旋流芯管技術現狀

  浙江水洗水旋流油水分離器自20世紀80年代末開始在國內出現,是一種離心分離裝置，是利用不互溶介質間的密度差而進行離心分離的。目前，含油污泥的處理一直困擾著各大油田，研究出高效的細顆粒分離水力旋流器成為一種很有潛力的研究方向。將固-液分離用水力旋流器在油田現場推廣應用，對提高油田開采的經濟效益有很大意義。

在油田開發過程中，油井產出液中不但含有大量的水，而且還有一些固體雜質，其中一部分雜質是非常細小的顆粒中值粒徑100微米左右，難于處理,若使其直接進入地面水處理系統中，將增大能量消耗，造成工藝管網的堵塞和腐蝕。這些沉淀物如不定期排出，設備處理能力勢必下降，處理后的水質達不到指標要求，影響油田的正常生產，設備排出的污泥如果處理不當，又會對環境造成污染。目前油田地面工藝中對固體顆粒的處理的方法主要是采用重力沉降加過濾的方式[1]。但其處理時間長，工作效率較低，成本高。這種處理工藝已逐漸不適應油田開發的經濟效益要求，因此有效地分離油井采出液中的固體雜質已成為亟待解決的重大技術課題。

同采礦業中的除砂工藝相比，油田含油污水中細顆粒的分離處理有以下幾方面的特點：

1顆粒濃度通常很小，一般在0.01%～1%左右

2顆粒直徑非常小，一般只有幾十微米左右

3顆粒密度小，通常與水相差不多

4細顆粒存在于含有油、氣等成分的多相混合介質中，粘度大，混合介質的組成復雜

5混合介質中氣的存在又給分離過程增加了不穩定的因素。這些客觀因素的存在都使細顆粒的分離難度加大。





旋流芯管的原理

水力旋流器是一種應用非常廣泛的非均相混合物分離設備。水力旋流器工作的基本原理是將具有一定密度差的液—液、液—固、液—氣、氣—固等兩相或多相混合物以一定的壓力或初速度有切向進料口進入水力旋流器內部，流體的壓力能轉為流體的動能在旋流器內部做高速的旋轉運動，流體在運動過程中產生很強的離心力場，使混合物中密度或直徑較大的組分粗相在離心力的作用下，在旋轉運動的同時向下、向外運動，終形成外旋流以底流的形式從底流口排出而密度或直徑較小的組分輕相在旋轉運動的同時向內、向上運移，終形成內旋流以溢流的形式經溢流口排出，從而完成分離任務。



旋流芯管的優點

盡管水力旋流器的結構比較簡單，但決定其壓力特性及分離性能的卻是旋流器內部復雜的流場，而流場內的流動機理則是至今仍未能很好解決的一大難題。水力旋流器之所以日益為更多的部門所重視，是因為它具有一般的分離裝置所不具備的優點：

1功能多，分離

水力旋流器可根據實際應用的需要在不同場合下使用。水力旋流器在應用中分離效率可達90%以上，用途十分廣泛。

2結構簡單

水力旋流器內部沒有任何需要維修的運動件、易損件和支撐件，也無需濾料。其結構與容器十分相似，管線連接、閥門控制可實時操作。成本低，在處理量相同時只相當于其他分離設備的幾分之一，甚至幾十分之一。

3占地面積小、安裝方便、運行費用低。

與處理量相同的其他裝置相比，水力旋流器的體積只有其他處理裝置的十幾分之一，重量只有三、四十分之一，這對于許多受空間限制的場合，如海洋平臺等有著特殊的意義。同時，由于重量輕，不需要特殊的安裝條件，只需簡單的支撐及管線連接即可工作。另外，水力旋流器運行費用很低，如系統管路中有0.5MPa以上的壓力，不需要其他動力設備水力旋流器即可正常運行。

4使用方便靈活。

水力旋流器可以單獨使用，也可并聯使用來加大處理量，或串聯使用增加處理深度。同時還可以根據不同的處理要求改變其結構參數以達到更好的分離效果。此外，由于被處理的液體在水力旋流器內的存留時間僅為幾秒鐘，這樣可以很方便地和其他分離裝置聯合使用，以達到各種深度的處理要求。

5工藝比較簡單，運行參數確定后可長期穩定運行，管理方便，有著明顯的社會效益和經濟效益。特別值得指出的是，這種分離過程完全是在封閉的狀態下進行的，凈化后的液體和分離的介質均可由管道輸送回收，實現了閉路循環，不產生二次污染。



旋流芯管的幾何結構

旋流管由入口段、收縮段、分離段、出口直管段四個回轉體按照順利連接。這四段又被稱為：渦旋腔室段、大錐端、小錐段、尾直管段。

在入口段有一個或者多個切向入口，用以輸入待分離的液體混合物。入口段的頂面有一個溢流出口，用以排出較輕的組分。出口段的尾部是底流出口，用以排出較重的組分。



水力旋流器是一種“利用流體壓力產生旋轉運動的裝置”。

水力旋流器的工作原理應該包括三個部分：首先，集切向輸送流體的靜壓力產生的旋轉運動；繼而，在該旋轉運動中完成輸入物料的空間規律性分布，經特殊的結構設計完成分離。



液體混合物從入口沿切向流進入口段后，產生高速旋轉。由于混合物中輕重組分的密度不同，在離心力的作用下，重組分將向旋流器回轉壁面處運動，并在壁面附近濃集，在旋轉過程中，逐漸向底流出口運動，終排出旋流器。與此同時，輕組分將向旋流器中心軸處運動，形成中心核，并向入口方向運動，從溢流出口排出。這樣就實現了輕重組分的分離。

旋流芯管的突出特點：

a、占地面積小。

b、重量輕 。不到常規設備重量的1/5。

c、分離。一般達到85%，95~99%

d、可靠性高。無運動部件；維護簡便。

e、流量調節范圍寬。

f、安裝方向不受限制。

g、工藝流程簡單。可取消大量的管線和昂貴的沉降裝置。







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