水力噴射空氣旋流器氣相壓降特性

旋流器的定位不合理導(dǎo)致二段閉路磨礦細(xì)度控制始終不能達(dá)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(jìn)而影響到重選回收率。

利用現(xiàn)有旋流器流場分析理論研究成果,針對常規(guī)水力旋流器存在的短路流等問題,提出在常規(guī)水力旋流器的基礎(chǔ)上增設(shè)軸向零速包絡(luò)面過濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)思路,將常規(guī)的水力旋流器改進(jìn)成為以旋流為主過濾分離為輔的新型分離設(shè)備,并對其合理性和可行性進(jìn)行了理論上的分析論證,同時討論了濾網(wǎng)對流場的影響以及相關(guān)的問題。

介紹了一種適合超細(xì)粒子分級的新型過濾式水力旋流器,它在增加處理量、降低能耗、適應(yīng)性等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的小直徑水力旋流器。

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(dǎo)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(shí)例印證了該程序的適應(yīng)性和可靠性,供讀者在實(shí)際工作中參考或應(yīng)用。

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(jìn)行分離.由于其理論處理效率高、占地空間小的優(yōu)點(diǎn)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(shí)際應(yīng)用當(dāng)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(jìn)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.

水利旋流器的眾多優(yōu)點(diǎn)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(kuò)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(jì)效益,社會效益十分顯著。

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(yùn)用fluent軟件對其油水分離情況進(jìn)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。

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(xì)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(jìn)。新型旋流器采用加沖洗水的方式對礦漿進(jìn)行二次分級,利用獨(dú)特的底流口旋轉(zhuǎn)篩分分級技術(shù)對底流進(jìn)行三次分級,減少底流中細(xì)粒含量,以滿足高效分級的要求。

運(yùn)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(jìn)后進(jìn)口形式及整機(jī)進(jìn)行磨損模擬仿真,通過對比分析,確定了改進(jìn)后的進(jìn)口形式符合礦漿流的運(yùn)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)。

采用計算流體力學(xué)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(jìn)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(jìn)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。

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(jìn)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(yùn)行操作參數(shù)的比較,確定了水力旋流器在進(jìn)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(jìn)口流量為208m3/h,出口流量為198m3/h的條件下進(jìn)行了的現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過兩級過濾后出水的懸浮固體含量達(dá)到低滲透注水水質(zhì)指標(biāo)。

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(biāo)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(dāng)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。

利用空氣壓縮機(jī)、nikuni氣液混合泵對旋流器單體進(jìn)行注氣試驗(yàn).通過注入的微氣泡捕獲微小油滴形成的油-氣復(fù)合體,在離心力的作用下,氣泡將攜帶油滴運(yùn)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(shí)現(xiàn)油水高效分離.試驗(yàn)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(jī)單點(diǎn)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(jī)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(dá)到95%以上,是較為理想的注氣形式.

介紹了液-液分離水力旋流器的理論研究進(jìn)展,分析了各種數(shù)學(xué)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(jìn)行了展望。

將過濾用微孔管與常規(guī)液-液水力旋流器相結(jié)合,在后者的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上研制了一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的尾管過濾式水力旋流器,并利用該旋流器對油水混合液進(jìn)行了分離實(shí)驗(yàn)研究,測定和分析了尾管段濾出效率和底流效率。

為了研究各種參數(shù)對壓降的影響,本文在對旋流器內(nèi)流場進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上建立了計算旋流器壓降的分析模型,用來計算旋流器錐段的壓降．分析表明：按本文計算的壓降代表了旋流器內(nèi)分離區(qū)將流體動能與靜壓能相互轉(zhuǎn)換所需要的“有效”壓降,而旋流器進(jìn)口處的壓降則表示實(shí)現(xiàn)流體流道的大小與改變所需要克服的壓力損失,“有效”壓降所占的比例越大,則表示旋流器的能耗越能有效地用于旋流器內(nèi)兩相液體的分離．通過計算數(shù)據(jù)與實(shí)測壓降數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn),對于一定的旋流器管子以及一定的物料性質(zhì)來說,錐段壓降所占旋流器總壓降的比例大體上保持不變,但當(dāng)旋流器結(jié)構(gòu)尺寸以及流體的物性發(fā)生變化時,這種比例會有較大的變化．

應(yīng)用水力旋流器進(jìn)行黃河水泥沙分離時,溢流口懸浮液的顆粒粒度分布和平均粒徑的大小是評價水力旋流器分離性能的重要指標(biāo)。在模擬黃河水泥沙分離試驗(yàn)中,通過改變旋流器某些結(jié)構(gòu)和操作參數(shù),進(jìn)行正交對比試驗(yàn),然后對不同試驗(yàn)條件下溢流的顆粒進(jìn)行中位徑分析,定性地總結(jié)出旋流器的某些結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)對分離性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)料口懸浮液中位徑為3.5μm時,進(jìn)口壓力高于0.06mpa,分離產(chǎn)品的中位徑才明顯減小。進(jìn)口壓力從0.06mpa升至0.07mpa時,分離產(chǎn)品的中位徑下降了65.6%。當(dāng)進(jìn)口壓力大于0.07mpa時,分離產(chǎn)品的中位徑變化不明顯。當(dāng)進(jìn)料口懸浮液中位徑等于3μm,進(jìn)口壓力為0.05mpa時,底流口直徑從14mm升至16mm,分離產(chǎn)品的中位徑下降了68.4%。

以so2為還原劑,采用一種新型的氣液傳質(zhì)設(shè)備——水力噴射空氣旋流器(wsa)對含cr(ⅵ)廢水進(jìn)行直接還原處理,得到了比較滿意的效果。研究結(jié)果表明:當(dāng)so2濃度為3582mg·m-3時,對cr(ⅵ)含量為1134mg·l-1的模擬含鉻廢水,循環(huán)處理6min,cr(ⅵ)去除率可達(dá)99.9%以上。廢水初始ph為堿性比其為酸性條件下,更有利于so2的吸收,提高了so2利用率,增強(qiáng)了處理效率。廢水射流流速對處理效果的影響較小,但so2和cr(ⅵ)的濃度對處理效果有明顯影響。隨著so2濃度增大,處理效率增大;cr(ⅵ)的初始濃度增大,處理效率降低。研究結(jié)果為建立含硫氣體還原處理含cr(ⅵ)廢水新工藝提供了依據(jù)。

為了獲得充氣水力旋流器在用以控制大密度有用礦物過磨的進(jìn)一步研究中其結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)優(yōu)化的理論基礎(chǔ)，本文采用改進(jìn)型充氣水力旋流器處理了含銅多金屬硫化礦物。研究了其結(jié)構(gòu)九和操作參數(shù)對其分級與富集特性的影響。

1背景技術(shù) 加強(qiáng)旋流器是用于住宅、公寓、別墅、賓館、寫字樓、醫(yī)院等建筑污水特殊單立管排水系統(tǒng)的關(guān)鍵特制配件。特殊單立管排水系統(tǒng)是近幾年來國內(nèi)外開發(fā)的一種新犁排水系統(tǒng)，它采用特殊配件和單根排水立管，同時具備排水通氣功能。

重介旋流器的入口壓力是實(shí)現(xiàn)分選的能量來源,入口壓力的波動會直接影響旋流器的分選密度和分選精度。在重介質(zhì)系統(tǒng)中,有許多因素可引起旋流器入口壓力的波動,其中最主要的是由于介質(zhì)管道的連通器作用引起的介質(zhì)自振。密封在一段管道中的壓縮空氣和壓入其中的少量介質(zhì),可以形成振動子。適當(dāng)設(shè)計的振動子,可以抵消介質(zhì)系統(tǒng)的壓力波動,從而達(dá)到穩(wěn)定旋流器入口壓力的目的。

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(xì)粒物料方面的作用進(jìn)行評價，同時產(chǎn)出固體含量為７５％的沉砂產(chǎn)品。