崔大勇(中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300457)

水力旋流器設(shè)備及流程優(yōu)化改造與應(yīng)用

崔大勇(中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300457)

水力旋流器是一種應(yīng)用于非均勻相混合物分離的設(shè)備,通常應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)的一級(jí)除油設(shè)備，利用油水密度差在離心力的作用下將油水進(jìn)行分離。由于其理論處理效率高、占地空間小的優(yōu)點(diǎn)在海上采油平臺(tái)中廣泛使用。但目前在渤海地區(qū)內(nèi)無(wú)成功使用的案例，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)其處理效果不明顯，而且含油污水的排量較大對(duì)平臺(tái)的排放系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力，增加現(xiàn)場(chǎng)工作量，大多數(shù)基本處于停用狀態(tài)。錦州25-1南油氣田通過(guò)對(duì)水力旋流器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析找出影響水力旋流器處理效果的因素，對(duì)水力旋流器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，大幅提高了水力旋流器的處理效率。

水力旋流器排氣墊片化學(xué)藥劑濃度

1 研究背景

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

水力旋流器是重力聚結(jié)器的一種，它利用兩種液體的密度差，借助于離心力，使油滴從水中分離出去。水力旋流器的主要部件有：殼體、旋流管、支撐板，固定板、底流口、溢流口等。

錦州25-1南的水力旋流器86根旋流管分為三個(gè)區(qū)域，一區(qū)為18根旋流管，二區(qū)為34根旋流管，三區(qū)為34根旋流管。三個(gè)區(qū)域的旋流管共用一個(gè)入口（此處不能將三個(gè)區(qū)域分別隔離），而在旋流管的溢流口（水力旋流器排油口）和旋流器的底流口（水力旋流器水相出口）分別將三個(gè)區(qū)域設(shè)置了閥門。此分區(qū)設(shè)計(jì)的目的是，單根旋流管有一個(gè)處理液量的范圍，理論值是0.68-4 m3/h，建議在3 m3/h的工況下運(yùn)行，為了使油田生產(chǎn)污水產(chǎn)量在不斷變化的工況下盡量滿足旋流管的處理量要求，可根據(jù)油田產(chǎn)水量的變化選用不同數(shù)量的旋流管組合，使每個(gè)投用的旋流管都處在最佳的工作狀態(tài)。

1.2 水力旋流器現(xiàn)場(chǎng)使用情況

目前渤海地區(qū)QK18-1油田、JZ9-3油田、BZ26-2油田均使用了水力旋流器，但目前均無(wú)法正常使用，具體為：

2 設(shè)備問(wèn)題分析

一般水力旋流器在使用過(guò)程中需要保證幾個(gè)參數(shù)：進(jìn)出口壓差、油水相壓差比、單根處理量、入口含油濃度等，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，油水相兩端的三個(gè)分區(qū)通過(guò)“T型”凸臺(tái)機(jī)械密封，但由于密封面貼合不精密，水力旋流器油相三個(gè)分區(qū)和水相三個(gè)分區(qū)間分別存在內(nèi)漏現(xiàn)象，例如在投用18根旋流管區(qū)域處理污水時(shí)，其它兩個(gè)34根旋流管的油、水竄入18根油水腔室，這樣看來(lái)，雖然投用的是18根旋流管區(qū)，但是實(shí)際上三個(gè)區(qū)都在使用，由于分區(qū)間的內(nèi)漏存在，導(dǎo)致水力旋流器進(jìn)出口壓差小，影響旋流效果。

同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)水力旋流器入口污水中溶解氣對(duì)水力旋流器處理效率影響較大。由于溶解氣隨著壓力的降低脫出自由氣體，大量自由氣體在旋流場(chǎng)中不進(jìn)行旋流直接從出口竄出破壞流體的流動(dòng)形態(tài)（呈段塞狀），同時(shí)攜帶污油從水相出口流出降低處理效率。

3 設(shè)計(jì)思路與方案

3.1 問(wèn)題解決思路

水力旋流器油相三個(gè)分區(qū)和水相三個(gè)分區(qū)間分別存在內(nèi)漏問(wèn)題，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新型墊片進(jìn)行密封，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)制作“O/T”石墨纏繞墊片進(jìn)行安裝。根據(jù)溶解氣降壓后脫氣原理，對(duì)水力旋流器入口污水流程設(shè)計(jì)脫氣流程，由于現(xiàn)場(chǎng)空間小無(wú)法添加新的脫氣設(shè)備，考慮在原有流程中增加排氣流程，與此同時(shí)對(duì)油相出口流向進(jìn)行改造，減少對(duì)污油排放系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

3.2 排氣流程改造方案

根據(jù)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，增加排氣流程，由于壓降使污水中的自由溶解氣析出并排出。與此同時(shí)，將水力旋流器的油相出口一同引入三級(jí)分離器，大大減輕了污油罐T-3004的負(fù)擔(dān)，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員頻繁啟泵轉(zhuǎn)液的工作量。

4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試分析

4.1 水力旋流器及流程優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對(duì)比

目前本平臺(tái)污水處理量為900m3/d，一級(jí)分離器水相處理量穩(wěn)定在30 m3/h，一級(jí)分離器溫度為47℃。以下三組數(shù)據(jù)針對(duì)于相同工況，不同條件下的調(diào)試結(jié)果。

對(duì)以上三組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析：

數(shù)據(jù)一（綠色區(qū)域）:在未安裝O/T墊片時(shí)降壓排氣時(shí)數(shù)據(jù)，由于油相三個(gè)分區(qū)和水相三個(gè)分區(qū)間存在內(nèi)漏現(xiàn)象，在小排量條件下未經(jīng)處理的污水直接進(jìn)出口，影響除油效率，于此同時(shí)由于內(nèi)漏現(xiàn)象油水相壓差較小，經(jīng)過(guò)處理區(qū)域的污水旋流效果差，綜合兩種原因共同影響了水力旋流器的處理效果。

數(shù)據(jù)二（黃色區(qū)域）：安裝O/T墊片后并對(duì)入口污水進(jìn)行降壓脫氣，減小了自由溶解氣對(duì)水力旋流器的影響，與數(shù)據(jù)一相比進(jìn)出口壓差上漲明顯，同時(shí)處理效率明顯提高。

數(shù)據(jù)三（藍(lán)色區(qū)域）：未進(jìn)行降壓排氣，在使用18根旋流管時(shí)，經(jīng)過(guò)旋流管壓差較大脫氣嚴(yán)重，氣體影響了水力旋流器的工作效率，在取樣點(diǎn)取樣時(shí)也明顯排氣量較大；但是在此工況下投用34根旋流管時(shí)壓差較小，影響旋流效果。

綜上所述：通過(guò)對(duì)水力旋流器O/T墊片的安裝與流程排氣流程的改造大大提高了水力旋流器的處理效果。

5 實(shí)施效果

在前期調(diào)試使用過(guò)程中由于水力旋流器的制造缺陷直接導(dǎo)致水力旋流器的處理效率低下，調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溶解氣影響其處理效果，除此之外溫度也是重要的影響因素，但是由于本平臺(tái)水力旋流器水相進(jìn)口之前無(wú)加熱器，無(wú)法通過(guò)提高或降低溫度進(jìn)行試驗(yàn)，因此本文不對(duì)溫度因素進(jìn)行分析。錦州25-1南油氣田通過(guò)對(duì)設(shè)備和流程的優(yōu)化改造將水力旋流器處理效率由30%提高至85%以上，達(dá)到了理想的使用效果，具有一定的推廣意義。