V带传动5台组合式动态水力旋流器结构设计.doc

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V带传动5台组合式动态水力旋流器结构设计 第1章 绪论 离心力场的创立和运用是科学和技术的成就之一,运用离心力场进行非均相物系的分离是行之有效的方法。离心分离设备按有无旋转部件可以分为旋转分离设备和机身旋转的离心分离设备。前者如水力旋流器()1.1 本课题研究的意义及现状 1.1.1 本文研究的意义 原油是一粘稠状的非牛顿流体,由于粘度大,一方面进行原油的静态旋流脱水需要建立更强的离心力场,另一方面也明显增加了阻力损失。两者综合作用的结果极大地制约了静态旋流分离技术在原油脱水净化方面的应用,故实现原油旋流脱水净化较有可能的技术方案是采用动态旋流分离技术。动态水力旋流器由电机驱动旋流筒作高速旋转,介质进入旋流筒后,在粘性剪切作用下产生高速旋流,控制旋流筒的转速即可调节筒内离心力场的强度,满足不同的分离质量要求。因此,动态旋流分离设备的工作适应性很强,如果变速机构允许,甚至可以实现一物多用即一台设备既可用于污水旋流除油,也可用于原油的旋流脱水净化[1]。 尽管动态水力旋流器在试验研究阶段已显示出优越的分离性能。但至今尚未达到工业化推广应用阶段,其主要原因是结构参数和操作参数还不够合理,室内试验工况与现场实际工况差别较大。 虽然水力旋流器的一些缺点使得其应用受到一定的限制,但它具有许多其他分离设备所不具有的特点,以致使它成为许多领域较为理想的分离设备。同时,水力旋流器新工艺及配套技术研究工作将使水力旋流器在现场应用中能扬长避短,发挥更好的应用效果。 随着研究的深入,水力旋流器由固-液分离进而扩展到两种不互溶液体介质的液-液分离以及气-液分离、气-固-液三相分离等,成为一种多功能、多用途的高效分离装置。现在,水力旋流器在许多领域己成为重要的高效分离设备。如用水力旋流器处理船舶的底舱水和油轮的压舱水,使处理后的水完全符合公海排放标准;在核工业中,可用于从均相反应堆中分离出较为粗大的颗粒;也可用于稀土元素和裂变物质的分离等方面。根据不同需求,开展水力旋流器结构优化、操作参数优选与配套技术研究,使水力旋流器在更广阔的领域内大有可为。 近年来的油田生产实际表明,油田开发必须走“以经济效益为中心”的发展道路,这在一定意义上促使生产中相关的关键技术(如水处理技术等)要适应需要,开发出成本低、效率高、使用寿命长的新技术、新工艺及新产品。以水力旋流器为核心的旋流分离技术及其配套工艺技术研究的应用前景将十分广阔,对油田开发污水处理工艺体系的高效化与小型化都具有十分重要的意义。 (1)在联合站应用,可代替一级脱水与一级沉降。中转站来液经水力旋流器预分离处理后,油直接送至电脱水器,水直接送至污水处理站。简化了工艺,节约了占地面积,降低了设备投资成本。 (2)在中转站采用预分离水力旋流器解决中转站就地放水与回掺用水等问题。减少外输液量,节约水资源,同时减少了运行费用。 (3)在边缘地区的小区块上直接处理油井采出液,将预分离水力旋流器及污水处理水力旋流器用于就地处理与回注系统中,减少管网的铺设,大大节约了投资,降低了开采成本。 (4)在井下分离方面,采用预分离水力旋流器与双流泵配合,直接在井下对产出液进行处理,可使采出原油的含水率由90%以上降至50%,降低了原油开采成本,简化了地面水处理工艺及设备。随着产出液含水率的不断提高,此项应用必将迅速得到推广,产生巨大的经济效益和社会效益。 (5)将污水处理用水力旋流器制成移动式或固定式油-水分离设备,用于井下工具或其他工具的清洗等,减少油田废水的排放,对节约能源及环境保护都具有积极的意义。 本文重点针对上述问题进行研究,对动态水力旋流器进行结构优化。通过本文的研究优选出具有实际应用价值的动态水力旋流器的成功研制必将加速动态旋流分离技术的推广应用。将使现有的复杂、庞大的油田地面处理系统过渡为简洁、小型、高效的装置化、连续密闭操作系统,简化了油田地面处理工艺系统。 1.1.2 课题研究现状 (1)旋流分离技术的国内外研究概况 旋转流分离是离心力场在分离科技方面的重要应用之一。水力旋流器(如图1-1)是旋转流分离技术方面的代表性设备,是一种用途十分广泛的通用分离分级设备。首先在选矿和采矿工业中获得应用,迄今已经在矿物加工、石油、化工、轻工、环保、食品、医药、纺织与染料、采矿、冶金、机械、建材及煤炭等众多工业部门获得了广泛的应用,而且由于水力旋流器结构及型式的同趋多样化,其应用领域仍在不断扩展,近年已被越来越多地应用到生物工程的分离作业中,甚至还被应用到电解过程中。水力旋流器的应用包括固液分离、液气分离、固固分离、液液分离、液气固三相同时分离以及其他应用,可以用于液体澄清、料浆浓缩、固相颗粒洗涤、液相除气与除砂、固相颗粒分级与增浓,以及两种非互溶液体的分离等多种过程作业。 图1-1 水力旋流器使用实物图 水力旋流器的基本

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