CN106006840B - 一种工业循环水在线带油监测、除油装置 - Google Patents

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Abstract

一种工业循环水在线带油监测、除油装置，由底部的呈倒置瓶状腔体、以及设置在倒置瓶状腔体上部、并经一隔离板相隔离的一锥台型腔体连接组合而成；所述倒置瓶状腔体的上部腔体经一环状带孔拱形挡板,将位于环状带孔拱形挡板以下的倒置瓶状腔体分隔成水力旋流分离单元，将环状带孔拱形挡板以上部分与整个锥台型腔体部分组成污油沉降分离收集单元；水力旋流分离单元由依序设置在腔体内的上部快速分离腔、中部锥形分离腔和尾部深度分离腔构成；污油沉降分离收集单元的上部为一锥台型组合腔体，下部为以倒置瓶状腔体的上部腔体内的环状带孔拱形挡板为底板构成的预隔离污油回收室，同时，预隔离污油回收室的外腔体上设有具有监控功能的污油外排机构。

Description

一种工业循环水在线带油监测、除油装置
技术领域
本发明涉及一种流体旋流分离技术，尤其是一种工业循环水在线带油监测和除油装置，特别适用于在工业循环水受到的油性介质污染的情况下，把混入循环水中的轻重油组分从循环水体中分离出来，达到消除循环水系统中的油性污染、回收油污之用。
背景技术
旋流分离采用的一种结构简单的流体物料分离装置，通常由进料口、旋流器柱体段、旋流器锥体段、轻组份溢流口、重组份排出口，以及附件组成。其分离原理是离心沉降和向心上浮。待分离的非均相混合流体以一定的流速进入旋流分离器后被迫作回转运动。由于流体不同密度组分受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，非均相物料中密度大的组份克服液体阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下运动，密度小的组份则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随流体做回转运动，在后续输入料的持续推动下，旋流中的流体呈由中心向器壁的物料密度越来越大的规律分布。随着流体从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小，在外层物料收缩压迫之下，内层物料改变方向，转而向上运动，形成内旋流，从上部溢流管排出，成为轻组分溢流；而密度大的重组份则继续沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由底流口排出，从而达到轻重组份分离的目的。
沉降分离也是一种结构简单的流体物料分离装置，通常有进料口、沉降分离区和轻重组份缓存区。不相容的两相混合流体在经过强制低速平流过程，不同密度导致轻组分自然上浮，重组份自然下沉的，通过液面控制分别引流输出，实现分离。
由于旋流分离和沉降分离都具有油水分离效果，且结构简单，并且又具没有任何附加运动易损件消耗的免维护特性，因此已被广泛应用在工业领域、日常生活领域。
据本申请人对旋流分离和沉降分离应用技术的调研，目前工业和日常生活领域利用旋流分离和沉降分离技术进行含油污水分离技术主要体现在以下几个方面：
1、利用旋流分离和沉降分离的原理设计成油水分离装置，或者与有关的设备结合在一起成为污水处理系统。
含油污水带压力进入旋流分离设备，污油从旋流器上部溢流引出汇集，水分从旋流器下部引出汇集，实现轻重组份分离；旋流器溢流引出的含水污油则进一步采用沉降分离，由撇油设备处理，实现进一步沉降分离，撇油回收。这两部分串联工作是成熟的污水处理工艺；也有将旋流分离和沉降分离设备集中内置于一台大型罐中，形成一个罐中罐的污水处理系统(ZL200520045692.8)在工业污水处理上应用。
2、利用旋流分离和沉降分离原理设计成简单的分离装置达到分离的目的。
利用旋流分离原理设计成独立的旋流分离设备，应用在淘沙脱水、工业洗煤、洗矿、污水处理、污泥脱水等领域。
利用沉降分离原理设计成简单的轻重组份分离设备，应用在固液分离、油水清污分离，溢油回收，浮油回收。
以上这两种用于液液分离的装置，虽然具有结构简单，使用方便的特点。在含油污水处理上具有显著优点，但在水体含油不稳定、水体进水速度低，且以快速分离绝大部分油污，保护净化水体为目的的场合，以上几类设计存在以下弊端：
1)在低流速情况下，进入旋流分离设备的流体形态不稳定，在柱体段和椎体段的中心，旋流不足以使污油形成油芯，或是在旋流中心难以形成稳定的油芯，污油容易重新进入旋转水流中，出现排水返混带油现象，削弱分离效果。
2)在变工况下，持续进入旋流分离设备的油污含量呈不稳定波动，旋流分离设备内的流体流形态不稳定，旋流中心的油芯形态随着波动，会出现排水带油现象。
3)单一旋流分离设备为了保障除油效果，引出污油含水量大，需进一步脱出污油所含大量水分；若远距离输送后再处理，还会造成输送过程中加深油水混合乳化，增加再次分离脱水难度。
因此，如何科学合理地利用旋流分离技术和沉降分离技术，提出一种更合理、更节能、更有利于环保，具有适应变工况或应急工况下的在线隔油除油系统，就成为该技术推广的一新课题。
发明内容
本发明的目的：旨在提供一种具有能耗低、分离效率更好、适用面更为广泛的工业循环水在线带油监测和除油装置。
这种工业循环水在线带油监测、除油装置，它由一位于底部的呈倒置瓶状腔体、以及设置在倒置瓶状腔体上部、并经一隔离板8与倒置瓶状腔体相隔离的一锥台型腔体连接组合而成，其特征在于：所述的倒置瓶状腔体的上部腔体内设有一环状带孔拱形挡板10,将位于环状带孔拱形挡板10以下的倒置瓶状腔体分隔成水力旋流分离单元I，将环状带孔拱形挡板10以上部分与整个锥台型腔体部分组成污油沉降分离收集单元II；
所述的水力旋流分离单元I由自上而下依序设置在一个呈倒置瓶状腔体内上部的快速分离腔21、中部的锥形分离腔20和尾部的深度分离腔19构成；所述的污油沉降分离收集单元II的上部为一锥台型组合腔体，所述的锥台型组合腔体内自下而上设置着由污油导向分布板27和隔油栅6构成的隔栅式油水分离室，以及污油收集室5；
所述污油沉降分离收集单元II的下部为以倒置瓶状腔体的上部腔体内的环状带孔拱形挡板10为底板构成的预隔离污油回收室9，同时，预隔离污油回收室9的外腔体上设有具有监控功能的污油外排机构；
所述的水力旋流分离单元I经设置在呈倒置瓶状腔体中心的上下两截互为串接联通的上部污油收集输送管11和下部收集输送管13，共同构成下部水力旋流分离单元I与上部污油沉降分离收集单元II内部互为贯通联动的内腔通道；此外，在所述环状带孔拱形挡板10下部的快速分离腔21内壁设有旋流导向槽12，在该旋流导向槽12部位的快速分离腔21外的柱形腔体外设有一沿腔体切线方向衔接的旋流槽外接切向入口管22；
所述的尾部的深度分离腔19底部设有净水输出口16，在尾部的深度分离腔19侧边腔体上设有一配有控制阀17的气体补入接口18，所述气体补入接口的尾部直接伸入尾部深度分离腔内，端部配有喷口向上的动力气体注入喷嘴15；
所述的污油外排机构由设置在预隔离污油回收室9的外壁上、并与室体内腔相通的污油输送管视镜4和电导率检测装置3等构成，污油输送管视镜4的输出端依序设置着污油送出开关阀24和一个三通阀26,所述的污油送出开关阀24与电导率检测装置3组成电导率检测回路，所述的三通阀26同时与预分离污油外排管25及去往污油沉降分离收集单元II中污油收集室5下部输出管道相连接。
所述的污油收集室5的外壁上同时设有与室体内腔相通的污油输送管视镜4和电导率检测装置3等构成的污油外排控制机构，其中的污油输送管视镜4设置在所述的污油收集室5的锥顶部位，并通过一污油送出开关阀2连接的污油输出上接口1外排，同时所述的电导率检测装置3设置在污油收集室5侧壁的底部，其输出端与位于污油收集室5的锥顶部位的污油输出开关阀2组成联通回路。
所述的上部污油收集输送管11和下部收集输送管13的下端口各设有一开口向下的喇叭状污油收集口14，所述的上部污油收集输送管11的顶部与锥型防返混隔油挡板30相连接，并在上部污油收集管11探出隔油栅6上平面的上部污油收集管的管体侧壁上设有通孔。
所述的隔油栅6为由若干截空心圆管组成的过流通道；所述的隔油栅预孔护板28设置在空心圆管组成的隔油栅6的中心部位，为一正多边形体。
所述的隔栅式油水分离室内的隔油栅6下部的室腔内设有一外排的分离水引出管7。
根据以上技术方案提出的这种工业循环水在线带油检测、除油装置，不仅保持了原旋流分离和沉降分离装置的功能，而且既具有适应低流速，含油波动，进水量波动工况下分离不同比重油污和杂质，最大化还原水体，最大化消除分离污油带水量，同时还能自动检测油品泄漏和污油自动分离回收功能的一体化装置。使其在实际应用中尤其适用于工业装置循环水油品热交换系统，容易发生油品介质泄漏的换热单元、容易发生水体污染的工业水装置，污水处理厂来水带油监测自动除油，船用循环冷却水自动检测除油等领域推广使用。
附图说明
图1为本发明的基本结构示意图；
图2为本发明的基本结构剖视图；
图3为图2的局部俯视图；
图4为环状带孔拱形挡板的结构示意图；
图5是本发发明的分离过程示意体图。
图中：I-水力旋流分离单元II-污油沉降分离收集输出单元；
1-污油输出上接口2-污油输出开关阀3-电导率检测装置4-污油输出管视镜5-污油收集室6-隔油栅7-分离水引出管8-隔离板9-预隔离污油回收室10-环状带孔拱形挡板11-上部污油收集输送管12-旋流导向槽13-下部污油收集输送管14-喇叭状污油收集口15-动力气体喷嘴16-净水排出口17-进气控制阀18-进气接口19-尾部的深度分离段20-锥型分离段21-上部的快速分离段22-旋流槽外接切向接入口管23-含有水进口24-污油送出开关阀25-污油收集室外接管道26-三通阀27-污油导向分布板28-隔油栅预留孔护板29-隔油栅中心孔护板30-锥型防返混隔油挡板。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。
这种工业循环水在线带油监测、除油装置，它由一位于底部的呈倒置瓶状腔体、以及设置在倒置瓶状腔体上部、并经一隔离板8与倒置瓶状腔体相隔离的一锥台型腔体连接组合而成，其特征在于：所述的倒置瓶状腔体的上部腔体内设有一环状带孔拱形挡板10,将位于环状带孔拱形挡板10以下的倒置瓶状腔体分隔成水力旋流分离单元I，将环状带孔拱形挡板10以上部分与整个锥台型腔体部分组成污油沉降分离收集单元II；
所述的水力旋流分离单元I由自上而下依序设置在一个呈倒置瓶状腔体内的上部的快速分离腔21、中部的锥形分离腔20和尾部的深度分离腔19构成；所述的污油沉降分离收集单元II的上部为一锥台型组合腔体，所述的锥台型组合腔体内自下而上设置着由污油导向分布板27和隔油栅6构成的隔栅式油水分离室，以及污油收集室5；
所述污油沉降分离收集单元II的下部为以倒置瓶状腔体的上部腔体内的环状带孔拱形挡板10为底板构成的预隔离污油回收室9，同时，预隔离污油回收室9的外腔体上设有具有监控功能的污油外排机构；
所述的水力旋流分离单元I经设置在呈倒置瓶状腔体中心的上下两截互为串接联通的上部污油收集输送管11和下部污油收集输送管13，共同构成下部水力旋流分离单元I与上部污油沉降分离收集单元II内部互为贯通联动的内腔通道；此外，在所述环状带孔拱形挡板10下部的快速分离腔21内壁设有旋流导向槽12，在该旋流导向槽12部位的快速分离腔21外的柱形腔体外设有一沿腔体切线方向衔接的旋流槽外接切向入口管22；
所述的尾部的深度分离腔19底部设有净水输出口16，在尾部的深度分离腔19侧边腔体上设有一配有控制阀17的气体补入接口18，所述气体补入接口的尾部直接伸入尾部深度分离腔内，端部配有喷口向上的动力气体注入喷嘴15；
所述的污油外排机构由设置在预隔离污油回收室9的外壁上、并与室体内腔相通的污油输送管视镜4和电导率检测装置3等构成，污油输送管视镜4的输出端依序设置着污油送出开关阀24和一个三通阀26,所述的污油送出开关阀24与电导率检测装置3组成电导率检测回路，所述的三通阀26同时与预分离污油外排管25及去往污油沉降分离收集单元II中污油收集室5下部输出管道相连接。
所述的污油收集室5的外壁上同时设有与室体内腔相通的污油输送管视镜4和电导率检测装置3等构成的污油外排机构，其中的预隔离污油输送管视镜4设置在所述的污油收集室5的锥顶部位，并通过一污油送出开关阀连接的污油输出上接口1外排污油送出，同时所述的电导率检测装置3设置在污油收集室5侧壁的底部，其输出端与位于污油收集室5的锥顶部位的污油输出开关阀2组成联通回路。
所述的上部污油收集输送管11和下部收集输送管13的下端口各设有一开口向下的喇叭状污油收集口14，所述的上部污油收集管11的顶部与锥型防返混隔油挡板30相连接，并在上部污油收集管11探出隔油栅6上平面的上部污油收集管的管体侧壁上设有通孔。
所述的隔油栅6为由若干截空心圆管组成的过流通道；所述的隔油栅预孔护板28设置在空心圆管组成的隔油栅6的中心部位，为一正多边形体。
所述的隔栅式油水分离室内的隔油栅6下部的室腔内设有一外排的分离水引出管7。
上述这种工业循环水在线带油监测、除油装置，其工作原理如下：
该装置正式进入运行时：首先将本装置污油沉降分离单元II中的污油输出管接口1、预分离污油外排管25；以及水力旋流分离单元I中的含油水进入口23、以及设置在装置下部尾管深度分离段的气体补入接口18、净水输出主管口16分别与对应的外接系统的实现相应的对接；使整个装置处于能够正常工作状态。
此时，随着外界含油水体从含油水进入口23外的进入，通过设置在水力旋流分离单元I柱状筒体内壁部位的旋流导向槽12的作用，所有进入该装置内腔的含油水体沿着筒壁形成向下旋动的涡流；与此同时，随着设置在水力旋流分离单元I下部尾部的深度分离腔19侧边腔体上设有一配有控制阀17的气体补入接口18外界气体从喷嘴15向上喷出。此时，在水力旋流分离单元I的上部快速分离段21，由于旋转的水体的作用，比重较大的水体会尽可能的原理涡流中心，而比重较轻的油污则向漩涡的中心位置聚集；同时由于含水污油中的污油和水的比重不一样，因此在这里已聚集的污油上浮穿过环状带孔拱形挡板10进入预隔离污油回收室9。此时操控人员可以通过观察设置在柱状筒体上、与腔体内贯通的污油输出管视镜4、以及电导率检测装置3及时了解该部位内腔体内油污积累状态，(工作过程为：当预隔离污油回收室9中的污油积累量增多，油水分层面向下移动，当油层达到预隔离污油回收室9器壁上的电导率检测装置3检测到油的电导率值，便触发开关阀24打开，排出污油，直到预隔离污油回收室9的输出污油管线上的电导率装置3检测出水的电导率，则触发开关阀24关闭，停止外排污油。当污油量少的情况，操作人员将三通阀26选择为开关阀24出口与输出口13连通，当污油量较少情况，三通阀26选择为开关阀24出口与污油沉降分离收集单元II中污油收集室5下部的污油收集室外接管道25相连通)。操作人员可以从污油输出管视镜4观察到油污的输送状态，通过电导率检测装置3的自动检测值控制油污外排)并可及时通过与污油输出管视镜4相贯通的污油送出开关阀24、三通阀26将污油从预分离污油外排管25排出。
与此同时，设置在呈倒置瓶状腔体中心位置的上部污油收集输送管11和下端的微喇叭状污油收集口14组成的污油收集输送通道，收集着聚集在旋流中心的污油，同时起着旋流稳定中心和减少旋流设备压降损失的作用。
同时，随着在水力旋流分离单元I的旋转的混合水体的不断自含油水进入口23的进入下压，进入水力旋流分离单元I中部的锥型分离段和下部的尾部深度分离段的混合水体一方面围着与上部污油收集输送管11下端连接的下部收集输送管13继续旋转，使比重较大的水体会尽可能的原理涡流中心，而比重较轻的油污则向漩涡的中心位置聚集。同时又使含有油污水下部收集输送管13下端部的喇叭状污油收集口14进入下部污油收集输送管13，并经与它连接的上部污油收集输送管11一起送入污油沉降分离收集单元II中、由污油导向分布板27和隔油栅6构成的隔栅式油水分离室内。这些经过上部收集输送管11和下部收集输送管13从下部来自水力旋流分离单元I输送上来的含油污水(其中污油成分多余水)不断地从上部收集输送管11上部管体侧壁上设置的小孔流出，随着进入隔栅式油水分离室内含油水体混合物的增加，使位于整个锥台型的上部腔体内的油水体混合物的液位越来越高。由于其中的污油成分由于比重比较轻，因此浮在水面上。所以使处于高位的污油逐渐地通过设置在锥台型的上部腔体一侧的外排管、以及设置在锥台型腔体顶部的配有污油输出管视镜4、电导率检测装置3和污油输出控制阀2的污油输出管从污油输出上接口1排出。
与此同时，进入隔栅式油水分离室内的含油少量水的油水混合物中的水体，由于自身的比重比油污重，因此在自重的作用下、经过位于锥台型的下部腔体内由隔油栅6以及污油导向分布板27、隔油栅预留孔护板28及隔油栅中心孔护板29构成的综合分离机构的作用下，最终的被分离水体则从分离水引出管7排出，完成锥台型的腔体内含油污水的沉降式分离。
在整个装置工作过程中，位于水力旋流分离单元I下部的深度分离段的净水排出口16将分离后的净水排出。
根据以上技术方案提出具有较高安全性和广泛适应性的难相容多比重混合液流分离系统或装置，具体应用在工业循环水在线带油检测和除油系统，不仅保持了原旋流分离和沉降分离功能，跳出了传统旋流和沉降分离设备受限于含油量和进水条件，尤其具有适应含油波动，进水量波动工况下分离不同比重油污和杂质，最大化还原水体，最大化消除分离污油带水量，同时还能自动检测油品泄漏和污油自动分离回收，而且具有投用后的免维护性；因此具有广泛的使用价值。
以上仅给出的仅是本技术方案的基本设计原理，任何利用本基本构思提出的相近技术均应该视为本技术方案的拓展。

Claims (6)

1.一种工业循环水在线带油监测、除油装置，它由一位于底部的呈倒置瓶状腔体、以及设置在倒置瓶状腔体上部、并经一隔离板（8）与倒置瓶状腔体相隔离的一锥台型腔体连接组合而成，其特征在于：所述的倒置瓶状腔体的上部腔体内设有一环状带孔拱形挡板(10),将位于环状带孔拱形挡板（10）以下的倒置瓶状腔体分隔成水力旋流分离单元（
Figure 448129DEST_PATH_IMAGE001
），将环状带孔拱形挡板（10）以上部分与整个锥台型腔体部分组成污油沉降分离收集单元（
Figure 560441DEST_PATH_IMAGE002
）；
所述的水力旋流分离单元（
Figure 974236DEST_PATH_IMAGE001
）由自上而下依序设置在一个呈倒置瓶状腔体内上部的快速分离腔（21）、中部的锥形分离腔（20）和尾部的深度分离腔（19）构成；所述的污油沉降分离收集单元（
Figure 736498DEST_PATH_IMAGE002
）的上部为一锥台型组合腔体，所述的锥台型组合腔体内自下而上设置着由污油导向分布板（27）和隔油栅（6）构成的隔栅式油水分离室，以及污油收集室（5）；
所述污油沉降分离收集单元（
Figure 284154DEST_PATH_IMAGE002
）的下部为以倒置瓶状腔体的上部腔体内的环状带孔拱形挡板(10)为底板构成的预隔离污油回收室（9），同时，预隔离污油回收室（9）的外腔体上设有具有监控功能的污油外排机构；
所述的水力旋流分离单元（
Figure 250973DEST_PATH_IMAGE001
）经设置在呈倒置瓶状腔体中心的上下两截互为串接联通的上部污油收集输送管（11）和下部收集输送管（13），共同构成下部水力旋流分离单元（
Figure 491462DEST_PATH_IMAGE001
）与上部污油沉降分离收集单元（
Figure 910942DEST_PATH_IMAGE002
）内部互为贯通的内腔通道；此外，在所述环状带孔拱形挡板(10)下部的快速分离腔（21）内壁设有旋流导向槽（12），在该旋流导向槽（12）部位的上部快速分离腔（21）外的柱形腔体外设有一沿腔体切线方向衔接的旋流槽外接切向接入筒管（22）；
所述的尾部的深度分离腔（19）底部设有净水输出口（16），在尾部的深度分离腔（19）侧边腔体上设有一配有控制阀（17）的气体补入接口（18），所述气体补入接口的尾部直接伸入尾部深度分离腔内，端部配有喷口向上的动力气体注入喷嘴（15）。
2.如权利要求1所述的一种工业循环水在线带油监测、除油装置，其特征在于：所述的污油外排机构由设置在预隔离污油回收室（9）的外壁上、并与室体内腔相通的污油输送管视镜（4）和电导率检测装置（3）构成，污油输送管视镜（4）的输出端依序设置着污油送出开关阀（24）和一个三通阀(26 ), 所述的污油送出开关阀（24）与电导率检测装置（3）组成电导率检测回路，所述的三通阀（26）同时与预分离污油外排管（25）及去往污油沉降分离收集单元（
Figure 527868DEST_PATH_IMAGE002
）中污油收集室（5）下部输出管道相连接。
3.如权利要求1所述的一种工业循环水在线带油监测、除油装置，其特征在于：所述的污油收集室（5）的外壁上同时设有与室体内腔相通的污油输送管视镜（4）和电导率检测装置（3）构成污油外排机构，其中的污油输送管视镜（4）设置在所述的污油收集室（5）的锥顶部位，并通过一污油送出开关阀连接的污油输出上接口（1）外排，同时所述的电导率检测装置（3）设置在污油收集室（5）侧壁的底部，其输出端与位于污油收集室（5）的锥顶部位的污油输出开关阀（2）组成联通回路。
4.如权利要求1所述的一种工业循环水在线带油监测、除油装置，其特征在于：所述的上部污油收集输送管（11）和下部收集输送管（13）的下端口各设有一开口向下的喇叭状污油收集口（14），所述的上部污油收集管（11）的顶部与锥型防返混隔油挡板（30）相连接，并在上部污油收集管（11）探出隔油栅（6）上平面的上部污油收集管的管体侧壁上设有通孔。
5.如权利要求1所述的一种工业循环水在线带油监测、除油装置，其特征在于：所述的隔油栅（6）为由若干截空心圆管组成的过流通道；所述的隔油栅预孔护板（28）设置在空心圆管组成的隔油栅（6）的中心部位，为一正多边形体。
6.如权利要求1所述的一种工业循环水在线带油监测、除油装置，其特征在于：所述的隔栅式油水分离室内的隔油栅（6）下部的室腔内设有一外排的分离水引出管（7）。
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