水力旋流器參數在實際生產中的調節與應用

梁益虎

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021400）

水力旋流器目前已涉足金屬、非金屬礦、油田開采等各個領域，對于提高工業設施的完整性有促進作用，并且還要在生產實踐應用過程中創新改良，以滿足我國工業經濟的不斷發展需求。

1 水力旋流器的闡述

水力旋流器一般包含水力旋流器直徑、椎體角度、溢流管直徑等結構參數，還包括入料量、濃度等操作參數。運行時通常將不同大小的顆粒狀物質，在以離心力為核心原理的基礎上，有規律地沿著同一個方向高速轉動作業。這時旋流器表層內會產生的一股偏下的離心力，會平衡筒內物質形狀上的差異性，并將其較大者統一在底部的出口流出[1]。在排除底部流出物質時，頂部的溢出流口也會將被迫分離的較小者統一排出。在實際運用中多用于分離有帶有油性物質的污水，因為水在物理中檢測的密度要大于油的密度，因此可通過水力旋流器獨特的雙向分離的特點，從而達到良好的除油效果。

2 水力旋流器在不同生產場景中的應用

（1）實現對原油的水油分離。在我國開采油田的過程中，往往會遇到一項問題，就是無法通過人工細致地將天然油田中含有的污水及顆粒物質去除。而之前可通過結合多次重力沉降與聯合過濾的方法除油，或采用在油田中添加化學藥劑的方式除油，但最終結果并不理想，油田中依然存在污水，且對于環境污染嚴重。但自上世紀三十年代水力旋流器問世后，工人們在不斷的實踐應用中改進水力旋流器的結構，直到八十年代始，石油產商們開始關注靜態和動態水力旋流器的優異處理技術，相比重力沉降方式，不僅可以脫油離水，而且可協助完成原油脫氣、去除污泥等工作。

（2）在接轉站和聯合站中結合除砂。在該方法中，必須要將除洗裝置與水力旋流除砂裝置配套使用。首先要將采出的油液引入配套好的具備分離功能的裝置中，等待片刻，該裝置會把分離過程后產生的混合液體慢慢向頂部排出，則剩余的硬質顆粒被整體排入進準備好的砂箱。然后砂箱中注入一定量的水分，讓其與砂石自行混合，混合程度差不多時打開洗沙泵，均勻地將砂水液導入洗沙器，等待將其用干凈水沖洗，留下剩余砂質顆粒。然后重復清洗操作兩次，這時再將清洗后剩余的砂質流入砂箱，最后導入污水泵，使其流入管道被抽走。

（3）提高海洋石油開采效率。海上油井積砂在很大程度上提高了鉆井探油的工作難度，正因如此，近年來我國專門出可解決海洋采油平臺上的除砂裝置。該裝置可使用抽取砂質的泵，吸收分離器排出的剩余混合砂液，再將其循環導入除砂器。在除砂器中裝置會進行分離操作，之后將排出的混合液體導入進原系統，將砂質較大的引入砂箱，再將干凈水導入砂箱進行反復沖洗，至少循環兩到三次。

（4）在分級濃縮工藝中的應用。①對顆粒物質高效率分級。傳統的分級主要通過篩分機等，但占地面積較大等缺點使其適用范圍逐漸縮小。而在新興的分級操作中，主要是用以水力旋流器與球磨機相結合組成的研磨裝置，比如在造路的分級過程中，該裝置可以簡易準確地根據顆粒的特征，將所有顆粒分為兩大類，而且為了進一步增強該裝置的分級效果，可以將分類過程中額外產生的溢出礦液重新引入二級旋流器進行再次分級，這樣反復操作使得最終得到最佳的分級精準度。

②在脫泥過程中結合。細沙和粗礦一直是脫泥作業中纏繞不清的兩大處理問題，由于細沙本身體積形狀微小，當設備滲進工廠機器設備后，不僅使得產品質量有瑕疵，而且會使得生產設施的使用壽命大打折扣。③在濃縮過程中結合。濃縮擁有重力濃縮、平衡濃縮等多種方式，在現代工作中主要為了通過該方式除去水質，不過建議使用結合水力旋流器和稠密機的方式進行濃縮作業。

（5）在濕法煙氣脫硫中的應用。①對石膏進行煙氣脫硫。石膏在生產過程中會產生余液，從排出泵中將余液輸送到吸收塔，這時需要放置到水力旋流器。在旋流器高速旋轉分流后，將產生的液體再返回原處。一般來說旋流器的排出液體數量在百分之三WT左右，主要包含微小的顆粒狀物質。在接下來的作業中，剩余的吸收劑仍然在脫硫發揮功效，旋流器繼續排出的溢流經過廢水泵會輸送到廢水旋流器內。在廢水旋流器中，既可以存留未參與反應的石灰顆粒物質，又可以使得廢液流入廢水中，之后統一排放處理，這是較為微小的顆粒物質處理方式。而較為粗大的石膏顆粒物質，旋流器會在作用過程后將其流入石膏漿液箱，在通過一些系列過程引真空皮帶脫水機，然后將游離水進行有效去除。②加入煙氣脫硫系統。濕式球磨機是處理粗礦等顆粒形狀較大的物質粉末機器，石膏在該機器中會在沖擊、研磨的反復作用中分解，最終排出的余液會被引入到水力旋流器中。而經過旋流器的分離過程后，又會回到球磨機的反復研磨過程，在這次研磨過程結束后，排出的余液會導入進吸收塔，等待進入之后的處理過程。

3 水力旋流器在實際生產中的創新策略

（1）在實際生產中結合應水力旋流器。在之前的濃縮處理中已提到稠密機與水力旋流器的配套使用，既可以提高原本機械的單一功效，又可以通過兩種機械聯用提高生產效率。而水力旋流器本身存在部件磨損程度較快等缺陷，因此建議在實際應用中可將生產設備與水力旋流器結合使用，如果因旋流器體積較大無法安置，可以嘗試使用微型旋流器。

（2）提高水力旋流器智能化水平。由于工廠的實際需求會逐漸增大對水力旋流器的功能要求，那么可以增加水力旋流器的智能化設計。當設置調整為最高限與高限之間時，系統對泵池液位自動執行較弱的參數操控行為，相反在處于最低限與低限之間時，自動執行較強參數操控行為。該方法的特點是，控制器會根據操控方是人控還是機控選擇輸出值，一方面提高了系統智能化水平，另一方面也避免出現安全隱患。當物料盈于泵池所容量時，肯定會導致因多次超過液位上限而控制器重新調整情況，如果無人看管，生產風險將會隨時發生。反之，如果超過液位最低安全限制時自動減少固定步長值。

4 結束語

綜上所述，水力旋流器的多用性是經過工業實踐的肯定的，但工廠生產的需求是不斷增長的，且我國正努力從電氣化工業時代逐漸轉變為信息化工業時代，提倡加大對于設備自動化、智能化的創新要求。雖然目前在市場上存在的水力旋流器已有眾多分類，但大多仍是未達到智能化標準，因此需要在未來的發展中，強化水力旋流器智能化的研究力度。