CN211935730U - 一种压力过滤罐用的布水排气装置、油田采出水用压力过滤罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力过滤罐用的布水排气装置、油田采出水用压力过滤罐。该布水排气装置，包括布水结构和排气结构，所述布水结构设置在压力过滤罐内部的顶端，由底部挡板和侧面挡板组成；侧面挡板围成一上下敞口的筒形，且表面均匀分布若干个通孔；底部挡板设在侧面挡板底部，与侧面挡板形成一上端敞口、底部密封的容器；侧面挡板的上端敞口处与压力过滤罐顶端开口密封连接，并与压力过滤罐顶端开口处设置的过滤进水干管相连通该布水排气装置制造成本低、不堵塞、不憋压、无死水区、布水均匀、排气彻底、冬季运行不上冻，提高了油田压力过滤罐的处理效能和使用寿命。

Description

一种压力过滤罐用的布水排气装置、油田采出水用压力过 滤罐

技术领域

本实用新型涉及水处理设备技术领域，特别是涉及一种油田采出水用的压力过滤罐、该压力过滤罐顶部设置的布水排气装置。

背景技术

在整个油田采出水处理系统中，过滤处理设备(如压力过滤罐)常常是水质处理最终的把关设备，因此是油田采出水处理系统的重要关键设备。压力过滤罐的工作原理为污水自上而下流过具有一定厚度而多孔的滤料，杂质被留在这些滤料上或孔隙里，从而使污水得到净化。压力过滤罐中的滤料一般常用石英砂、磁铁矿或其它粒状物质。在过滤过程中，由于污水中会含有或携带少量气体，这些气体会积留在过滤罐顶部，因此长时间运行后，顶部集气量较大时，会造成过滤罐布水不均及压力升高，影响过滤罐的过滤效能，因此需定期对压力过滤罐进行排气。可见，压力过滤罐的布水排气结构是过滤罐必须具备的，也是结构设计中需要考虑的问题之一，合理的布水结构可以保证单位面积的滤层接纳的污水量基本相同，保障全部滤料发挥最佳截留效能，防止局部面积滤层接纳的污水负荷过高而导致的过滤效果变差，整体滤床利用率变低。

一般油田常用的压力过滤罐布水结构见图1所示，其中布水结构设在过滤罐顶部，常采用多根筛管1’进行布水，具体为：筛管1’与过滤进水干管3相连，将来水引入布水结构中。这种结构主要是考虑布水的均匀性，并通过筛管缝隙的大小防止过滤罐在反冲洗过程中由于人为操作的失误，造成滤料的流失。然而这种布水结构在实际生产运行过程中，暴露了较多的缺点和问题，主要为：其一过滤罐反冲洗时(图1中的箭头表示反冲洗水的流动方向)，布水筛管以上都为死水区4’，即反冲洗水的流径为先经过过滤罐出水管进入罐底，水流自下而上通过垫料和滤料，最终通过顶部的布水筛管流出过滤罐外，布水筛管以上都为死水区，不能实现过滤罐最顶端排污。这种布水结构会在死水区积留大量污油和少部分气体，反冲洗后滤料脱附的大量污染物还存在于过滤罐内继续污染水质及滤料。其二筛管因要防止滤料流失需要缝隙小，由于筛管缝隙小，结垢后造成筛管堵塞，进而引起过滤罐憋压，使得过滤罐不能正常工作。以上两个缺点最终导致过滤罐长期运行后过滤效能下降，使用寿命变短。

一般油田常用压力过滤罐的排气结构见图1所示，由于油田常用的压力过滤罐一般都设置在室外，特别是处于北方高寒地区的油田，冬季运行时排气管路2’很容易上冻，影响排气的正常运行，使得这种排气结构在寒冷天气时无法起到排气的作用。

可见，压力过滤罐上设置合理的布水排气结构对于提高过滤罐处理效能及使用寿命都是十分必要的。因此，研发压力过滤罐的布水排气结构势在必行。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面提供了一种简单易行且能提高过滤罐处理效能和使用寿命的压力过滤罐用的布水排气装置，包括布水结构和排气结构，所述布水结构设置在压力过滤罐内部的顶端，由底部挡板和侧面挡板组成；侧面挡板围成一上下敞口的筒形，且表面均匀分布若干个通孔；底部挡板设在侧面挡板底部，与侧面挡板形成一上端敞口、底部密封的容器；侧面挡板的上端敞口处与压力过滤罐顶端开口密封连接，并与压力过滤罐顶端开口处设置的过滤进水干管相连通；

所述排气结构由排气管、排气阀门和排水槽组成，排气管的进气端与压力过滤罐相连通，排气端与排水槽相连，排气阀门设在排气管的排气端，所述排气管套设在所述过滤进水干管内，所述排水槽设在过滤进水干管的低水位处。

对于直径4m的压力过滤罐，所述侧面挡板的高度为200mm～500mm。

所述通孔为长方形、正方形、圆形等，尺寸为200×200mm或直径为200mm，在侧面挡板上设置8-16个。

所述通孔的顶点距侧面挡板顶端≥50mm。

所述底部挡板的直径为所述过滤进水干管直径的1.5～2.0倍。

所述排气管沿过滤进水干管的内壁设置，过滤进水干管处于水平时，所述排气管沿过滤进水干管顶部的内壁设置。

所述排气管与压力过滤罐相连通的一端为敞口端，设置在距压力过滤罐最近的过滤进水干管水平段内。

所述排气管与压力过滤罐相连通的一端有45℃的坡口且坡口向下。

所述排气管的管径为DN25mm～DN50mm。

第二方面，本实用新型提供了一种油田采出水用压力过滤罐，包括罐体，还包括设在罐体顶部的上述的布水排气装置。

本实用新型本着经济高效的思路，提供了一种压力过滤罐用的布水排气装置。该装置结构简单、制造成本低、不堵塞、不憋压、无死水区、可实现均匀布水、同时排气彻底且具有防冻功能。

附图说明

图1所示为油田常用压力过滤罐布水结构及排气结构的示意图；

图2所示为本实用新型布水排气装置中布水结构的示意图；

图3所示为本实用新型布水排气装置中排气结构的示意图；

图4所示为本实用新型布水结构中侧面挡板的示意图。

具体实施方式

本实用新型针对现有压力过滤罐顶部的布水排气结构及其布水排气方式存在的问题，本着经济、实用、高效的目的设计了一种布水排气装置，位于压力过滤罐的顶部，用该装置进行布水排气可以提高过滤罐的处理效能及使用寿命。

以下结合具体实施例，更具体地说明本实用新型的内容，并对本实用新型作进一步阐述，但这些实施例绝非对本实用新型进行限制。

本实用新型提供的压力过滤罐用布水排气装置包括布水结构和排气结构，以油田最常用的直径4米的压力过滤罐为例。其中，

布水结构如图2和图4所示，设置在过滤罐Ⅰ内部的顶端，由底部挡板1和侧面挡板2组成。过滤罐Ⅰ顶端设有开口与过滤进水干管3相连通，将油田采出水引入过滤罐Ⅰ内，开口的直径与过滤进水干管3的直径相同。侧面挡板2设在过滤罐Ⅰ顶端开口的周围，侧面挡板2的顶端与过滤罐顶壁内侧密闭连接(如焊接)。侧面挡板2的高度为 200mm～500mm，对于直径4m的压力过滤罐，侧面挡板2的高度一般以300mm为宜。侧面挡板2上均匀分布若干个通孔4，通孔4可以为长方形、正方形、圆形等，通孔4的尺寸优选200×200mm或直径为200mm，一般有8-16个通孔4。为保障布水结构的强度，最接近侧面挡板2顶端的通孔4顶点距顶端50mm。底部挡板1与侧面挡板2的底端密闭连接(如焊接)，无通孔，与过滤罐Ⅰ顶端开口所在平面平行。底部挡板1和侧面挡板2围成一个顶端有开口、侧壁有通孔的空间。底部挡板1的直径根据过滤罐Ⅰ顶端开口的直径确定，也就是根据过滤进水干管3的直径确定，一般情况下为过滤进水干管3公称直径的1.5～ 2.0倍。

该布水结构的工作原理为：过滤罐通过过滤进水干管将采出水引入过滤罐内，采出水进入过滤罐后，聚集在侧面挡板和底部挡板围成的空间内，一方面，底部挡板可以防止进水直接冲刷滤料，避免局部滤料冲击负荷过高引起的塌陷，从而不影响滤料整理的利用率；另一方面，底部挡板能起到消能板的作用，将进水导向侧面挡板。进水被底部挡板1挡住后，只能从侧面挡板的通孔中流出，实现均匀布水，进水通过侧面挡板后自上而下地通过滤料，在滤料所具有的自平衡水力负荷作用下达到过滤目的。滤料的自平衡水力负荷是指任意位置单位面积滤料的厚度、孔隙间杂质的含量都会有或大或小的差别，造成滤料承载的表面水力负荷(每平方米表面积单位时间内通过的污水体积数)不同，即水头损失(单位质量的液体经过单位面积的滤料后，机械能的损失。因为单位面积的滤料厚度、孔隙间杂质的含量有或大或小的差别，因此水头损失也不一样)小的地方，表面水力负荷大；水头损失大的地方，表面水力负荷小；表面水力负荷大，滤料单位面积截留和吸附的杂质多，使其水头损失逐步增加，水头损失的增加又会使表面水力负荷逐步减少，最终任意位置单位面积的滤料都趋于一种平衡状态，即表面水力负荷一样。

当过滤罐需要进行反冲洗时，反冲洗水经过过滤罐底部设置的过滤出水干管进入罐底，水流自下而上通过垫料和滤料后，由布水结构的侧面挡板进入过滤进水干管，即过滤罐最顶端排污，因此不存在死水区，反冲洗排污彻底；同时由于侧面挡板通孔的孔隙大，不会发生结垢堵塞而引起的过滤罐瞥压问题。

排气结构如图3所示，由排气管5、排气阀门6和排水槽7组成。排气管5安装在过滤进水干管3内，即大管套小管。排气管5贴在过滤进水干管3的内壁上，位于过滤进水干管3水平段的排气管5贴在过滤进水干管3顶端的内壁上，位于过滤进水干管3竖直段的排气管5贴在过滤进水干管3靠外侧的内壁(以远离过滤罐为外，以靠近过滤罐为内) 上。排气管5靠近过滤罐顶端开口的一端为敞口端(即入口端)，并有45℃向下的坡口 (即斜45℃向下打坡口，坡口向下)。排气管5远离过滤罐顶端开口的一端(即出口端) 顺着过滤进水干管3的内壁与过滤操作间的排水槽7相连，出口端与排水槽7之间还设有排气阀门6。排气管的管径为DN25mm～DN50mm。

该排气结构的工作原理为：由于排气管安装在整个过滤罐体系的最顶端，真正实现了过滤罐最顶端排气，因此排气彻底。同时排气管安装在过滤进水干管内，由于过滤进水干管为连续运行管路，利用过滤进水干管内部水流恒定的温场对排气管起到保温作用，不会上冻，解决了北方冬季高寒地区过滤罐排气管线易冻的问题。

在此基础上，利用上述布水排气装置对压力过滤罐进行布水排气的方法，具体为：

过滤罐进水时，来水通过过滤进水干管进入过滤罐内，通过布水结构中的底部挡板进行消能，减缓水流的直接冲击，将来水导向布水结构的侧面挡板，通过侧面挡板均匀分布的通孔向四周进行布水，水流自上而下通过滤料和垫料后，进入底部大阻力集水穿孔管，最终汇集到过滤出水干管，排出过滤罐外。

过滤进行一个周期后，需对滤料进行反冲洗，反冲洗水首先通过过滤出水干管进入过滤罐内底部的大阻力集水穿孔管，水流自下而上通过垫料和滤料后，通过水力剪切和滤料的摩擦作用，将滤料吸附和截留的污染物带入水中，反冲洗水再向上通过布水结构中侧面挡板的通孔汇集到过滤进水干管，将反冲洗水排出过滤罐外。

在过滤罐正常工作时，气体因密度小均积留在过滤罐顶部的排气管入口端，需要定期对积留的气体进行排放。排气时，打开排气阀门，过滤罐顶部积留的气体通过排气管入口端进入排气管，排至过滤操作间的排水槽，当排气管不出气而出水时，说明积留气体排放干净，此时排气停止，关闭排气阀门，排气结束。

本实用新型的过滤罐顶部布水结构，结构简单、成本低，即防止了过滤进水直接冲刷滤层，同时结合滤料表层所具有的自平衡水力负荷作用达到过滤均匀布水。此外，该布水结构可实现过滤罐反冲洗最顶端排污、排气，水路和气路通畅，过滤罐反洗后不会集留污染物，过滤罐过滤及反冲洗时，不会因布水结构不合理造成的过滤罐憋压现象。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的内容。

Claims (10)

1.压力过滤罐用的布水排气装置，包括布水结构和排气结构，其特征在于，所述布水结构设置在压力过滤罐内部的顶端，由底部挡板和侧面挡板组成；侧面挡板围成一上下敞口的筒形，且表面均匀分布若干个通孔；底部挡板设在侧面挡板底部，与侧面挡板形成一上端敞口、底部密封的容器；侧面挡板的上端敞口处与压力过滤罐顶端开口密封连接，并与压力过滤罐顶端开口处设置的过滤进水干管相连通；

所述排气结构由排气管、排气阀门和排水槽组成，排气管的进气端与压力过滤罐相连通，排气端与排水槽相连，排气阀门设在排气管的排气端，所述排气管套设在所述过滤进水干管内，所述排水槽设在过滤进水干管的低水位处。

2.根据权利要求1所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，对于直径4m的压力过滤罐，所述侧面挡板的高度为200mm～500mm。

3.根据权利要求2所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述通孔为长方形、正方形、圆形，尺寸为200×200mm或直径为200mm，在侧面挡板上设置8-16个。

4.根据权利要求3所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述通孔的顶点距侧面挡板顶端≥50mm。

5.根据权利要求4所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述底部挡板的直径为所述过滤进水干管直径的1.5～2.0倍。

6.根据权利要求1-5任一所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述排气管沿过滤进水干管的内壁设置，过滤进水干管处于水平时，所述排气管沿过滤进水干管顶部的内壁设置。

7.根据权利要求6所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述排气管与压力过滤罐相连通的一端为敞口端，设置在距压力过滤罐最近的过滤进水干管水平段内。

8.根据权利要求7所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述排气管与压力过滤罐相连通的一端有45℃的坡口且坡口向下。

9.根据权利要求8所述压力过滤罐用的布水排气装置，其特征在于，所述排气管的管径为DN25mm～DN50mm。

10.一种油田采出水用压力过滤罐，包括罐体，其特征在于，还包括设在罐体顶部的权利要求1-9任一所述的布水排气装置。

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