均设计为特定相同翼型叶片。

本实施例中，优选地，叶片130的倾斜角度在20°～75°之间，在这个角度范围内，油滴与气泡的旋转流动的离心力更大，更有利于油滴与气泡的碰撞、分离。

参照图3，为本实用新型提供的气浮选装置的结构示意图。所述气浮选装置，综合了气浮选与旋流器对对油污水进行分离处理，其包括罐体200、设于罐体200底部的旋流器100、设于罐体200外侧且与旋流器100连通的喷射器300，喷射器300上开设一与含油污水入口管400接通的入水口310，喷射器300上还开设一与外部气源接通的进气口320，罐体200的顶部开设有可供分离后的油滴排出的排渣口210，罐体200的侧壁上开设有供分离后水排出的排水口220，罐体200内且位于旋流器100的上方罩设有堰板500，堰板500与罐体200侧壁之间设有隔腔510，排水口220设于隔腔410的侧壁上，罐体200侧壁内且位于堰板500的上方罩设一上盖板600，上盖板600具有一中空孔610，排渣口210与中心孔610导通。本实施例中，旋流器100采用上述结构简单、离心力强度大的旋流器，此处不作赘述。

本实施例中，油污水经排放管400进入喷射器300，与由进气口320进入喷射器300中的气体混合，形成具有大量微气泡的混合液。此混合液中微气泡的直径在50微米～300微米之间，然后进入旋流器100，旋流器100的中心柱120及叶片130的共同作用下，产生离心强度在10～30倍自身重量的离心力，混合液在离心力和浮力的作用下，油滴和气泡不断碰撞，并附着在气泡上螺旋上升，且压向外壳110的中央，最后从外壳110中溢出，进入堰板500围成的浮选室520，进行浮选，在浮选的过程中，分离后的水越过堰板500流入堰板500与罐体200内壁之间的隔腔510，并从隔腔410外壁上的排水口220流出。而油滴和气泡则进一步压向罐体200中间，从堰板500的顶部继续上升至上盖板600，并穿过上盖板600的中心孔610进入上盖板600与罐体200顶壁、外组成的油、气、水混合室230内，最终由罐体200顶部的排渣口210排出。本实施例中，一方面采用上述的旋流器100结构、油污水经过螺旋排列叶片产生旋流，这种旋流离心力强度大，油滴与气泡碰撞机率更大，且通过锥体顶端油滴气泡更快地向中央积聚，缩短污水在旋流器100中停留时间，提高油水分离效率；同时，于罐体200内设置堰板500将罐体200浮选室520分开，改变携带油滴的气泡和处理后的干净水运动方向，使得干净水和少量气泡在漫过堰板500后进入隔腔510经过再度浮选之后，从排水口220流出，而大部分携带油滴的气泡则继续向中间聚集并上升至上盖板600，通过这一独特的堰板500设计，大大减少了油与水之间的相互影响，使二者分离更彻底，提高了气浮效率。本实施例中，罐体200为一个，其上的各种设计也为一套，即为单级处理。实际应用中，根据现场情况，可以进行两级串联、两级并联或多级串、并联安装来提高处理效果。

具体地，堰板500呈筒状，其具有上端开口530及下端开口540，下端开口540大于上端开口530小。堰板500沿油滴、气泡及水向上运动由下至上逐渐变小的设计，增加了强离心力浮选区域，使得油滴、气泡及水能更集中地向罐体200内部运动，上升更快，更利用浮选。

作为本实用新型的一实施例，所述气浮选装置还包括设置于罐体200与喷射器300之间的一气体循环结构。采用气体循环结构，将原有排出的气体进行有效利用，使得在保证足够气量的情况下，耗气量大幅降低，理论上耗气量为零，实际中存在气量流失，但采用循环结构后耗气量也可降低至装置处理量的2％以下。

具体地，气体循环结构包括一气体输送管700，气体输送管700一端与罐体200接通，气体输送管700的另一端接于喷射器300的进气口320处，罐体200上设有与外界气源接通的进气管800。增加与喷射器300连通的气体输送管700后，油滴和气泡进入油、气、水混合室230后，气泡由油气水界面析出，被喷射器300抽走，与由排放管400进入喷射器300内的油污水进行混合，从而气体得到有效的利用。虽然循环气体得到有效的利用，但由于在实际运用中，由排渣口210中仍有气体排出，故通过与外界气源接通的进气管800向罐体200内补充损失气体。

进一步地，进气管800上还设有一调节阀810。通过调节阀810，调节气压与罐体200内的压力相符，从而维持油气水界面的稳定。

作为本实用新型的一实施例，罐体200底部240呈倒锥体，倒锥体的底部设有一油泥出口241。本实施例中，将罐体底部设计为锥体，使得较重的泥沙在离心力的作用下被甩向锥体壁面并沿着壁面流向油泥出口241排出，使得此气浮选装置能够使用于高含沙量的场合，扩大了其使用范围。

进一步地，作为本实施新的一实施例，连通喷射器300与旋流器100的管道上还开设一旁路管900，旁路管900与倒锥体外壁切向连通。设置此切向旁路管900，能使从喷射器300出来的混合液进入锥体并在旋流器作用下更好地形成旋流，经旋流器分离的油滴、气泡和水被压向锥体中央，上升至堰板500围成浮选室520进行浮选，这一过程中较重的泥沙被甩向锥体壁面，并沿着壁面流向油泥出口241排出。

综上，本实施例中的气浮选装置，综合旋流器100与堰板500的独特设计，大大提高分离效果。实践证明，在处理量为6m3/h，入***油量为500ppm左右时，经两级上述的气浮选装置处理后出***油量达到6～7ppm，而容器直径仅为0.45m，高仅为2.6m，两级总重仅为0.2t。由此可见，本实施例中的气浮选装置具有高效的除油性能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种旋流器，其特征在于：包括具有容纳腔的外壳、置于所述容纳腔底部的中心柱以及均匀间隔分布于所述中心柱外壁上的叶片，各所述叶片呈螺旋状排列，所述中心柱的顶端为锥体。

2.如权利要求1所述的一种旋流器，其特征在于：各所述叶片为具有相同翼型的叶片。

3.如权利要求1所述的一种旋流器，其特征在于：各所述叶片的倾斜角度在20°～75°之间。

4.一种气浮选装置，用于对油污水进行分离处理，其包括罐体、设于所述罐体底部的旋流器、设于所述罐体外侧且与所述旋流器连通的喷射器，所述喷射器上开设一与含油污水入口管接通的入水口，所述喷射器上还开设一与外部气源接通的进气口，所述罐体的顶部开设有可供分离后的油滴排出的排渣口，所述罐体的侧壁上开设有供分离后水排出的排水口，其特征在于：所述旋流器具有权利要求1至3中任一项所述的结构。

5.如权利要求4所述的一种气浮选装置，其特征在于：所述罐体内且位于所述旋流器的上方罩设有堰板，所述堰板与所述罐体侧壁之间设有隔腔，所述排水口设于所述隔腔的侧壁上，所述罐体侧壁内且位于所述堰板的上方罩设一上盖板，所述上盖板具有一中空孔，所述排渣口与所述中心孔导通。

6.如权利要求4所述的一种气浮选装置，其特征在于：所述堰板呈筒状，其具有上端开口及下端开口，所述下端开口大于所述上端开口。

7.如权利要求4所述的一种气浮选装置，其特征在于：所述气浮选装置还包括设置于所述罐体与所述喷射器之间的一气体循环结构。

8.如权利要求7所述的一种气浮选装置，其特征在于：所述气体循环结构包括一气体输送管，所述气体输送管一端与所述罐体接通，所述气体输送管的另一端接于所述喷射器的进气口处，所述罐体上设有与外界气源接通的进气管。

9.如权利要求4所述的一种气浮选装置，其特征在于：所述罐体底部呈倒锥体，所述倒锥体的底部设有一油泥出口。

10.如权利要求9所述的一种气浮选装置，其特征在于：连通所述喷射器与所述旋流器管道上还开设一旁路管，所述旁路管与所述倒锥体外壁切向连通。