改良斜管沉砂和旋流除砂在汉江中下游原水预处理中的应用

汉江承担着重要的水资源供应任务,其下游含有较多粒径在200μm以下的微细砂,给水厂处理系统带来了一系列问题。以汉江中下游原水迁改工程为例,介绍了“改良斜管沉砂+旋流除砂”工艺在工程中的应用情况,并通过旋流除砂工艺对废水进行除砂回用,形成了一套较好的微细砂沉降去除及废水回收利用工艺,既满足了标准要求,又实现每天节约水量约1.7‰,为含微细砂预处理设计提供经验。

入口颗粒对旋流除砂器壁面磨损的影响研究

基于计算流体动力学方法,采用Fluent软件中的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型,选取旋流除砂器常见工作状态,数值模拟研究了颗粒入口速度在5~15 m/s、质量浓度在10~30 kg/m^(3)变化时对旋流除砂器壁面磨损的影响,得到了旋流除砂器内壁磨损分布规律。模拟结果表明,旋流除砂器壁面磨损分布并不均匀,入口环形空间以及底流口附近磨损率较大。颗粒入口速度和质量浓度的变化对旋流除砂器壁面磨损整体分布影响较小,但入口速度的变化会改变各磨损区域内磨损最严重点的位置,入口环形空间壁面磨损位置变化最为明显,而颗粒质量浓度的变化则对壁面磨损最严重点的位置影响较小。颗粒入口速度和质量浓度的增大都会使旋流除砂器最大磨损率增大,入口速度对旋流除砂器最大磨损率的影响比质量浓度更大。

采出液粘度对井下旋流除砂器内流特性及分离性能的影响

针对井下工况设计了集螺旋片导流、旋流除砂和沉降除砂为一体的新型单出口井下旋流除砂器结构。基于混合模型和雷诺应力湍流模型,针对采出液粘度对内流特性及分离性能的影响进行了数值模拟。结果表明,采出液粘度在1.5～20.0mPa·s范围内变化,对旋流除砂器流场切向速度影响最大,而对轴向速度和径向速度的影响并不大,切向速度和沉降段轴向滑移速度随采出液粘度的增加而急剧下降。随着采出液粘度增加,分离效率急剧下降,甚至失效,压力降也会随之减小。

旋流除砂机理研究及自动旋流除砂器的开发

旋流除砂技术是利用离心力从泥浆中分离固相成分的技术,可广泛应用在地质钻探、有色、冶金工业及石油天然气工业领域。研制开发的自动旋流除砂器弥补了传统除砂器固相成分分离效果不佳、排砂口易堵的缺陷,显著提高泥浆或矿浆的净化质量与除砂效率,且能自动排堵,降低了除砂工作的时间消耗和成本。

稠油旋流除砂影响因素

稠油携砂给地面生产设施及外输管道带来严重安全隐患,而稠油的高黏特性造成油砂分离困难。优化旋流器结构,探索旋流器高效除砂的进料条件范围对实现高黏稠油旋流除砂具有重要意义。为此,利用数值模拟方法,研究了不同稠油黏度、含水率和旋流器几何结构下的除砂率和压降。结果表明:油水混合液黏度对砂粒分离效率影响显著,远大于旋流器结构对除砂效果的影响;旋流器结构参数中的入口直径、溢流口直径、锥段长度对旋流场和除砂率影响最显著;控制分流比可减少油相从底流口流出,减少资源浪费,但在高黏低含水率条件下调控分流比才具有效果和意义。该研究结果可为稠油旋流除砂器结构优化和旋流除砂工艺设计提供借鉴。

固液分离水力旋流除砂器的数值模拟

利用CFD软件,采用雷诺应力模型分别计算了300型和250型水力旋流除砂器的内流场,得到了2种水力旋流除砂器的轴向、径向、切向速度及压强的分布曲线。通过对所得结果的分析,发现模拟结果基本符合旋流除砂器的运行规律。比较2种旋流除砂器的内流场,表明改进的300型水力旋流除砂器的结构及分离能力优于原来250型水力旋流除砂器,为水力旋流除砂器的优化设计和选型提供了可靠的设计依据。

涡流控尘系统与湿式旋流除尘系统复合除尘效果影响因素试验

介绍了将涡流控尘系统与湿式旋流除尘系统相结合的复合防尘方法。采用监测司机位置处和距工作面24 m处的粉尘浓度的方法,针对除尘系统与控尘系统的不同配合方式进行试验研究,获得了控尘装置和除尘装置距工作面的距离、涡流风筒出风口缝隙宽度、压抽比等影响除尘效率的最佳参数值。实验结果对现场使用复合控、除尘系统的设计和配置具有一定参考价值。

旋流除砂器的改进及其试验效果

通用旋流除砂器中心部位出现的涡旋气柱会对泥浆净化效果产生不良影响。据此,在通用旋流除砂器中心安装一直径近似于气柱直径的圆杆,旨在增强内旋流的除砂能力,减小内旋流体和气柱的横向摆动幅度,从而提高除砂效果。试验证明,改进后的旋流除砂器的总除砂效率达到91%。

湿式旋流除尘中呼吸性粉尘除尘效率与风速关系的探讨

采用实验室试验的方法,分析了风速对呼吸性粉尘除尘效率的影响因素,建立了风速与呼吸性粉尘除尘效率的关系数学模型,确定了使湿式旋流除尘达到最高呼吸性粉尘除尘效率的最佳风速值,提出了呼吸性粉尘除尘效率达97%以上的设计风速范围。

矿用湿式旋流除尘风机除尘过程的数值模拟

为研究并提高矿用湿式旋流除尘风机的除尘效果,对其工作状态下的三相耦合流场进行了数值模拟,使用Fluent14.0求解了风机的除尘过程。结果表明,将风机从动轮的转速增大到初次模拟的3倍,除尘率由86%提高到96%;从动轮附近是除尘腔风流速度和全压最大的区域,其附近的筒壁是煤尘沉降的主要位置。

天然气旋流除砂器大颗粒的带出机理

从气井出来的天然气携带有很多的泥砂,砂砾粒径范围很宽,从几微米到十几毫米不等,这些大颗粒若不除去,会对仪表和设备带来严重的损坏。在除砂器内部大颗粒与排气管底端的距离满足Δl>w p t2,气固两相会出现二次分离现象,位于排气管底端的大颗粒就会被甩出。通过大颗粒带出基本理论分析,证实了不仅大颗粒的撞壁回弹和锥部停留有回转灰带为大颗粒带出的主要原因,叶片的出口角和出口面积的大小也是其中重要的影响因素。在进行大颗粒分离时,要采用公称直径、出口角和叶片出口面积较大的分离器,并采用较低的气体流速。

不同入口设计的井下旋流除砂器流场数值模拟

针对井下原油防砂问题,提出了3种不同入口方式的内外双级旋流器串联式除砂器的结构模型并介绍了它的工作原理。利用TGrid程序,采用四面体网格对除砂器整体进行了网格划分,确定出边界条件。采用FLUENT软件三维数值模拟的方法,对不同入口方式的除砂器速度场、压力场、分离介质运动迹线的分布特征和介质相分布特征的数值模拟进行了研究,分析了内部分离介质流动特征对分离性能的影响。通过模拟发现除砂器内部的螺旋翅片引导流体产生涡旋流动,可以实现固液分离的目的,与传统旋流器相比,没有形成空气柱,从而使得内部流场更加稳定,有利于介质分离。不同的入口方式对除砂器内部流场产生不同的影响,切向入口时更有利于旋流的形成。

径向直叶片湿式旋流除尘器气固两相分离特性的数值分析

采用标准k-ε湍流模型,利用CFD软件对径向直叶片湿式旋流除尘器进行了三维流场的模拟,利用实验验证了模型的正确性。采用了离散相模型(DPM)模拟固相流场颗粒轨迹,得出了不同粒径颗粒与不同入口风速下的分离效率之间的关系。结果表明:当气体速度一定时,粒径颗粒越大,则分离效率越高。气体速度增加,5μm和15μm的颗粒的分离效率的变化不大,10μm粒径颗粒的分离效率会增加。

旋流除砂器流场特性分析

本研究设计了一种旋流式除砂器,此除砂器依靠液流流动进行除砂,不需要其它辅助装置,可以实现强制旋流,从而去除油水混合液中的砂粒,分离出来的砂粒直接沉入油井底部,不发生堵塞现象,此除砂器可以减少砂粒对抽油泵的磨损,延长修井周期,提高采油效率。根据所设计的旋流除砂器实际结构与尺寸,建立旋流除砂器的有限元模型。对旋流除砂器的内部流场进行数值模拟计算,得出旋流除砂器的速度及压力的分布规律及不同时刻沉降情况。对所得到的结果进行处理与分析,可以对旋流除砂器的工作情况进行深入的分析,证明此旋流除砂器结构简单、能耗低、除砂效率高,对油井井底除砂行之有效。

炼油厂污水旋流除油实验研究

用自行设计制造的XLQ 5 0型水力旋流器对炼油厂隔油池前、后的含油污水进行了室内除油模拟实验。实验结果表明 ,对中位粒径在 2 1.38～ 6 4 .2 μm的油滴 ,其分离效率为 84 %～ 99.8% ,处理后的水中含油量可控制在30mg/L以内 ,能满足污水排放要求。

超高压旋流除砂器结构响应面优化及数值模拟

采用中心组合试验设计(Central Composite Design,CCD)方法和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法,对旋流除砂器进行了不同结构设计变量与目标变量之间的响应面实验。选用Kriging模型完成了响应面拟合,并结合混合整数顺序二次规划(Mixed-Integer Sequence Quadratic Programming,MISQP)算法完成了最优解的获取,实现了对旋流除砂器结构参数的优化。数值模拟结果与预测结果在分离效率和压降上的误差不超过1%,验证了模型的准确性。多组粒径的数值模拟结果表明:优化结构在分离效率上从87.17%提高到95.63%,提升8.46%;底流管直径、溢流管直径和溢流管插入深度都会对分离效率造成显著影响,但溢流管插入深度对压降的影响并不显著;12组不同粒径模拟结果的tromp曲线显示,粒径35~80μm区间,优化结构具有较高的分离效率,在30μm以下对分离效率提升并不明显。该研究结果对超高压旋流除砂器的优化设计可提供参考。

旋流除砂器在重庆江水源热泵的应用

重庆地处两江交汇,拥有丰富的地表水源,作为建筑节能新技术的江水源热泵系统在重庆市有着巨大的应用潜力。鉴于机组进水水质的要求和两江水质特点,认为取水和水处理技术是限制其推广的关键因素。结合长江、嘉陵江含沙量高特别是细沙含量高的特点,分析了常规处理工艺及机械过滤器的不足及旋流除砂器的适用性,指出旋流除砂器是重庆市江水源热泵系统应用中较为适宜的水处理技术。指出了目前旋流除砂器产品在重庆市江水源热泵系统中应用的局限性,提出未来应加强水质资料监测、开发针对细沙去除的专用产品、优化多台产品联用及管路系统设计、加强运行监测、加强产品行业监管。

105 MPa旋流除砂器在高压高产深井中的应用

105 MPa旋流除砂器是利用井筒流体各相介质密度差,在离心力作用下实现分离,有效地将井筒流体中的固相颗粒物质除去并可进行精确计量,大大减少或避免了下游地面测试设备的损坏,延长设备使用寿命,提高测试作业安全性和高效性。高石19井是一口四川油气田重点预探井,放喷排液期间井筒流出大量砂石,将高压井口法兰管完全堵塞,无法正常进行放喷排液测试。通过105 MPa旋流除砂器高效除去流体中砂石,清洁井筒流体,达到测试条件,安全、顺利、高效地完成了该井放喷排液测试作业。

比氏旋流除砂系统除砂效果不佳的原因分析

通过测定某污水处理厂的旋流除砂系统进出水中固形颗粒含量、颗粒分散度和比重等参数,评价分析了其去除效果,找出了该系统实际运行中去除率不高和除砂量少的原因。

集输系统不停产旋流除砂器优化设计

油田含砂污水的固液处理一般采用水力旋流分离器。为降低分离成本和提高分离效果,对固液分离设备——水力旋流分离器的优化设计进行了探讨。文章介绍了优化设计的基础计算依据、计算方法、结构参数和数学模型。实际应用表明,在集输系统密闭除砂装置中使用优化的旋流除砂器,不但除砂效率高,分离粒度细,而且生产工艺先进,设备结构紧凑,运行费用低。