CN102732645B - 一种高速气浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速气浮装置。装置由混合溶气系统和平流气浮槽两大部分组成。本发明的装置体积小，占地少，制造简便，投资省。本装置气浮分离过程小于3分钟，分离效果好，释放头不易堵塞，特别适合于糖汁这类会因时间长而产生损耗的物料气浮。

Description

一种高速气浮装置

发明领域

本发明涉及气浮装置，具体地说涉及一种高速气浮装置。

背景技术

气浮的过程份为四个价段：Ⅰ、气浮液溶气；Ⅱ、絮体与气泡混合，絮体凝聚增大；Ⅲ、气浮液均佈进入气浮槽；Ⅳ、絮体与液体分离。

气浮装置按溶气的方式可分为压力溶气和动力混合溶气两大类。

压力溶气生成的气泡粒径小，约为20μ～120μ，分散性好，有利于絮体的浮升。但是，现有的压力溶气气浮有如下不足：溶气需使用压力容器罐，减压放气需使用专门的释放器。当处理絮体多的气浮液时，溶气罐与释放器均易堵塞。压力容器罐还需设置多余空气排放系统，以免大量气体进入气浮槽将絮体打散。

动力混合溶气为借助外力将空气粉碎成微小的气泡并与气浮液混合，或借助于器械先产生微小的气泡，再通过动力将气泡与液体混合。动力混合溶气溶入的气量不受气体在液体中的溶解度的限制，混合的气量大，如旋流微孔溶气空气与液体的比可于2∶1～100∶1间调节。并且，现有的动力混合溶气气浮都无释放头，也不易产生堵塞的问题。但其不足的是，混合的气泡粒度大于120μ，不易均匀分散与絮体结合，影响絮体的上浮。

动力混合溶气的空气粉碎及气液混合的动力源有：喷射的液流、涡旋泵、凹涡气浮机、乳化搅拌机、打泡机、旇流微孔管、电解制泡机等等。空气粉碎及气液混合的动力功率增大，有利于气体的破碎和分散。但是，实际动力混合溶气的气泡粒度受到上述机械动力的限制，都大于150μ，气浮的效果不如压力溶气气浮。另外，凹涡气浮机、乳化搅拌机等直接将装置置于气浮槽液中，生成的气泡直接进入气浮槽。但是，因无布液系统，气泡不能与全部气浮液均匀的混合，完成Ⅱ阶段絮体与气泡混合，絮体凝聚增大，和Ⅲ阶段气浮液均布进入气浮槽的任务，仍需设置一前置混合槽，致使气浮液在气浮槽中的停留时间延长。

现有气浮装置的气浮槽的设计，均是由前槽(Ⅱ、Ⅲ阶段)和分离槽(Ⅳ阶段)两段组成。其工作原理：液体上升或水平流动的同时絮体上升，絮体聚集增大上浮至液体的液面，然后浮清液下降与絮体分离。设计中为使絮体聚集增大，上升的速度一般控制于10mm/s～20mm/s，使大絮体不再分散；为使浮清液下降不至带出絮体，下降的速度一般控制于1.5～2.5mm/s，因此上升/下降式气浮槽气浮液在槽中停留的时间一般大于40min。现使用的平流淺层气浮槽，为保证浮渣与液体分层和浮清液下降时不至带出絮体，槽内液体的深度仍需大于500mm，一般停留的时间仍大于20min。

发明的内容

本发明的目的是提供一种高速气浮装置，以满足制糖业糖汁快速浮清糖汁的需要，同时也可用于其它需高速气浮的场合。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

1.一种高速气浮装置由混合溶气系统和平流气浮槽两大部分组成；

1)所述混合溶气系统由溶气机械、压力溶气管、和释能管组成；

其中：溶气机械为喷射器、涡旋泵、凹涡气浮、乳化搅拌机、打泡机、旋流制泡机或电解制泡机；压力溶气管与释能管连接，共同为溶气机械与布液管连接的一段管道；小孔释放头和分流头置于释能管中，小孔释放头置于释能管的进口，分流头置于释能管的中部，分流头的头部与小孔释放头相对，小孔释放头、释能管和分流头在同一轴线上；

上述溶气机械本发明选用涡旋泵或喷射器；溶气机械将空气与气浮液体混合、加压输入溶气压力管、经溶气压力管出口到释能管释压后，通过布液管上的出液孔进入平流分离槽，完成溶气的过程；

2)所述平流气浮槽由槽体、阻沬器、括沬机、布液管、集泡沫槽和液位调节器组成，槽体的前端为布液段、中部为气浮分离段、后部为液位控制及清液排出段；阻沬器、括沬机、布液管、集泡沫槽和液位调节器设在槽体中；

其中：阻沬器、括沬机位于集泡沫槽和液位调节器之间全长及全宽的位置，括沬机在槽体上方的液面上，将液面的泡沫括至集泡沫槽；

阻沬器在括沬机下方，阻沬器下部距槽体底部设有气浮液通道；在阻沬器下方布液段C的全宽设有布液管，布液管设置于布液段内或布液段外，布液管上设置有均匀分布的出液孔；液位调节器位于槽体的尾部。

上述出布液管后液体上升的流速控制在10mm/s～20mm/s。

上述的压力溶气管，在压力溶气管中的气浮液体流速为0.4m/s～1.2m/s，气浮液在压力溶气管中的停留时间应大于2s。

上述的气浮液通道，通道高度为100mm～300mm，控制通过气浮液通道的气浮液流速为50mm/s～150mm/s；气浮液通道的长度应保证气浮液通过气浮分离段的停留时间，大于液层最下部的絮体垂直穿过液层所需的时间。

上述的液位调节器为提升或降低气浮分离槽内工作液位的机构，液位调节器应控制气浮分离槽内工作液位，使泡沬层进入括沬机。

上述阻沬器上部平槽体的工作液面，阻沬器由垂直于液体前进方向的多块阻沬板组成、全长为布液段与分离段之和、宽度与布液段或分离段相同，阻沬板的高度与气浮液通道的高度的比为0.5∶1～2∶1，各块阻沬板的间距为100mm～300mm。

上述括沬机安装于槽体的液面，括沬机采用任何形式的括沬机，本发明选用水平运动括沬机。

上述喷射器，喷射器的尾管中需保持0.05～0.5Mpa的压力，喷咀的流速大于8m/s，喷咀为单个，采用喉部的直径等于喷咀的直径，喷咀的出口与喉部的进口间距0～2mm，喷射器进气为压缩空气，压力应大于出尾管中的液流压力。

上述释能管为多条释能管，分别连接在布液管上，其中：每条释能管中的液体流速小于1m/s；小孔释放头的孔直径为1mm～20mm；分流头呈鱼雷状，前端是分流头半球为半球体，其半球直径与释能管直径的比为0.3∶1～0.6∶1；后端是分流头园锥体，其长度为分流头半球的半球直径的3～5倍。

本发明的有益效果

1、当装置为全溶气气浮时，液体在压力溶气管内的溶气时间仅为20～30s，絮体聚集和布液的时间约10s，液体通过主流层的时间最大为100s，即本发明的气浮装置的工作时间可不大于180s。当采用清汁溶气，气浮液从布液管两端进入，所需时间更短。本装置可满足糖汁超快速气浮清净的要求。

3、本发明提出小孔释放头释放系统，是一种不易堵塞的释放系统，特别适合于糖汁这类会因时间长而产生损耗的物料气浮。

2、本发明的装置体积小，占地少，制造简便，投资省。

附图说明

图1本发明一种高速气浮装置结构示意图。

图2本发明释能管结构示意图。

图3本发明平流气浮槽结构示意图。

图中：槽体1、阻沬器2、括沬机3、溶气机械4、压力溶气管5、释能管6、小孔释放头7、分流头8、分流头半球9、分流头园锥体10、布液管11、气浮液通道12、泡沬层13，，集泡沫槽14，液位调节器15，出液孔16。

A为气浮液，B为空气，C为前端布液段，D为气浮分离段，E为液位控制及清液排出段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明一种高速气浮装置结构如图1、图2和图3所示，一种高速气浮装置由混合溶气系统和平流气浮槽两大部分组成：

1.所述混合溶气系统由溶气机械4、压力溶气管5、和释能管6组成：

其中：溶气机械4为喷射器、涡旋泵、凹涡气浮、乳化搅拌机、打泡机、旋流制泡机或电解制泡机；压力溶气管5与释能管6连接，共同为溶气机械4与布液管6连接的一段管道；小孔释放头7和分流头8置于释能管6中，小孔释放头7置于释能管6的进口，分流头8置于释能管6的中部，分流头8的头部与小孔释放头7相对，小孔释放头7、释能管6和分流头8在同一轴线上。

上述溶气机械4本发明选用涡旋泵或喷射器；溶气机械4将空气与气浮液体混合、加压输入溶气压力管5、经溶气压力管5出口到释能管6释压后，通过布液管11上的出液孔16进入平流分离槽，完成溶气的过程。

2.所述平流气浮槽由槽体1、阻沬器2、括沬机3、布液管11、集泡沫槽14和液位调节器15组成，槽体1的前端为布液段C、中部为气浮分离段D、后部为液位控制及清液排出段E；阻沬器2、括沬机3、布液管11、集泡沫槽14和液位调节器15设在槽体1中。

其中：阻沬器2、括沬机3位于集泡沫槽14和液位调节器15之间全长及全宽的位置，括沬机3在槽体1上方的液面上，将液面的泡沫括至集泡沫槽14。

阻沬器2在括沬机3下方，阻沬器2下部距槽体1底部设有气浮液通道12；在阻沬器2下方布液段C的全宽设有布液管11，布液管11设置于布液段C内或布液段外，布液管11上设置有均匀分布的出液孔16；液位调节器15位于槽体1的尾部。

上述出布液管11后液体上升的流速控制在10mm/s～20mm/s。

上述的压力溶气管5，在压力溶气管5中的气浮液体流速为0.4m/s～1.2m/s，气浮液在压力溶气管5中的停留时间应大于2s。

上述的气浮液通道12，通道高度为100mm～300mm，控制通过气浮液通道12的气浮液流速为50mm/s～150mm/s；气浮液通道12的长度应保证气浮液通过气浮分离段D的停留时间，大于液层最下部的絮体垂直穿过液层所需的时间。

上述的液位调节器15为提升或降低气浮分离槽内工作液位的机构，液位调节器15应控制气浮分离槽内工作液位，使泡沬层进入括沬机3。

上述阻沬器2上部平槽体1的工作液面，阻沬器2由垂直于液体前进方向的多块阻沬板组成、全长为布液段C与分离段D之和、宽度与布液段C或分离段D相同，阻沬板的高度与气浮液通道的高度的比为0.5∶1～2∶1，各块阻沬板的间距为100mm～300mm。

上述括沬机3安装于槽体的液面，括沬机3采用任何形式的括沬机，本发明选用水平运动括沬机。

上述喷射器，喷射器的尾管中需保持0.05～0.5Mpa的压力，喷咀的流速大于8m/s，喷咀为单个，采用喉部的直径等于喷咀的直径，喷咀的出口与喉部的进口间距0～2mm，喷射器进气为压缩空气，压力应大于出尾管中的液流压力。

上述释能管6为多条释能管，分别连接在布液管11上，其中：每条释能管中的液体流速小于1m/s；小孔释放头7的孔直径为1mm～20mm；分流头8呈鱼雷状，前端是分流头半球9为半球体，其半球直径与释能管6直径的比为0.3∶1～0.6∶1；后端是分流头园锥体10，其长度为分流头半球9的半球直径的3～5倍。

实施例1

在某生物工程300t/d发酵废液处理中，废液中絮体重量达全部液体重量的3%，采用本发明的系统全溶气气浮，溶气器为喷射器，释放系统释放头孔径取10mm，全年330天24小时连续工作，没有出现过堵塞事故，气浮装置工作良好。

实施例2

某机械制造厂含油和机械杂质极高的废水，采用通常的压力溶气气浮，释放头常堵塞。改用旋涡泵溶气后，因产生大气泡多，不便于调节，工作不稳定。增加本发明的释放系统后，系统工作正常。

实施例3

按处理的糖汁5000m³/d计，糖汁的上升速度经测定大于3mm/s，取主流层液体厚度为300mm，主流层流速50mm/s，则糖汁流经气浮槽的时间为100s，分离段需长度为5m，主流层入口宽度约为3.9m。

Claims (3)

1.一种高速气浮装置，其特征在于，装置由混合溶气系统和平流气浮槽两大部分组成； 

1)所述混合溶气系统由溶气机械、压力溶气管和释能管组成； 

其中：溶气机械选用喷射器或涡旋泵，溶气机械将空气与气浮液体混合、加压输入溶气压力管、经溶气压力管出口到释能管释压后，通过布液管上的出液孔进入平流分离槽，完成溶气的过程；在溶气压力管中的气浮液体流速为0.4m/s～1.2m/s，气浮液在压力溶气管中的停留时间应大于2s；所述喷射器的尾管中需保持0.05～0.5Mpa的压力，喷咀的流速大于8m/s，喷咀为单个，采用喉部的直径等于喷咀的直径，喷咀的出口与喉部的进口间距0～2mm，喷射器进气为压缩空气，压力应大于出尾管中的液流压力； 

压力溶气管与释能管连接，共同为溶气机械与布液管连接的一段管道；小孔释放头和分流头置于释能管中，小孔释放头置于释能管的进口，分流头置于释能管的中部，分流头的头部与小孔释放头相对，小孔释放头、释能管和分流头在同一轴线上；所述释能管为多条释能管，分别连接在布液管上，其中：每条释能管中的液体流速小于1m/s；小孔释放头的孔直径为1mm～20mm；分流头呈鱼雷状，前端是分流头半球为半球体，其半球直径与释能管直径的比为0.3∶1～0.6∶1；后端是分流头圆锥体，其长度为分流头半球的半球直径的3～5倍； 

2)所述平流气浮槽由槽体、阻沫器、括沫机、布液管、集泡沫槽和液位调节器组成，槽体的前端为布液段、中部为气浮分离段、后部为液位控制及清液排出段；阻沫器、括沫机、布液管、集泡沫槽和液位调节器设在槽体中； 

其中：阻沫器、括沫机位于集泡沫槽和液位调节器之间全长及全宽的位置，括沫机在槽体上方的液面上，将液面的泡沫括至集泡沫槽； 

所述阻沫器在括沫机下方，阻沫器上部平槽体的工作液面，阻沫器由垂直于液体前进方向的多块阻沫板组成、全长为布液段与分离段之和、宽度与布液段或分离段相同，阻沫板的高度与气浮液通道的高度的比为0.5∶1～2∶1，各块阻沫板的间距为100mm～300mm；阻沫器下部距槽体底部设有气浮液通道；气浮液通道高度为100mm～300mm，控制通过气浮液通道的气浮液流速为50mm/s～150mm/s；气浮液通道的长度应保证气浮液通过气浮分离段的停留时间，大于液层最下部的絮体垂直穿过液层所需的时间； 

所述阻沫器下方布液段的全宽设有布液管，布液管设置于布液段内或布液段外，布液管上设置有均匀分布的出液孔；出布液管后液体上升的流速控制在10mm/s～20mm/s； 

所述液位调节器位于槽体的尾部，液位调节器为提升或降低气浮分离槽内工作液位的机构，液位调节器应控制气浮分离槽内工作液位，使泡沫层进入括沫机。 

2.根据权利要求1所述的一种高速气浮装置，其特征在于，所述括沫机安装于槽体的液面，括沫机采用任何形式的括沫机。 

3.根据权利要求1所述的一种高速气浮装置，其特征在于，所述括沫机安装于槽体的液面，括沫机采用水平运动括沫机。 

Images