CN108786185A - 一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置及方法，包括水力旋流器、含油污水入口管线及电动阀一，反洗管线一及电动阀八、反洗管线二及电动阀六、反洗管线三及电动阀四、水相出口及阀电动阀三、油相出口及电动阀二、污油管线一出口及电动阀五、污油管线二出口及电动阀七、PLC控制器系统、含油污水分析仪、所述的PLC控制器系统包括上位机、电源模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和数字量输入模块，所述的含油污水入口管线及电动阀一，反洗管线一及电动阀八、反洗管线二及电动阀六、反洗管线三及电动阀四、水相出口及阀电动阀三、油相出口及电动阀二、污油管线一出口及电动阀五、污油管线二出口及电动阀七均与水力旋流器连通，清洗高效省事省时。

Description

一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置及方法

技术领域

本发明涉及水力旋流器清洗技术领域，尤其涉及一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置及方法。

背景技术

水力旋流分离器依靠两种不相溶液体的比重差进行工作，主要用于除去生产水中80%以上的非乳化油、固体颗粒、悬浮物等。水力旋流器的关鍵部件是旋流管，其由分配口、旋流腔、收缩腔、尾锥、尾管、底流口、溢流口等部分组成。油水混合液由旋流腔上的分配口进入旋流管，在一定的压差条件下，形成螺旋流动。经收缩腔、尾锥两级收缩，使流体增速并在旋流管内形成一个稳定的离心力场。根据斯托克斯(stokes)定律，油水混合液中比重重的水相在强大离心力作用下被抛向旋流管内壁呈螺旋态从底流口排出，轻相油则向旋流管的中心聚集形成油芯，从溢流口排出，进入污油腔，实现油水分离。该离心场产生离心加速度可以使油水在几秒内实现分离。

海上原油生产平台所用的水力旋流器传统的工艺流程设计，见图1，主要由含油污水入口管线及手动阀1，油相出口管线及手动阀2，水相出口管线及手动阀3，反冲洗管线及手动阀4，污泥排放管线及手动阀5组成。水力旋流分离器在使用中由于生产水中含有杂质，而且油孔的孔径很小，很容易出现油孔堵塞的现象，所以在日常操作中定期的反冲洗，来防止油孔堵塞，提高水力旋流分离器的分离效果。根据水力旋流器传统的工艺流程设计要求，通过手动关闭阀2，打开阀4进行反冲洗，且要求反洗时间不易过长，控制5分钟内，否则含油的污水将全部由水路出口排出。反洗操作由操作工根据反洗时间间隔进行把握，受人员操作的影响，随意性较大。生产水中所含固体颗粒和悬浮物过高时，极易与污油形成油泥，堵塞出油孔，油泥的粘附性较强，很难通过短时间反洗清除。以上的各种因素决定了传统工艺设计中水力旋流器反洗效果较差，需要频繁进行拆解清洗，才能确保污水的处理水质。

通过对海上某处理高含悬浮物、固体颗粒生产水的平台使用的水力旋流器进行多次拆解研究，发现了水力旋流器在使用中三个位置极易被油泥堵塞，且后期再进行反洗无效果。第一个位置是旋流腔：水力旋流器在投用时含有杂质的生产水经旋流口切线进入到旋流管，通过离心力将不同密度的油和水进行有效分离，分离出来的油经尾管出油孔进污油腔排至闭排，当高速离心出来的油经过尾管出油孔时，由于出油孔的孔径较小（直径约3mm）在旋流腔会形成回压，这时油里携带的杂质因为旋流腔有回压导致其流速减慢逐渐在旋流腔处堆积，随着水力旋流器投用时间的推移，旋流腔慢慢被杂质填满；第二个位置是尾管出油孔：在旋流腔杂质积聚的同时，由于尾管出油孔处流速较快，这时会携带部分旋流腔的杂质经出油孔进入到尾管，由于出油孔到尾管处为突然变大的喇叭口，油的流速会在此变慢，导致携带过来的杂质在尾管聚集堵塞出油孔导致水力旋流器水出口含油逐步上升，随着出油孔堵塞数量的增加最终水力旋流器失效；第三位置是污油腔：由于污油腔端盖处有环形的凹槽用于固定旋流管，由于污油流向的原因尾管部分杂质会被携带至凹槽处积聚，随着水力旋流器投用时间的推移，污油腔凹槽处被杂质填满导致尾管末端也被油泥堵塞。

发明内容

本发明提供了一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置及方法，克服传统水力旋流器工艺流程设计上的不足，改进水力旋流器的反洗效果，提供了一种自动控制反洗及针对旋流腔、污油腔、尾管出油孔易被油泥堵塞无法反洗的反洗工艺流程设计。不仅可以解决传统设计中反洗时间间隔随意性大、反洗时间长度过短、对高含固体颗粒及悬浮物的不适应性等问题，而且新增了生产水出口含油浓度分析控制自动反洗及报警的模式，保证了所处理生产水的合格。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置，包括水力旋流器、含油污水入口管线及电动阀一，反洗管线一及电动阀八、反洗管线二及电动阀六、反洗管线三及电动阀四、水相出口及阀电动阀三、油相出口及电动阀二、污油管线一出口及电动阀五、污油管线二出口及电动阀七、PLC控制器系统、含油污水分析仪、所述的PLC控制器系统包括上位机、电源模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和数字量输入模块，所述的含油污水入口管线及电动阀一，反洗管线一及电动阀八、反洗管线二及电动阀六、反洗管线三及电动阀四、水相出口及阀电动阀三、油相出口及电动阀二、污油管线一出口及电动阀五、污油管线二出口及电动阀七均与水力旋流器连通。

本发明所述的一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、反清洗模式选定：

初始时在上位机设定监控参数，设定时间反洗和水相出口含油浓度监测反洗两种模式：

（1）通过计时器1计时，当上次反洗结束后累计时间达到设定反洗时间时，执行反洗程序，程序执行完毕，计时器1重新开始计时；

（2）通过计时器2计时，当水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间满足反洗时间时，执行反洗程序；程序执行完毕，计时器1与计时器2重新开始计时；

二、反清洗：

S1、高压反洗旋流口及混合腔下部油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔的油泥冲至油相出口；

S2、高压清洗出油孔及尾管油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口冲洗至出油孔及尾管，把出油孔及尾管油泥冲至油相出口；

S3、对混合腔上部残油冲排操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔上部的残油冲至油相出口；

S4、对污油腔油泥大水量上部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔上方，自上而下的将污油腔油泥冲至油相出口；

S5、对污油腔油泥大水量下部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔下方，自下而上的将污油腔油泥从旋流口冲至油相出口。

作为本发明的一个优选的技术方案，根据水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间进行的反洗，在反洗时会判断上次反洗后水质合格有无持续到设定的时间间隔，如果水质未连续合格达到设定的应持续的时间间隔，则发送报警信号到中控室，提醒操作人员注意入口水质及判断是否对水力旋流器进行拆解清洗

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

仅可以解决传统设计中反洗时间间隔随意性大、反洗时间长度过短、对高含固体颗粒及悬浮物的不适应性等问题，而且新增了生产水出口含油浓度分析控制自动反洗及报警的模式，保证了所处理生产水的合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是针对高含悬浮物生产水的水力旋流器工艺设计图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本实施例所述的一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置，包括水力旋流器1、含油污水入口管线及电动阀一2，反洗管线一及电动阀八3、反洗管线二及电动阀六4、反洗管线三及电动阀四5、水相出口及阀电动阀三6、油相出口及电动阀二7、污油管线一出口及电动阀五8、污油管线二出口及电动阀七9、PLC控制系统10和含油污水分析仪11，所述的PLC控制器系统10包括上位机、电源模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和数字量输入模块，所述的含油污水入口管线及电动阀一2，反洗管线一及电动阀八3、反洗管线二及电动阀六4、反洗管线三及电动阀四5、水相出口及阀电动阀三6、油相出口及电动阀二7、污油管线一出口及电动阀五8、污油管线二出口及电动阀七9均与水力旋流器1连通。

本实施例所述的一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗方法，包括以下步骤：

一、反清洗模式选定：

初始时在上位机设定监控参数，设定时间反洗和水相出口含油浓度监测反洗两种模式：

（1）通过计时器1计时，当上次反洗结束后累计时间达到设定反洗时间时，执行反洗程序，程序执行完毕，计时器1重新开始计时；

（2）通过计时器2计时，当水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间满足反洗时间时，执行反洗程序；程序执行完毕，计时器1与计时器2重新开始计时；

二、反清洗：

S1、高压反洗旋流口及混合腔下部油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔的油泥冲至油相出口；

S2、高压清洗出油孔及尾管油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口冲洗至出油孔及尾管，把出油孔及尾管油泥冲至油相出口；

S3、对混合腔上部残油冲排操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔上部的残油冲至油相出口；

S4、对污油腔油泥大水量上部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔上方，自上而下的将污油腔油泥冲至油相出口；

S5、对污油腔油泥大水量下部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔下方，自下而上的将污油腔油泥从旋流口冲至油相出口。

其中，在本实施例中，根据水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间进行的反洗，在反洗时会判断上次反洗后水质合格有无持续到设定的时间间隔，如果水质未连续合格达到设定的应持续的时间间隔，则发送报警信号到中控室，提醒操作人员注意入口水质及判断是否对水力旋流器进行拆解清洗。

反洗程序设定了时间反洗和水相出口含油浓度监测反洗两种模式，当上次反洗结束后累计时间达到12小时时，执行反洗程序，当水相出口含油（OIW）浓度监测超过30ppm持续0.5小时，执行反洗程序。

PLC控制柜根据收到的反洗信号执行反洗程序，执行完毕下面步骤为一个循环。

1）正常生产，检测对比反洗条件，正常进行生产水处理时阀位状态为电动阀一-三打开，电动阀四-八关闭，达到条件，执行反洗程序。

2）高压反洗旋流口及混合腔下部油泥操作，关闭阀六、阀一、阀七、阀三、阀四、阀二，打开阀八、阀五，导通流程后，压力为1250 kPa的生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔的油泥冲至油相出口。清洗时间5分钟。

3）高压清洗出油孔及尾管油泥操作，关闭阀六、阀一、阀七、阀三、阀四阀五，打开阀八、阀二，导通流程后，压力为1250 kPa的生产水从水力旋流器出口冲洗至出油孔及尾管，把出油孔及尾管油泥冲至油相出口，清洗时间3分钟。

4）对混合腔上部残油冲排操作，关闭阀六、阀一、阀三、阀四、阀五、阀二，打开阀七、阀八，导通流程后，压力为1250 kPa的生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔上部的残油冲至油相出口，清洗时间5分钟。

5）对污油腔油泥大水量上部冲排操作，关闭阀一、阀七、阀八、阀三、阀四、阀五，打开阀六、阀二，导通流程后，压力为1250 kPa的生产水从水力旋流器污油腔上方，自上而下的将污油腔油泥冲至油相出口，清洗时间3分钟。

6）对污油腔油泥大水量下部冲排操作步骤，关闭阀一、阀七、阀八、阀三、阀六、阀二，打开阀四、阀五，导通流程后，压力为1250 kPa的生产水从水力旋流器污油腔下方，自下而上的将污油腔油泥从旋流口冲至油相出口。清洗时间5分钟，反洗程序执行完毕，切回正常生产流程。

7）切换正常生产流程，关闭阀四、阀五、阀六、阀七、阀八，打开阀一、阀二，阀三，流程后导通，返回正常生产水处理程序，程序0，PLC开始重新计时，含油分析仪在线监测生产水含油浓度。

若运行时间累积6小时内根据含油分析仪浓度监测执行反洗程序，则执行程序7，传递报警信号到中控室，提醒操作人员检查入口水质，并判断是否需要对水力旋流器进行拆解清洗。保证水力旋流器不被超标的污水污染，确保处理效果。

通过本发明进行的工艺设计，根据实际使用情况对比，利用新的工艺方法进行反洗操作，使得水力旋流器的拆解清洗频率较老工艺减少一倍。延长了连续生产时间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗装置，其特征在于：包括水力旋流器（1）、含油污水入口管线及电动阀一（2），反洗管线一及电动阀八（3）、反洗管线二及电动阀六（4）、反洗管线三及电动阀四（5）、水相出口及阀电动阀三（6）、油相出口及电动阀二（7）、污油管线一出口及电动阀五（8）、污油管线二出口及电动阀七（9）、PLC控制系统（10）和含油污水分析仪（11），所述的PLC控制器系统（10）包括上位机、电源模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和数字量输入模块，所述的含油污水入口管线及电动阀一（2），反洗管线一及电动阀八（3）、反洗管线二及电动阀六（4）、反洗管线三及电动阀四（5）、水相出口及阀电动阀三（6）、油相出口及电动阀二（7）、污油管线一出口及电动阀五（8）、污油管线二出口及电动阀七（9）均与水力旋流器（1）连通。

2.一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、反清洗模式选定：

初始时在上位机设定监控参数，设定时间反洗和水相出口含油浓度监测反洗两种模式：

（1）通过计时器1计时，当上次反洗结束后累计时间达到设定反洗时间时，执行反洗程序，程序执行完毕，计时器1重新开始计时；

（2）通过计时器2计时，当水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间满足反洗时间时，执行反洗程序；程序执行完毕，计时器1与计时器2重新开始计时；

二、反清洗：

S1、高压反洗旋流口及混合腔下部油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔的油泥冲至油相出口；

S2、高压清洗出油孔及尾管油泥操作，将高压生产水从水力旋流器出口冲洗至出油孔及尾管，把出油孔及尾管油泥冲至油相出口；

S3、对混合腔上部残油冲排操作，将高压生产水从水力旋流器出口反冲至旋流口，把旋流口与混合腔上部的残油冲至油相出口；

S4、对污油腔油泥大水量上部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔上方，自上而下的将污油腔油泥冲至油相出口；

S5、对污油腔油泥大水量下部冲排操作，将高压生产水从水力旋流器污油腔下方，自下而上的将污油腔油泥从旋流口冲至油相出口。

3.根据权利要求2中所述的一种高悬浮物含油污水的水力旋流器自动反洗方法，其特征在于，根据水相出口含油（OIW）浓度监测超过某浓度持续时间进行的反洗，在反洗时会判断上次反洗后水质合格有无持续到设定的时间间隔，如果水质未连续合格达到设定的应持续的时间间隔，则发送报警信号到中控室，提醒操作人员注意入口水质及判断是否对水力旋流器进行拆解清洗。