水力旋流器具在节能环保领域的应用-国际节能环保网-行业资讯

随着世界能源的日益短缺、废水污染负荷加重及废水中污染物种类的日趋复杂化等问题，同时人们环保意识和要求的不断提高，迫切要求开发高效的环境治理新设备;据专家分析2009～2010年国家环保投资将占同期国民生产总值的1.7%，市场对环保机械的需求量约为3200亿人民币;而水力旋流器具有分离效率高、装置紧凑、操作简单、维修方便、占地面积少等优点，无论对于环境保护，还是对于降低运营成本而言都有重要意义，目前已经在环保工程的各个领域得到广泛的工业化应用。
1、水力旋流器的分离原理
旋流除沙器的基本工作原理是基于离心沉降作用。当待分离的两相混合液以一定的压力进入旋流器后，产生强烈的向下旋转运动(外旋流)，由于轻相和重相存在密度差，所受的离心力、向心浮力和流体曳力大小不同，受离心沉降作用，大部分重相被甩向器壁，沿壁面重力下沉由底流口排出，而大部分轻相沿中心管做上升旋转流动(内旋流)由溢流口排出，从而达到分离的目的。人流口图1水力旋流器工作示意图
2水力旋流器在各行业环保工程应用
2.1在油气田开采中的应用我国大部分油田已进入开发的中后期，采出液平均含水量已超过80%。含水量的上升使开采成本越来越高。同时产出液中含有高的达到6%泥沙，一方面导致管阀设备磨损;另一方面沉积在水罐或油罐中导致有效容积减少。因此，产出液中水和泥沙的高效分离是亟待解决的问题。而油气田作业污水的处理方法是大部分采用不利于可持续发展直接外排方式;有些采用难以达到环保要求的简单沉降处理或用罐车回收集中处理。水力旋流器能够提高系统能量利用率、减少投资、节约运行费用。目前已广泛的应用于油气田污水处理设备当中。尤其在海洋石油平台上，由于其面积或空间有限，旋流分离器应用显示出了其独特的优越性。1985年，英国北海和澳大利亚巴氏海峡相继安装一批永久性的去油型旋流器。自此，旋流分离器作为一种高效节能的新技术进入含油污水处理的工业应用阶段。
2.2在炼油废水处理中的应用目前石化炼油厂含油废水的处理仍多采用“老三套”的三级处理方案。虽然该技术简单实用，但能耗高、油水分离时间长、占地面积大，会产生难于处置的浮渣，对大气环境造成二次污染。1994年左右，抚顺石化公司一厂和大连理工大学合作成功开发的XYF-5型油水分离水力旋流器，处理后的出水含油量可降至15mg/L以下，达到了生化处理水质要求，可代替浮选法，从而达到既无浮渣又简化处理流程的目的[2]。中国石化长岭分公司延迟焦化装置利用旋流除油技术将含油污水分离，分出的污油进装置回炼，处理后的水作为切焦和冷焦水用。该系统不但节约了新鲜水用量，节省了污水处理费，回收了污油，而且减轻了长岭分公司污水处理场负荷，实现了装置含油污水零排放的目标口]。中国石油大学(华东)与九江石油化工总厂开发了适用于催化裂化、常减压蒸馏、电脱盐等含油废水的水力旋流器。由此可以看出水力旋流器进行油水分离在炼油废水处理中存在着技术上的可行性、经济上的必要性和工程应用上的广阔前景。
2.3在湿法烟气脱硫系统中的应用大量化石燃料燃烧后，烟气中的大量废气(主要是SO：，NO=)排入大气，形成酸雨等对环境产生严重影响，随着国家对大气污染要求的进一步严格，烟气只进行除尘已满足不了要求，脱硫已势在必行。目前，烟气脱硫(FGD)技术种类较多，其中石灰石湿法技术作为最为成熟的技术，占世界上投入运行的FGD系统的85%左右，我国的大型发电机组烟气脱硫也以石灰石湿法为主。旋流分离器作为石灰石湿法烟气脱硫系统中重要的设备，在年发电量将达到72亿kw•h的大唐潮州三百门电厂一期工程投产后，验收现场监测的结果符合《火电厂大气污染物排放标准》要求，根据验收监测结果计算，该脱硫装置每年可减少23046吨的S0：排放。在燃煤锅炉的脱硫技术上，除尘率达到95%，S02的去除率到达77%H1;同时在钢铁工业、铝电解行业以及电池芯棒生产等一些大量排放含硫烟气的企业，旋流分离技术很好的解决了烟气带来的环境污染问题口]。
2.4在化工废水处理中的应用’化工生产废水含有大量的有机或无机物质，如果不进行处理直接排放，将会严重影响环境。在纯碱生产中，旋流器替代转鼓真空过滤机可以使煅烧过程几乎不返碱，并且降低了蒸汽能耗，提高了处理能力，使整个系统成本降低、节水节能、减少了环境污染。在磷酸污水循环利用工艺中，将收集起来的污水，首先送入旋流器进行初分级，再将含有细粒为主的旋流器溢流液用少量絮凝剂沉降后再与含粗颗粒为主的旋流器底流液混合脱水排渣，清液回用。彻底根除污水排放造成的污染，回收污水中有效成分的同时，又节约了大量工业用水。在氧化法生产环己酮工艺中，能有效脱除环己烷氧化溶液中的含碱物质[6]。在精对苯二甲酸废水处理装置中使用SXD型水力旋流沉淀器[7]，苯二甲酸颗粒的去除率平均达到80%左右，使废水的达标排放起到了重要作用。
2.5在采矿工程上的应用矿藏资源的开采不但破坏了周围的环境及工农业生•298•产，同时排除的矿山污水造成了环境的污染。迫于环境和安全的压力，针对传统的尾矿地表堆存处理方法存在的诸多问题，国内外不断开发安全、高效的尾矿处理新技术，并逐步得到了工业化应用。水力旋流器作为一种利用离心力强化固液分离的设备，在尾矿高效脱水、全尾矿充填采空区、膏体尾矿地表堆存等尾矿处理技术方面(见图3)表现出了广阔的应用前景，尾矿作为充填料排放至采空区或塌陷坑，解决了地下采空区和地表塌陷的处理问题邛]。在选煤工艺中，旋流分离技术高效益地回收利用煤泥，避免环境污染，开辟了一条切实可行的途径，使中国煤泥综合利用技术处于国际领先水平嘲。图3选矿工艺沉程
2.6在淡水水质净化中的应用我国是一个严重缺水的国家。水的污染降低了水资源的质量，同时污染水排放量和毒性的增加，更加剧了水资源的紧缺。在水质净化领域，法国Veolie Water公司开发的ACTIFLO工艺广泛的应用于全球大型水厂，系统中作为重要设备的水力旋流器实现了污泥水的有效分离¨。其次在农业灌溉和地下水的除砂应用中，通过采用水力旋流器分离水中所含泥沙，解决了管道的堵塞问题。江苏大学设计的暴雨径流旋流分离器(见图4)针对暴雨径流具有流量大、冲击性强、污染负荷高、所含固体颗粒物的粒径较小等特点，在对镇江流域的暴雨径流污染特征的充分调研的基础上，通过试验和模拟分析口妇结果表明此旋流器对暴雨径流这种具有流量大、脉动性强、ss浓度高、含有大量固态氮磷污染物的污染源有很强的针对性。图4暴雨径流旋流分离器
2.7在其他行业中的应用水力旋流器作为高效的分离设备，还被广泛的应用于切削加工过程中的切削液和洗车的污水除杂、航运业中船舶机舱底水处理、建筑工业中钻孔排污废水的钻屑分离、炼钢行业回收高瓦斯泥、肉类加工厂、食用油脂加工、餐饮业处理废水等行业中，保证生产质量和充分利用宝贵的水资源的同时，也使环境得到了保护。
3、结语及展望
清洁生产作为污染预防的环境战略，是对传统的末端治理手段的根本变革，是污染防治的最佳模式。水力旋流器是一项最有前途的环保设备;是一种符合我国国情的治理设备，能够实现社会和经济的双重效益。近年来，新型水力旋流器的研制已取得了一定的成果，人们通过对传统水力旋流器进行改造升级，将会被应用于环保的各个领域。水力旋流器虽然有许多优点，但与任何技术一样，也存在不足之处，在实际应用过程中应当注意以下的问题。①合理的选择工艺。根据具体应用场合与条件采用合理的工艺流程。旋流器的分离效率虽然一般可以达到90%以上，但它是依靠两相介质的密度差进行离心分离的，也是一种不完全分离。工艺措施的不当，会导致分离效果降低。②稳定的工况条件。由于生产中工况条件的波动对分离效率会产生很大影响。因此，运行的稳定性是水力旋流器应用中最重要考虑的问题。③应与其他工艺措施相配套。经济合理地环保设备，应该是几种高效、经济的分离设备的合理组合，单纯使用一种方法达到生产上的各种要求是不现实的。因此在工艺设计中对以上问题应予以考虑，选用合理的旋流器型号，才会达到经济合理的目的。
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