尾管過濾式水力旋流器濾出效率實驗研究

水利旋流器的眾多優(yōu)點使其在礦山單位的應(yīng)用十分廣泛,但隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴大它又成為制約生產(chǎn)的首要因素。山東某金礦選礦車間通過流程改造,有針對性的采用非常規(guī)浮選流程在原有設(shè)備不變的情況下成功解決了由于處理量提高帶來的各種生產(chǎn)問題,提高了水利旋流器的分級效率,減少了金屬流失,為該礦山單位每年增加1307.124萬元的經(jīng)濟效益,社會效益十分顯著。

旋流器的定位不合理導致二段閉路磨礦細度控制始終不能達到理想效果，浮選回收率受到影響，旋流器的工作壓力控制不穩(wěn)，進而影響到重選回收率。

根據(jù)作者提出的水力旋流器分離過程中工作流體呈組合螺線渦或由其簡化的組合渦中的最大切線速度軌跡特征,導出生產(chǎn)能力、分離粒度和基本直徑3個基本公式,編制出水力旋流器選型計算新程序,并用生產(chǎn)實例印證了該程序的適應(yīng)性和可靠性,供讀者在實際工作中參考或應(yīng)用。

文章在分析影響水力旋流器分級效率因數(shù)的基礎(chǔ)上,提出通過降低底流中細粒級含量來增大旋流器的分級效率的方法,并對旋流器做了一些改進。新型旋流器采用加沖洗水的方式對礦漿進行二次分級,利用獨特的底流口旋轉(zhuǎn)篩分分級技術(shù)對底流進行三次分級,減少底流中細粒含量,以滿足高效分級的要求。

利用空氣壓縮機、nikuni氣液混合泵對旋流器單體進行注氣試驗.通過注入的微氣泡捕獲微小油滴形成的油-氣復合體,在離心力的作用下,氣泡將攜帶油滴運移至核心處,完成氣浮選和旋流分離的協(xié)同效應(yīng),從而實現(xiàn)油水高效分離.試驗結(jié)果表明:采用注氣方法可改善水力旋流器的分離效果,但空氣壓縮機單點注氣破壞流場的穩(wěn)定,旋流器分離效率的提高并不明顯;空氣壓縮機入口注氣、微孔管旋流腔注氣與采用nikuni氣液混合泵注氣3種條件下,水力旋流器的分離效率均可達到95%以上,是較為理想的注氣形式.

采用計算流體力學軟件fluent6.3對三相旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和分離效率的關(guān)系進行了數(shù)值模擬研究,通過研究發(fā)現(xiàn),調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),包括:溢流管徑、溢流管插入深度、進料管結(jié)構(gòu)、圓筒段結(jié)構(gòu)和集砂桶的結(jié)構(gòu)等,可以極大地提高水力旋流器的分離性能。為今后三相分離水力旋流器的設(shè)計、制造提供參考。

針對固液分離水力旋流器,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)對壓力特性的影響,得到了含氣條件下水力旋流器的壓力特性研究結(jié)果,并進行了能耗分析。實驗結(jié)果表明,在含氣條件下水力旋流器的溢流和底流壓差都顯著增加;在不含氣條件下壓降比隨著流量的增加而降低,但在含氣時則基本保持不變;隨著旋數(shù)的增加,壓差增大,而壓降比減小;隨著氣液比的加大,壓差基本呈增加趨勢,而壓降比則無明顯變化。最后指出,減少水力旋流器能量消耗的方法主要有降低流量、旋數(shù)或氣液比,其中最可行的方法是降低水力旋流器入口處的氣液比,即提高游離水脫除器等前端處理設(shè)備的除氣效率,盡可能降低混合介質(zhì)中氣體的含量

介紹了液-液分離水力旋流器的理論研究進展,分析了各種數(shù)學模型的研究狀況及存在的問題,對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在液-液分離水力旋流器的應(yīng)用及其發(fā)展進行了展望。

水力旋流器是一種應(yīng)用于非均勻相混合物分離的設(shè)備,通常應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)的一級除油設(shè)備,利用油水密度差在離心力的作用下將油水進行分離.由于其理論處理效率高、占地空間小的優(yōu)點在海上采油平臺中廣泛使用.但目前在渤海地區(qū)內(nèi)無成功使用的案例,在實際應(yīng)用當中發(fā)現(xiàn)其處理效果不明顯,而且含油污水的排量較大對平臺的排放系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力,增加現(xiàn)場工作量,大多數(shù)基本處于停用狀態(tài).錦州25-1南油氣田通過對水力旋流器現(xiàn)場調(diào)試和數(shù)據(jù)分析找出影響水力旋流器處理效果的因素,對水力旋流器系統(tǒng)進行了優(yōu)化改造,通過現(xiàn)場調(diào)試,大幅提高了水力旋流器的處理效率.

研究入口流道帶傾角的水力旋流器模型,用gambit軟件建模并劃分網(wǎng)格,運用fluent軟件對其油水分離情況進行數(shù)值模擬,分析了傳統(tǒng)直入口流道與帶傾角入口流道的區(qū)別。發(fā)現(xiàn)傾斜入口模型壓力降明顯降低,有助于降低旋流管能耗。傾斜入口模型模擬中,底流處油的濃度較低,分離效果較好。

運用gambit建立250mm水力旋流器模型,通過cfd軟件對其傳統(tǒng)和改進后進口形式及整機進行磨損模擬仿真,通過對比分析,確定了改進后的進口形式符合礦漿流的運動規(guī)律,具有較高的耐磨度,為水力旋流器的優(yōu)化仿真和技術(shù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

輕質(zhì)分散相水力旋流器在食用油的提煉、奶品脫脂、果汁濃縮等農(nóng)副產(chǎn)品加工以及廢水回用于農(nóng)田水利的過程中有著廣泛的應(yīng)用前景。該文根據(jù)旋流器的分離效率模型計算并關(guān)聯(lián)了輕質(zhì)分散相水力旋流器的分割尺寸d50,可作為衡量旋流器分離能力的標志。得到的結(jié)果可適用于不同的流體流量、不同的分流比、不同的流體物性參數(shù)以及不同尺寸關(guān)系的旋流器。根據(jù)計算結(jié)果,分流比對分割尺寸的影響比較小,半錐角、溢流口尺寸與底流口尺寸對分割尺寸的影響比較大。旋流器大小、流體的流量以及物性參數(shù)對旋流器分割尺寸的影響比較直接,當旋流器尺寸r0、流量以及物性參數(shù)變化時,分割尺寸的改變遵循旋流器數(shù)不變的規(guī)律。由于分割尺寸與r0的平方根成正比,所以旋流器尺寸越小,分割尺寸也越小,因此旋流器的分離能力也就越大。

油田聚合物驅(qū)采出水的處理,采用沉降、過濾的處理工藝,經(jīng)該工藝處理后的水即可進行回注。為了優(yōu)選占地面積小、處理效率高的含油污水處理設(shè)備,開展了水力旋流器處理聚合物驅(qū)采出水的研究。通過對旋流器兩個運行操作參數(shù)的比較,確定了水力旋流器在進口壓力0.56mpa,出口壓力0.21mpa,排油口壓力0.17mpa,排泄比為10%時的處理效果最好。在進口流量為208m3/h,出口流量為198m3/h的條件下進行了的現(xiàn)場試驗。試驗結(jié)果表明,經(jīng)過兩級過濾后出水的懸浮固體含量達到低滲透注水水質(zhì)指標。

依據(jù)計算流體動力學(cfd)的計算方法,利用fluent軟件對水力旋流器內(nèi)清水流場進行了三維數(shù)值模擬研究,并將模擬所得的流場與實測結(jié)果作對比,證明該軟件模擬效果良好,從而為進一步研究旋流器固—液分離現(xiàn)象提供了一定的指導。

在入口采用空氣壓縮機注氣的條件下,進行水力旋流器分離性能的試驗。對流量、分流比、氣液比等參數(shù)進行了試驗。試驗發(fā)現(xiàn),當入口含油濃度在600mg/l時,水力旋流器在流量4.10m3/h、分流比15%、氣液比9%左右時有最佳的處理效果,可由不注氣時的87%左右的分離效率提高到95%以上。

對番茄渣皮、籽在水力旋流器內(nèi)的運動進行了理論分析,以rietema澄清器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),依據(jù)番茄籽的物理特性研究并初步確定了實現(xiàn)番茄渣皮、籽分離的旋流器的結(jié)構(gòu)形式和主要技術(shù)參數(shù),并通過試驗進一步研究了操作參數(shù)與分離性能之間的關(guān)系。

本文采用內(nèi)流場模型,計算了輕質(zhì)分散相液—液旋流器內(nèi)的流線分布與速度分量。結(jié)果表明:輕質(zhì)分散相旋流器內(nèi)的流線分布狀況明顯不同于固—液旋流器。理論預測的軸向速度分布能夠與實測數(shù)據(jù)很好地吻合;切向流速分布隨軸向位置有微量的變化,與徑向坐標之間的關(guān)系可按半自由渦形式擬合,但擬合出的指數(shù)約在0.35～0.39之間,明顯低于固—液旋流器中相同的指數(shù);徑向速度分量明顯隨軸線位置變化,與徑向位置之間成線形關(guān)系。徑向速度分量與軸向速度和切向速度相比大約小兩個數(shù)量級。

加拿大在阿爾伯特的麥克穆里地區(qū)產(chǎn)出了在量的同砂尾礦，包括砂、粘土及混入的瀝青。本研究的目的是選用水力旋流器并對它在排除尾礦中細粒物料方面的作用進行評價，同時產(chǎn)出固體含量為７５％的沉砂產(chǎn)品。

通過對旋流器溢流口結(jié)構(gòu)的深入研究。設(shè)計出3種新型溢流口結(jié)構(gòu)──渦流屏蔽罩式、渦流屏蔽罩和渦流探測管組合式以及實心渦流屏蔽管式溢流口。利用marvern激光粒度儀，在室內(nèi)模擬試驗裝置上進行了分離性能測試，并從粒級效率和壓力降兩方面綜合評價了3種溢流口結(jié)構(gòu)的分離性能。測試和分析結(jié)果表明，溢流口直徑越小，分離效率越高，壓降也略有增大；渦流屏蔽罩式、渦流屏蔽罩和渦流探測管組合式溢流口可以降低壓降7％以上，而分離效率基本不變；實心渦流屏蔽管式溢流口和帶下傾角的入口流道組合可以大大降低旋流器的壓降。

沉砂口直管段是水力旋流器的一個重要構(gòu)件。通過它可以改變旋流器內(nèi)空氣柱的大小及特征,從而顯著提高旋流器的沉縮性能,并可改善分級性能。它的改變對分流比有一定的影響,而對處理能力幾乎沒有影響。所得研究結(jié)果對如何選擇旋流器沉砂口直管段的長度和內(nèi)徑具有重要的指導意義。

一、過濾器的過濾等級劃分。 中國標準等級歐洲標準等級 粗效過濾器g1、g2、g3 中效過濾器g4、f5 高中效過濾器f6、f7、f8、f9 亞高效過濾器h10、h11 高效過濾器h12、h13、h14 二、過濾器過濾效率。 過濾等級過濾精度過濾效率 g1(en779)≥5um40% g2(en779)≥5um70% g3(en779)≥5um85% g4(en779)≥5um90% f5(en779)1-10um35% f6(en779)1-10um45% f7(en779)1-10um65% f8(en779)1-10um85% f9(en779)1-10um95% h10(en18822)≥90% h11(en18822)≥99% h12(en18822)≥% h13(en18822)≥% h14(en18822)≥

運用matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,建立了三層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的操作參數(shù)預測模型,結(jié)果表明,模型輸入水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)和分離性能,對機械散氣-水力旋流器的操作參數(shù)預測是可行的,促進了機械散氣-水力旋流器的應(yīng)用及其自動控制的實施和發(fā)展。