CN111672166A - 一种旋流浮选器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流浮选器，该浮选器包括外筒组件、下封头组件、内筒组件。外筒组件包括外筒，下封头组件包括下封头、回流管以及出水管，内筒组件包括内筒和多个稳流加强板。回流管的管口高度高于出水管的管口高度，稳流加强板的上部紧贴在内筒的内壁上，中部紧贴在外筒的内壁上，下部紧贴在下封头的内壁上，以引导分离区中水流流态为竖直向下的层流状态。出水溢流壳固定在外筒的外壁上，并盖住溢流口。下水管用于排出位于出水溢流壳中的水，出水溢流壳中的浮渣从溢流口返回至分离区中。本发明分离效果好，去除效率高，水力结构稳定，浮选器内部结构设计避免了积污积渣，使细微气泡浮渣能够得到充分分离。

Description

一种旋流浮选器

技术领域

本发明涉及分离设备技术领域的一种浮选器，尤其涉及一种旋流浮选器。

背景技术

随着石油工业的不断发展，我国目前所开采的油田绝大部分已进入高含水期，油田采出液含水率有时高达90％以上，通常采用气浮装置对抽出液中的轻质悬浮物进行固液分离。

现有的浮选器存在以下问题：一、在运输和开始使用时，会产生大量震动，浮选器的罐体易变形；二、细微气泡浮渣未充分分离，对油气田采出水中的石油类和悬浮物去除效率低；三、台阶式的法兰环连接形成的积污死区，影响液位开关动作灵敏性；四、气浮停机时，表面浮渣不因出水阀未及时关闭而随罐内液面下降进入了清水区，容易发生冒罐事故。

发明内容

为解决现有的浮选器细微气泡浮渣未充分分离的技术问题，本发明提供一种旋流浮选器。

本发明采用以下技术方案实现：一种旋流浮选器，其包括：

外筒组件，其包括外筒；所述外筒的侧壁上开设切向进水口和切向溶气水口；

下封头组件，其包括下封头、回流管以及出水管；所述下封头安装在所述外筒的底端上，并形成一个出水区；所述回流管、所述出水管的同一端均位于所述出水区中，且所述回流管位于所述出水区中管口的高度高于所述出水管位于所述出水区中管口的高度；以及

内筒组件，其包括内筒和多个稳流加强板；所述内筒包括下粗上细的下段、中段以及下粗上细的上段，所述下段、所述中段、所述上段依次连接；所述下段与所述外筒的内壁形成一个下圆环通道，所述切向进水口与所述切向溶气水口布置在所述下圆环通道的径向上；所述上段与所述外筒的内壁形成一个上圆环通道，所述上圆环通道的顶部区域与位于所述外筒顶端内的分离区连通；所述稳流加强板的上部紧贴在所述内筒的内壁上，中部紧贴在所述外筒的内壁上，下部紧贴在所述下封头的内壁上，以引导所述分离区中水流流态为竖直向下的层流状态。

本发明通过内筒组件的内筒的上下段与外筒形成下圆环通道和上圆环通道，这两个通道的上升流道面积逐渐加大，因而流速具有逐渐降低的趋势，使气浮混合液以平稳的流速进入分离区，可避免形成台阶式的法兰环连接形成的积污死区。回流管与出水管之间存在高度差，在回流取水后，回流管口至出水管口之间的分离区水力负荷更低，即下向流速更低，这样来不及分离的细微气泡浮渣更有机会上浮分离，而且，稳流加强板一方面能够加强内筒，防止震动、运输及空罐开机运行时的压力差不平衡导致的变形，另一方面也能够导引分离区水流流态为竖向下向流的层流状态，利于在稳定的流态下细微气泡的上升分离，使得细微气泡浮渣能够得到充分分离。这样，本发明就解决了现有的浮选器细微气泡浮渣未充分分离的技术问题，得到了分离效果好，去除效率高，结构稳定，灵敏度高的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述外筒的顶端侧壁上开设溢流口；所述旋流浮选器还包括：

出水槽组件，其包括出水溢流壳、进水管和下水管；所述出水溢流壳固定在所述外筒的外壁上，并盖住所述溢流口；所述进水管的一端与所述出水管的另一端连通，所述进水管的另一端与所述出水溢流壳的内部连通；所述下水管用于排出位于所述出水溢流壳中的水；

或，

液位调节阀组，其包括液位计、液位调节阀和液位控制器；所述液位计安装在所述外筒的侧壁上，并用于检测所述外筒中的实时液位；所述液位控制器用于判断所述实时液位是否高于一个预设液位，是则驱使所述液位调节阀打开并释放所述外筒中的液体，直至所述实时液位低于所述预设液位；

或，

呈圆柱形的出水罐体，其顶端和底端均为椭圆形封头；所述出水罐体安装在所述外筒外，且侧壁盖住所述溢流口。

作为上述方案的进一步改进，所述旋流浮选器还包括：

排油筒组件，其包括布水罩、布水环管、收油筒、多根固定管、立管以及排油管；多根固定管均穿过所述布水罩且布置在一个圆形的径向上，且端部固定在所述内筒的内壁上；所述布水罩、所述布水环管、所述收油筒以及所述立管同轴设置；所述布水环管设置在所述收油筒的外部下侧，为一个二次溶气水的释放管；所述布水环管上斜向下交错开设有均匀布置的多个溶气水释放孔；所述立管的顶端与所述收油筒的底端连通，所述排油管的顶端与所述立管的底端连通，所述排油管的底端延伸至所述外筒外；所述收油筒的顶端的端面上开设光滑过渡的排油坡，位于所述分离区中的浮渣通过所述排油坡而进入收油筒并从所述排油管排出；其中，携带微细气泡的溶气水从多个溶气水释放孔流出，均匀的分布在所述布水罩与所述收油筒外壁间形的圆环形空间内，并沿此截面尺寸逐渐增大的环形空间上升，在上升过程中与未排入所述收油筒且返混向下流的油滴或浮渣粘附，并重新将带入液面形成浮渣。

进一步地，所述旋流浮选器还包括：螺旋刮渣装置，其包括至少两块螺旋刮渣板、连接法兰、分别与至少两块螺旋刮渣板对应的至少两块夹板以及分别与至少两块夹板对应的至少两块柔性刮板；每块螺旋刮渣板的一端为浮渣推集端，且转动悬挂于所述旋流浮选器的顶部上以使所述刮板能够在所述分离区旋转；每块螺旋刮渣板的另一端为浮渣刮集端且向所述外筒的内壁延伸；所述螺旋刮渣板面向所述下封头的一侧伸入至所述分离区的液面以下；所述排油坡与所述锥形斜坡相配合，使位于所述分离区中的浮渣在所述螺旋刮渣板的螺旋转动作用下而汇集在所述排油坡的中心区域并流入至所述收油筒中；每块柔性刮板通过对应的夹板而固定在对应的螺旋刮渣板的浮渣推集端上，并通过所述锥形斜坡与所述排油坡贴合，使位于所述分离区中的浮渣在所述螺旋刮渣板的螺旋转动作用下而汇集在所述排油坡的中心区域并流入至所述收油筒中。

作为上述方案的进一步改进，所述下封头组件还包括两个防涡器，两个防涡器分别安装在所述回流管、所述出水管的同一端上；每个防涡器包括圆形盖顶板以及至少四块翼板；至少四块翼板同轴设置，并组成一个流道；所述圆形盖顶板盖在至少四块翼板上，并遮挡所述流道上方的水流或浮渣颗粒，使水流从所述翼板的侧面流入所述回流管或所述出水管。

作为上述方案的进一步改进，所述外筒组件还包括进水管，所述进水管的一端连接在所述切向进水口上；所述旋流浮选器还包括：

旋流分离器，其包括分离管体和锥管；所述锥管同轴设置在所述分离管体中，且内壁为光滑过渡壁面；所述锥管的顶端设置旋流导引口和稳定段，所述的底端通过所述分离管体连通所述进水管的另一端。

作为上述方案的进一步改进，所述出水槽组件还包括溢流调节堰和多块防涡板；所述溢流调节堰设置在所述出水溢流壳中的溢流槽中，并用于调节所述分离区中的运行流体高度；多块防涡板的同一端相连，同一端呈中心放射状排布；多块防涡板安装在所述下水管位于所述出水溢流壳中的管口上，用于阻挡位于所述出水溢流壳中的浮渣。

作为上述方案的进一步改进，所述旋流浮选器还包括：

顶盖组件，其包括顶盖板、人孔盖板以及多个罐体吊耳；所述顶盖板盖在所述外筒的顶端上，并开设至少一个排气口以及位于所述顶盖板中心的轴孔；所述人孔盖板安装在所述顶盖板的顶面上，并设有提手；多个罐体吊耳设置在所述顶盖板的周围，并固定在所述外筒上；以及

驱动器，其设置在所述顶盖板的上方，且驱动转轴穿过一个减速机支架而与所述浮渣推集端连接，并驱动至少两块螺旋刮渣板旋转。

进一步地，所述上部为斜切尖头结构，所述稳流加强板的上部为斜切尖头结构，所述稳流加强板的中部为矩形片状结构，所述稳流加强板的下部为弧形尖头结构；所述出水管与所述进水管一体成型，所述收油筒为圆环形管、六边形环管、八边形环管中的一种。

作为上述方案的进一步改进，所述稳流加强板的数量为3～8块，所述回流管与所述出水管位于所述出水区中的管口的高度差为100～2000mm；

或，

所述稳流加强板的数量为4～5块，所述回流管与所述出水管位于所述出水区中的管口的高度差为200～500mm。

相较于现有的浮选器，本发明的旋流浮选器具有以下有益效果：

1、该旋流浮选器，其通过内筒组件的内筒的上下段与外筒形成下圆环通道和上圆环通道，这两个通道的上升流道面积逐渐加大，因而流速具有逐渐降低的趋势，使气浮混合液以平稳的流速进入分离区，可避免形成台阶式的法兰环连接形成的积污死区。该结构的分离区无浮渣积污死区，所有浮渣均只有浮升至液面停留或沉积到浮选器底部，因此对于浮渣的分离会更加彻底，同时防止积污死区对液位开关动作灵敏性产生影响，提高浮选器的调节灵敏度。

2、该旋流浮选器，其下封头组件的回流管与出水管之间存在高度差，在回流取水后，回流管口至出水管口之间的分离区水力负荷更低，即下向流速更低，这样来不及分离的细微气泡浮渣更有机会上浮分离，使细微气泡浮渣分离得更加充分，分离效果好，去除效率高。而且，下封头组件还设置防涡器，防涡器防止偏流及涡流形成。防涡器的圆形盖顶板使水流需绕过该顶板才能从翼板侧面流入管道，也防止浮渣颗粒被吸入或落入管口内，这样易沉淀的杂质便可沉淀于下封头内侧，并通过定期从气浮器底部的排污口排放，起到防止泥渣直接随出水带走的作用。

3、该旋流浮选器，其内筒组件的多块稳流加强板一方面能够加强内筒，防止震动、运输及空罐开机运行时的压力差不平衡导致的变形，水力结构稳定，另一方面也能够导引分离区水流流态为竖向下向流的层流状态，利于在稳定的流态下细微气泡的上升分离，使得细微气泡浮渣能够得到充分分离。

4、该旋流浮选器，其出水槽组件与溢流口配合，将浮选器底部的出水管向上引到一定高度的出水槽，再溢流从下水管流出，这样可以防止在气浮停机时，表面浮渣不因出水阀未及时关闭而随罐内液面下降进入了清水区，避免发生冒罐事故。另外，使用人员通过溢流调节堰可以调节分离区中的运行流体高度，易于调节，通过多块防涡板可以减少浮渣直接排出，提高浮渣的收集率。

5、该旋流浮选器，其还设置排油筒组件和螺旋刮渣装置。螺旋刮渣装置的螺旋刮渣板通过其浮渣刮集端将分离区中的浮渣推向其浮渣推集端，浮渣在锥形斜坡和排油坡的相互配合作用下而进入收油筒中，并最终通过立管以及排油管排出，实现排油功能，降低排油的含水率。而且，两块柔性刮板通过对应的两块夹板而固定在浮渣推集端上，能够加强推流作用，使油渣从水中快速分离出去，进一步降低排油的含水量。

附图说明

图1为本发明实施例的旋流浮选器的立体结构示意图。

图2为图1中的旋流浮选器去除外筒时的立体结构示意图。

图3为图1中的旋流浮选器去除外筒和内筒时的立体结构示意图。

图4为图1中的旋流浮选器的外筒组件竖立时的立体结构示意图。

图5为图1中的旋流浮选器的外筒组件侧卧时的立体结构示意图。

图6为图1中的旋流浮选器的下封头组件的立体结构示意图。

图7为图1中的旋流浮选器的内筒组件的立体结构示意图。

图8为图1中的旋流浮选器的出水槽组件竖立时的立体结构示意图。

图9为图1中的旋流浮选器的出水槽组件侧卧时的立体结构示意图。

图10为图1中的旋流浮选器的排油筒组件的立体结构示意图。

图11为图1中的旋流浮选器的螺旋刮渣装置从一个视角观察的立体结构示意图。

图12为图1中的旋流浮选器的螺旋刮渣装置从另一个视角观察的立体结构示意图。

图13为图1中的旋流浮选器的旋流分离器的剖视图。

图14为图1中的旋流浮选器的顶盖组件以及驱动器的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-14，本实施例提供了一种旋流浮选器，该浮选器可用于对油气田采出水进行分离，浮选出其中的油渣等浮渣。当然，该浮选器也可以作他用，这需要根据实际情况进行选择。在本实施例中，浮选器产生微气泡溶气水，微气泡溶气水是指水中气泡以微米级和纳米级的单位混合存在，在气泡以大于50微米直径存在时，是我们平常可以用肉眼观察到的。当水中这种气泡大量存在的情况下，由于光的折射作用我们可以观察到纯净水溶液呈乳白色，俗称牛奶水。浮选器用于收集气液混合液的浮渣，在收集浮渣时，可通过对浮渣中的浮渣块，采用微气泡溶气水进行溶解，从而实现对由浮渣块溶解的浮渣进行再度收集。其中，该浮选器包括外筒组件1、下封头组件2、内筒组件3以及出水槽组件4，还可以包括排油筒组件5、螺旋刮渣装置6、旋流分离器7、顶盖组件8以及驱动器9。

请继续参阅图4以及图5，外筒组件1包括外筒11，在本实施例中，为了便用使用旋流浮选器，外筒组件1还包括进料管、上液位计、下液位计、温度计等辅助器件。外筒11的侧壁上开设切向进水口12、切向溶气水口13、液位计上口14、液位计下口15、二次溶气水口16、温度计口17、排油口18以及标准人孔19，而且顶端侧壁上开设溢流口10。进料管的一端连接在切向进水口12上，进料管的另一端可以连接在旋流分离器7上。上液位计安装在液位计上口14中，用于显示外筒11中的上液位。下液位计安装在液位计下口15中，用于显示外筒11中的下液位。温度计则安装在温度计口17中，用于检测并显示外筒11中液体的温度。切向溶气水口13和二次溶气水口16都分别供溶气水进入，排油口18用于供排油管58道将油渣混合液排出，标准人孔19供使用人员观察外筒11的底部情况。其中，切向进水口12、切向溶气水口13均可沿垂直于外筒11侧壁水平开设，也可以向上倾斜于外筒11侧壁倾斜开设。外筒11采用防腐材料制成，也可以将防腐涂料涂覆在外筒11的内壁或内外壁上，其尺寸根据实际的气液混合液的处理量确定。

请继续参阅图6，下封头组件2包括下封头21、回流管22以及出水管23，为了防止涡流和偏流，下封头组件2还包括排污管24和两个防涡器。下封头21安装在外筒11的底端上，并形成一个出水区。下封头21的主体呈碗型，并且底部设置四根立柱以对整个旋流浮选器进行支撑。下封头21的碗型结构的底部开设排污口，排污管24连接在排污口上，并用于排出乘积在下封头21中的沉积物。回流管22、出水管23的同一端均位于出水区中，而且回流管22位于出水区中管口的高度高于出水管23位于出水区中管口的高度。回流管22与出水管23位于出水区中的管口的高度差为100～2000mm，优选为200～500mm。本实施例设计此高差的目的是让回流取水后，回流管22口至出水管23口之间的分离区水力负荷更低，即下向流速更低，这样来不及分离的细微气泡浮渣更有机会上浮分离。

在本实施例中，为了防止偏流及涡流形成，在回流管22口及出水管23口顶部均设置了防涡器。两个防涡器分别安装在回流管22、出水管23的同一端上。每个防涡器包括圆形盖顶板25以及至少四块翼板26，翼板26的数量在本实施例中优选为四块。至少四块翼板26同轴设置，并组成一个流道，该流道为十字形流道。圆形盖顶板25盖在至少四块翼板26上，并遮挡流道上方的水流或浮渣颗粒，使水流从翼板26的侧面流入回流管22或出水管23。这样，水流需绕过该顶板才能从翼板26侧面流入管道，也防止浮渣颗粒被吸入或落入管口内。防涡器套焊于管口上，回流管22和出水管23均伸出下封头21内侧一定距离，这样易沉淀的杂质便可沉淀于下封头21内侧，并通过定期从气浮器底部的排污口排放，起到防止泥渣直接随出水带走的作用。其中，回流管22及出水管23分布于下封头21中心的相对两侧。

请继续参阅图7，内筒组件3包括内筒31和多个稳流加强板32。内筒31包括下粗上细的下段311、中段312以及下粗上细的上段313，下段311、中段312、上段313依次连接。下段311与外筒11的内壁形成一个下圆环通道，切向进水口12与切向溶气水口13布置在下圆环通道的径向上。上段313与外筒11的内壁形成一个上圆环通道，上圆环通道的顶部区域与位于外筒11顶端内的分离区连通。这两个通道的上升流道面积逐渐加大，因而流速具有逐渐降低的趋势，使气浮混合液以平稳的流速进入分离区，可避免形成台阶式的法兰环连接形成的积污死区。该结构的分离区无浮渣积污死区，所有浮渣均只有浮升至液面停留或沉积到浮选器底部，因此对于浮渣的分离会更加彻底，同时防止积污死区对液位开关动作灵敏性产生影响，提高浮选器的调节灵敏度。

稳流加强板32的数量为3～8块，优选为4～5块。稳流加强板32的上部紧贴在内筒31的内壁上，中部紧贴在外筒11的内壁上，下部紧贴在下封头21的内壁上，以引导分离区中水流流态为竖直向下的层流状态。其中，稳流加强板32的上部为斜切尖头结构，中部为矩形片状结构，下部为弧形尖头结构。该稳流加强板32一是起到加强内筒31，防止震动、运输及空罐开机运行时的压力差不平衡导致的变形，二是起到导引分离区水流流态为竖向下向流的层流状态，利于在稳定的流态下细微气泡的上升分离。

请继续参阅图8以及图9，出水槽组件4包括出水溢流壳41、进水管42和下水管43，为了提高分离度和便于调节液位，该出水槽组件4还可包括溢流调节堰和多块防涡板44。出水溢流壳41固定在外筒11的外壁上，并盖住溢流口10。进水管42的一端与出水管23的另一端连通，进水管42的另一端与出水溢流壳41的内部连通。下水管43用于排出位于出水溢流壳41中的水，出水溢流壳41中的浮渣从溢流口10返回至分离区中。其中，出水管23可以与进水管42一体成型，这两者也可以通过其他连接件连接。这样，浮选器底部的出水管23向上引到一定高度的出水槽，再溢流从下水管43流出，这样做的目的是在气浮停机时，表面浮渣不因出水阀未及时关闭而随罐内液面下降进入了清水区。

在本实施例中，溢流调节堰设置在出水溢流壳41中的溢流槽中，并用于调节分离区中的运行流体高度。多块防涡板44的同一端相连，同一端呈中心放射状排布。多块防涡板44安装在下水管43位于出水溢流壳41中的管口上，用于阻挡位于出水溢流壳41中的浮渣。溢流调节堰便于调控气浮器内的运行流位高度，多块防涡板44可以减少浮渣直接排出，提高浮渣的收集率。

在其他一些实施例中，出水槽组件可以不设置，而更换为液位调节阀组。液位调节阀组包括液位计、液位调节阀和液位控制器。液位计安装在外筒11的侧壁上，并用于检测外筒11中的实时液位。液位控制器用于判断实时液位是否高于一个预设液位，是则驱使液位调节阀打开并释放外筒11中的液体，直至实时液位低于所述预设液位。这样，液位控制器可以保证外筒11中的实时液位不会超过预设值，这样就能够起到防止冒罐的作用。

在另外一些实施例中，出水槽组件、液位调节阀组都不需要设置，而是设置出水罐体。出水罐体呈圆柱形，其顶端和底端均为椭圆形封头。出水罐体安装在所述外筒外，且侧壁盖住溢流口。由于本实施例中的浮选器为密闭带压工作的压力容器形式时，溢流口实际是作为外筒的浮选区顶部与出水槽顶部的气体压力平横通气口，顶部连通了，液位差才能完全是静压差。在溢流口是在出现最不利情况而对进行保护作用，即浮选器浮选区液位急剧上升时，能从这个口直接溢流排走。

这里需要说明的是，只要外筒11内液体不会急剧上升而出现冒罐事故，溢流口可以不设置，同样，出水槽组件、液位调节阀组、出水罐体这三者也都可以不设置，在是在特殊情况下，需要设置其中一者。

请继续参阅图10，排油筒组件5包括布水罩51、布水环管、收油筒52、多根固定管53、立管54、支撑管55、垫板56、二次溶气管57以及排油管58。多根固定管53均穿过布水罩51且布置在一个圆形的径向上，而且端部固定在外筒11的内壁上，可以通过焊接的方式与外筒11的内壁连接。固定管53的数量为四根，并且这四根多根固定管53均匀分布以构成支架。布水罩51、布水环管、收油筒52以及立管54同轴设置，布水罩51的顶端低于收油筒52的顶端。布水罩51为变径结构，其顶端的内径最大，底端的内径最小。多根固定管53所构成的支架，其目的在于将布水罩51、收油筒52固定定位，防止产生倾斜。布水环管设置在所述收油筒的外部下侧，为一个二次溶气水的释放管，布水环管上斜向下交错开设有均匀布置的多个溶气水释放孔。

二次溶气管57通过二次溶气水口16而进入到外筒11内，并进一步将二次溶气水输入至布水罩51中的布水环管中，在布水罩51中再次进行溶气。携带微细气泡的溶气水从多个溶气水释放孔流出，均匀的分布在布水罩51与收油筒52外壁间形的圆环形空间内，并沿此截面尺寸逐渐增大的环形空间上升，在上升过程中与未排入收油筒52且返混向下流的油滴或浮渣粘附，并重新将带入液面形成浮渣。立管54的顶端与收油筒52的底端连通，排油管58的顶端与立管54的底端连通，排油管58的底端延伸至外筒11外。收油筒52的顶端的端面上开设光滑过渡的排油坡，位于分离区中的浮渣通过排油坡而进入收油筒52并从排油管58排出。支撑管55通过垫板56与排油管58连接，并用于支撑排油筒组件5的其他结构。其中，收油筒52为圆环形管、六边形环管、八边形环管中的一种，可以便于加工制造。

请继续参阅图11以及图12，螺旋刮渣装置6包括至少两块螺旋刮渣板61、连接法兰62、至少两块夹板63以及至少两块柔性刮板64。螺旋刮渣板61的数量为两块，每块螺旋刮渣板61的一端为浮渣推集端，而且转动悬挂于旋流浮选器的顶部上以使刮板能够在分离区旋转。每块螺旋刮渣板61的另一端为浮渣刮集端且向外筒11的内壁延伸。螺旋刮渣板61面向下封头21的一侧伸入至分离区的液面以下。至少两块夹板63分别与至少两块螺旋刮渣板61对应，至少两块柔性刮板64分别与至少两块夹板63对应。每块柔性刮板64通过对应的夹板63而固定在对应的螺旋刮渣板61的浮渣推集端上，并通过锥形斜坡与排油坡贴合，使位于分离区中的浮渣在螺旋刮渣板61的螺旋转动作用下而汇集在排油坡的中心区域并流入至收油筒52中。在本实施例中，螺旋刮渣板61的材质可以是不锈钢，在其他实施例中螺旋刮渣板61的材质还可以是碳钢或注塑成形。

在螺旋刮渣板61旋转时，通过浮渣刮集端面的旋转，带动浮渣刮集端呈旋转式动态刮集位于液面上且靠近内筒31处的浮渣，且使浮渣刮集端刮集得到的浮渣沿刮板的内侧移动并堆集至浮渣推集端处，浮渣推集端通过弧形坡面将堆集在浮渣推集端上的浮渣沿排渣堰推入收油筒52内。即，位于分离区液面附近中的浮渣会被浮渣刮集端螺旋式推动并汇集到浮渣推集端，浮渣在锥形斜坡和排油坡的相互配合作用下而进入收油筒52中，并最终通过立管54以及排油管58排出，实现排油功能，降低排油的含水率。而且，两块柔性刮板64通过对应的两块夹板63而固定在浮渣推集端上，能够加强推流作用，使油渣从水中快速分离出去，进一步降低排油的含水量。

请继续参阅图13，旋流分离器7包括分离管体71和锥管72。锥管72同轴设置在分离管体71中，且内壁为光滑过渡壁面。锥管72的顶端设置旋流导引口和稳定段，锥管72的底端通过分离管体71连通进料管的另一端。旋流分离器7能够起到预分离的作用，其结构和工作原理均可以参照现有的微气泡发生器旋流管结构。

请继续参阅图14，顶盖组件8包括顶盖板81、人孔盖板82以及多个罐体吊耳83。顶盖板81盖在外筒11的顶端上，并开设至少一个排气口84以及位于顶盖板81中心的轴孔。排气口84可以将外筒11和内筒31中产生的气体排出，其形状一般为圆形。人孔盖板82安装在顶盖板81的顶面上，并设有提手。使用人员可以通过提手将人孔盖板82提起，进而观察外筒11和内筒31中的分离情况。多个罐体吊耳83设置在顶盖板81的周围，并固定在外筒11上。

驱动器9设置在顶盖板81的上方，而且驱动转轴穿过一个减速机支架而与浮渣推集端连接，并驱动至少两块螺旋刮渣板61旋转。驱动器9一般采用电机，当然也可以采用柴油机、汽油机等驱动器9件，其目的在于驱使螺旋刮渣装置6进行工作，将分离区液面上的浮渣收集到排油筒组件5中以排出。驱动器9的驱动力可以为电力驱动、气动驱动、或液压驱动，驱动器9可以为选定的转速，也可以为可调速的机构。驱动器9安装于浮选器顶部，与浮选器顶部之间设置有带中间轴承和轴密封结构的支架，防止输出轴旋转时甩摆，保持同心平稳运转。轴密封结构则是当浮选器需要密闭工作或带压工作时设置，防止浮选器内外连通泄漏。该密封结构为填料密封或机械密封。驱动器9可以为连续工作或定时工作。当外筒11中带压工作(10～300KpaG)时，驱动器9的输出轴与气浮选器顶部之间采用填料密封或机械密封机构。

在浮选器工作时，气液混合液进入内筒31和外筒11之间的进水区后形成旋流状态的流体，泥砂等比重比水大的机械杂质受离心力作用，会迁移至外筒11的筒壁并沿筒壁下滑至下封头21中积聚，并由排污管24排出。若在输入的原水中同时添加了破乳絮凝剂类的原水，那么未添加破乳絮凝剂的原水在旋流状态下会与具有破乳絮凝剂类的原水进行充分的混合、碰撞聚集后，对微细油滴悬浮物进行聚集粘附，从而形成细密均匀的矾花后沿内筒31的侧壁向上流动。

本实施中的气液混合液经由切向进水口12导入进水区内后呈旋流状态，并被旋流上升的原水推流混合形成旋流体一。气液混合液的溶气水中释放出的微细气泡弥散入原水中，并与原水中的絮体矾花、油滴悬浮物充分接触粘附后形成气泡、油渣粘附体，即会上浮为浮渣，浮渣通过螺旋刮渣装置6而汇集到排油筒组件5中排出。

综上所述，相较于现有的浮选器，本实施例的旋流浮选器具有以下优点：

1、该旋流浮选器，其通过内筒组件3的内筒31的上下段311与外筒11形成下圆环通道和上圆环通道，这两个通道的上升流道面积逐渐加大，因而流速具有逐渐降低的趋势，使气浮混合液以平稳的流速进入分离区，可避免形成台阶式的法兰环连接形成的积污死区。该结构的分离区无浮渣积污死区，所有浮渣均只有浮升至液面停留或沉积到浮选器底部，因此对于浮渣的分离会更加彻底，同时防止积污死区对液位开关动作灵敏性产生影响，提高浮选器的调节灵敏度。

另外，该旋流浮选器使溶气水与处理水能够依次实现旋流混合、分离和布水，提高了除油、除悬浮物的效率，并且结构紧凑、简单、易制造安装，布水区和集水区无死区，符合水力旋流分离模型结构，充分利用罐内空间。处理效果长期稳定更有保障。旋流浮选器具有旋流除砂、旋流混合反应、两次旋流浮选分离的功能，对易快速浮除和浮升速度慢的污染物可在同一设备内去除，能适用于且满足高浓度含油污水直接分离至过滤器的进水要求。

2、该旋流浮选器，其下封头组件2的回流管22与出水管23之间存在高度差，在回流取水后，回流管22口至出水管23口之间的分离区水力负荷更低，即下向流速更低，这样来不及分离的细微气泡浮渣更有机会上浮分离，使细微气泡浮渣分离得更加充分，分离效果好，去除效率高。而且，下封头组件2还设置防涡器，防涡器防止偏流及涡流形成。防涡器的圆形盖顶板25使水流需绕过该顶板才能从翼板26侧面流入管道，也防止浮渣颗粒被吸入或落入管口内，这样易沉淀的杂质便可沉淀于下封头21内侧，并通过定期从气浮器底部的排污口排放，起到防止泥渣直接随出水带走的作用。

3、该旋流浮选器，其内筒组件3的多块稳流加强板32一方面能够加强内筒31，防止震动、运输及空罐开机运行时的压力差不平衡导致的变形，水力结构稳定，另一方面也能够导引分离区水流流态为竖向下向流的层流状态，利于在稳定的流态下细微气泡的上升分离，使得细微气泡浮渣能够得到充分分离。

4、该旋流浮选器，其出水槽组件4与溢流口10配合，将浮选器底部的出水管23向上引到一定高度的出水槽，再溢流从下水管43流出，这样可以防止在气浮停机时，表面浮渣不因出水阀未及时关闭而随罐内液面下降进入了清水区，避免发生冒罐事故。另外，使用人员通过溢流调节堰可以调节分离区中的运行流体高度，易于调节，通过多块防涡板44可以减少浮渣直接排出，提高浮渣的收集率。

5、该旋流浮选器，其还设置排油筒组件5和螺旋刮渣装置6。螺旋刮渣装置6的螺旋刮渣板61通过其浮渣刮集端将分离区中的浮渣推向其浮渣推集端，浮渣在锥形斜坡和排油坡的相互配合作用下而进入收油筒52中，并最终通过立管54以及排油管58排出，实现排油功能，降低排油的含水率。而且，两块柔性刮板64通过对应的两块夹板63而固定在浮渣推集端上，能够加强推流作用，使油渣从水中快速分离出去，进一步降低排油的含水量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋流浮选器，其特征在于，其包括：

外筒组件，其包括外筒；所述外筒的侧壁上开设切向进水口和切向溶气水口；

下封头组件，其包括下封头、回流管以及出水管；所述下封头安装在所述外筒的底端上，并形成一个出水区；所述回流管、所述出水管的同一端均位于所述出水区中，且所述回流管位于所述出水区中管口的高度高于所述出水管位于所述出水区中管口的高度；以及

内筒组件，其包括内筒和多个稳流加强板；所述内筒包括下粗上细的下段、中段以及下粗上细的上段，所述下段、所述中段、所述上段依次连接；所述下段与所述外筒的内壁形成一个下圆环通道，所述切向进水口与所述切向溶气水口布置在所述下圆环通道的径向上；所述上段与所述外筒的内壁形成一个上圆环通道，所述上圆环通道的顶部区域与位于所述外筒顶端内的分离区连通；所述稳流加强板的上部紧贴在所述内筒的内壁上，中部紧贴在所述外筒的内壁上，下部紧贴在所述下封头的内壁上，以引导所述分离区中水流流态为竖直向下的层流状态。

2.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述外筒的顶端侧壁上开设溢流口；所述旋流浮选器还包括：

出水槽组件，其包括出水溢流壳、进水管和下水管；所述出水溢流壳固定在所述外筒的外壁上，并盖住所述溢流口；所述进水管的一端与所述出水管的另一端连通，所述进水管的另一端与所述出水溢流壳的内部连通；所述下水管用于排出位于所述出水溢流壳中的水；

或，

液位调节阀组，其包括液位计、液位调节阀和液位控制器；所述液位计安装在所述外筒的侧壁上，并用于检测所述外筒中的实时液位；所述液位控制器用于判断所述实时液位是否高于一个预设液位，是则驱使所述液位调节阀打开并释放所述外筒中的液体，直至所述实时液位低于所述预设液位；

或，

呈圆柱形的出水罐体，其顶端和底端均为椭圆形封头；所述出水罐体安装在所述外筒外，且侧壁盖住所述溢流口。

3.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述旋流浮选器还包括：

排油筒组件，其包括布水罩、布水环管、收油筒、多根固定管、立管以及排油管；多根固定管均穿过所述布水罩且布置在一个圆形的径向上，且端部固定在所述内筒的内壁上；所述布水罩、所述布水环管、所述收油筒以及所述立管同轴设置；所述布水环管设置在所述收油筒的外部下侧，为一个二次溶气水的释放管；所述布水环管上斜向下交错开设有均匀布置的多个溶气水释放孔；所述立管的顶端与所述收油筒的底端连通，所述排油管的顶端与所述立管的底端连通，所述排油管的底端延伸至所述外筒外；所述收油筒的顶端的端面上开设光滑过渡的排油坡，位于所述分离区中的浮渣通过所述排油坡而进入收油筒并从所述排油管排出；其中，携带微细气泡的溶气水从多个溶气水释放孔流出，均匀的分布在所述布水罩与所述收油筒外壁间形的圆环形空间内，并沿此截面尺寸逐渐增大的环形空间上升，在上升过程中与未排入所述收油筒且返混向下流的油滴或浮渣粘附，并重新将带入液面形成浮渣。

4.如权利要求3所述的旋流浮选器，其特征在于，所述旋流浮选器还包括：螺旋刮渣装置，其包括至少两块螺旋刮渣板、连接法兰、分别与至少两块螺旋刮渣板对应的至少两块夹板以及分别与至少两块夹板对应的至少两块柔性刮板；每块螺旋刮渣板的一端为浮渣推集端，且转动悬挂于所述旋流浮选器的顶部上以使所述刮板能够在所述分离区旋转；每块螺旋刮渣板的另一端为浮渣刮集端且向所述外筒的内壁延伸；所述螺旋刮渣板面向所述下封头的一侧伸入至所述分离区的液面以下；所述排油坡与所述锥形斜坡相配合，使位于所述分离区中的浮渣在所述螺旋刮渣板的螺旋转动作用下而汇集在所述排油坡的中心区域并流入至所述收油筒中；每块柔性刮板通过对应的夹板而固定在对应的螺旋刮渣板的浮渣推集端上，并通过所述锥形斜坡与所述排油坡贴合，使位于所述分离区中的浮渣在所述螺旋刮渣板的螺旋转动作用下而汇集在所述排油坡的中心区域并流入至所述收油筒中。

5.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述下封头组件还包括两个防涡器，两个防涡器分别安装在所述回流管、所述出水管的同一端上；每个防涡器包括圆形盖顶板以及至少四块翼板；至少四块翼板同轴设置，并组成一个流道；所述圆形盖顶板盖在至少四块翼板上，并遮挡所述流道上方的水流或浮渣颗粒，使水流从所述翼板的侧面流入所述回流管或所述出水管。

6.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述外筒组件还包括进水管，所述进水管的一端连接在所述切向进水口上；所述旋流浮选器还包括：

旋流分离器，其包括分离管体和锥管；所述锥管同轴设置在所述分离管体中，且内壁为光滑过渡壁面；所述锥管的顶端设置旋流导引口和稳定段，所述的底端通过所述分离管体连通所述进水管的另一端。

7.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述出水槽组件还包括溢流调节堰和多块防涡板；所述溢流调节堰设置在所述出水溢流壳中的溢流槽中，并用于调节所述分离区中的运行流体高度；多块防涡板的同一端相连，同一端呈中心放射状排布；多块防涡板安装在所述下水管位于所述出水溢流壳中的管口上，用于阻挡位于所述出水溢流壳中的浮渣。

8.如权利要求4所述的旋流浮选器，其特征在于，所述旋流浮选器还包括：

顶盖组件，其包括顶盖板、人孔盖板以及多个罐体吊耳；所述顶盖板盖在所述外筒的顶端上，并开设至少一个排气口以及位于所述顶盖板中心的轴孔；所述人孔盖板安装在所述顶盖板的顶面上，并设有提手；多个罐体吊耳设置在所述顶盖板的周围，并固定在所述外筒上；以及

驱动器，其设置在所述顶盖板的上方，且驱动转轴穿过一个减速机支架而与所述浮渣推集端连接，并驱动至少两块螺旋刮渣板旋转。

9.如权利要求3所述的旋流浮选器，其特征在于，所述稳流加强板的上部为斜切尖头结构，所述稳流加强板的中部为矩形片状结构，所述稳流加强板的下部为弧形尖头结构；所述出水管与所述进水管一体成型，所述收油筒为圆环形管、六边形环管、八边形环管中的一种。

10.如权利要求1所述的旋流浮选器，其特征在于，所述稳流加强板的数量为3～8块，所述回流管与所述出水管位于所述出水区中的管口的高度差为100～2000mm；

或，

所述稳流加强板的数量为4～5块，所述回流管与所述出水管位于所述出水区中的管口的高度差为200～500mm。

Images