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        油田污水處理系統(tǒng)核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造

        2020-12-04 05:18:18
        天津科技 2020年11期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)部結(jié)構(gòu)核桃殼水器

        曲 直

        (中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司 天津300457)

        1 濾料漏失原因分析

        某海上采油平臺(tái)配備了機(jī)械攪拌式核桃殼過(guò)濾器3 臺(tái),采取2 用1 備模式運(yùn)行,設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。在核桃殼過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后,其處理水質(zhì)變差、濾料反洗效果降低,反洗水儲(chǔ)罐內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量核桃殼濾料,對(duì)單罐核桃殼過(guò)濾器進(jìn)行開蓋內(nèi)部檢查,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部濾料減少30%,已無(wú)法正常過(guò)濾,嚴(yán)重影響了污水系統(tǒng)正常運(yùn)行。核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部進(jìn)行排查,根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu),先后對(duì)內(nèi)部進(jìn)水管線、布水器及篩管法蘭連接處、內(nèi)部篩管、攪拌機(jī)構(gòu)4 部分進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)攪拌機(jī)構(gòu)與中心筒之間存在較大縫隙,即核桃殼過(guò)濾器攪拌電機(jī)軸承套與定板之間的縫隙較大,測(cè)量縫隙寬度為4~5 mm。平臺(tái)采用的核桃殼濾料粒徑為0.8~1.2 mm,當(dāng)核桃殼過(guò)濾器處于反洗狀態(tài)時(shí),介質(zhì)流向?yàn)橄逻M(jìn)上出,由于濾料松散,水能夠攜帶濾料通過(guò)縫隙漏失,即反洗時(shí)濾料從縫隙進(jìn)入到反洗儲(chǔ)罐內(nèi)[1]。故障照片如圖1 所示。

        表1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表Tab.1 Design data

        核桃殼過(guò)濾器再生過(guò)程是采用攪拌使核桃殼在運(yùn)動(dòng)中相互磨擦,再通過(guò)內(nèi)部布水器進(jìn)行反洗達(dá)到去油、排污、再生目的[2]。根據(jù)其反洗模式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況(圖2)不難發(fā)現(xiàn),在反洗過(guò)程中,由于攪拌葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng),中心筒內(nèi)部密封部分會(huì)隨著葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而與軸承發(fā)生磨損,在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后,勢(shì)必發(fā)生破損情況,出現(xiàn)裂縫,這是出現(xiàn)濾料漏失的主要原因。

        圖1 故障照片F(xiàn)ig.1 Malfunction photo

        圖2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.2 Photograph of internal structure

        2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        針對(duì)濾料漏失的原因,避免攪拌機(jī)構(gòu)與入口配水器的直接接觸是解決濾料丟失的有效方式。通過(guò)切斷入口配水器與攪拌機(jī)構(gòu)內(nèi)部連接,重新分配內(nèi)部篩管,可以從根本上解決濾料漏失問(wèn)題。

        2.1 篩管參數(shù)確定

        原核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部原設(shè)計(jì)為8 根篩管,長(zhǎng)度為1 000 mm,其入口進(jìn)水管線與篩管內(nèi)徑為150 mm,優(yōu)化前后篩管開孔率不變,材質(zhì)不變,內(nèi)徑尺寸不變。優(yōu)化后的篩管尺寸長(zhǎng)度需滿足原設(shè)計(jì)要求,篩管的過(guò)水面積與進(jìn)口截面積之比相同。

        入口管線截面積A,其中r是篩管內(nèi)徑尺寸:

        原篩管過(guò)水面積S:

        式中:D是入口進(jìn)入管線與篩管內(nèi)徑,L是原篩管長(zhǎng)度,K是常數(shù),n是原篩管根數(shù)。

        過(guò)流比M:

        將篩管數(shù)量調(diào)整為6 根,內(nèi)徑尺寸D不變,滿足過(guò)流比的前提下,計(jì)算篩管長(zhǎng)度L,其中K是常數(shù),n是篩管根數(shù)(6 根),優(yōu)化后的篩管長(zhǎng)度L:

        篩管數(shù)量調(diào)整為6 根后,其長(zhǎng)度應(yīng)滿足1.27 m,所以新篩管選擇的尺寸參數(shù)為外徑 16 mm,長(zhǎng)度1 200 mm,滿足設(shè)計(jì)要求。

        2.2 篩管分布方式調(diào)整

        根據(jù)內(nèi)部實(shí)際情況,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、反洗方式等,對(duì)核桃殼濾器布水結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造[3]。內(nèi)部篩管由原來(lái)的星狀輻射分布優(yōu)化為水平平行分布[4]。篩管直接與布水器連接,切斷其與中心筒連接管線,同時(shí)為了保證內(nèi)部篩管的穩(wěn)定,內(nèi)部增加支撐點(diǎn)用于對(duì)篩管進(jìn)行固定,防止由于平臺(tái)晃動(dòng)、反洗擾動(dòng)等原因,使篩管法蘭連接處發(fā)生松動(dòng)脫落。內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后簡(jiǎn)圖如圖3 所示。

        圖3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化前(左)后(右)示意圖Fig.3 Schematic diagram of internal structure before(left) and after (right) optimization

        優(yōu)化改造實(shí)物如圖4 所示。將原布水器連接中心筒管線切割,焊接新的布水結(jié)構(gòu),并將中心筒處焊接封堵,使進(jìn)入水不再經(jīng)過(guò)中心筒。同時(shí)將原內(nèi)部8 根篩管連接中心筒處進(jìn)行切割,用鋼板焊接封堵,從而水從縫隙通過(guò),解決漏料問(wèn)題。

        圖4 流程改造實(shí)物圖Fig.4 Physical diagram of process modification

        3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

        2019 年11 月某油田完成核桃殼B 罐的內(nèi)部?jī)?yōu)化,核桃殼過(guò)濾器出口含油下降至5 mg/L,懸浮物下降至2.5 mg/L,達(dá)到注水水質(zhì)要求,同時(shí)反洗流量明顯增加,由原來(lái)的30 m3/h 上升至90 m3/h,達(dá)到設(shè)計(jì)反洗水量要求。

        對(duì)反洗出口進(jìn)行取樣觀察,未發(fā)現(xiàn)核桃殼濾料,連續(xù)觀察一個(gè)星期,其正常過(guò)濾污水處理水質(zhì)達(dá)標(biāo),反洗時(shí)未出現(xiàn)濾料流失情況。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        通過(guò)研究和分析,核桃殼過(guò)濾器存在的主要問(wèn)題是內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理,在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)濾料漏失情況。為此提出核桃殼過(guò)濾器內(nèi)部?jī)?yōu)化對(duì)策并進(jìn)行了實(shí)施,有效解決了濾料漏失問(wèn)題,污水系統(tǒng)處理水質(zhì)得到提升,解決了實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題,同時(shí)為其他油田解決核桃殼濾料漏失問(wèn)題提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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