[发明专利]一种旋向相反的多级旋流分离和过滤装置及使用方法

说明书

本发明提供一种旋向相反的多级旋流分离和过滤的装置及其使用方法。该装置包括主旋流分离筒、至少两个副旋流分离筒、环形进料导向管和环形出液导向管，多个副旋流分离筒的进料口通过环形进料导向管与固液混合物进料口串联，每个副旋流分离筒的出液口通过环形出液导向管与主旋流分离筒的进料口连通。其使用时，固液混合物通过环形进料导向管从上至下旋向流入副旋流分离筒内，进行一次颗粒分离和过滤，再在旋流作用通过环形出液导向管进入主旋流分离筒，进行二次颗粒分离和过滤，最后通过主旋流分离筒顶部的排液口进行三次分离和过滤。本发明能快速有效的从固液中分离固体颗粒，其操作简便、可有效降低固液加工和生产成本。

技术领域

本发明涉及固液两相分离技术领域，尤其涉及一种从固液中分离颗粒的旋向相反的多级旋流分离和过滤装置及使用方法。

背景技术

国家正大力推动全社会节约能源，提高能源利用效率，保护和改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展。但是目前很多行业中，对于一些排放物的处理均达不到要求，比如在建筑业中特别是地下工程的施工中，存在大量的泥浆和颗粒物未经细致化的分离和过滤就进行了排放；而针对污水处理过程中，目前主要采取集中收集，分级沉淀和添加剂处理的方式；除此之外，在油田的抽油井中，从地层中抽出的原油含有砂粒或杂质，导致原油达不到生产要求。

目前针对固液分离最常用的技术为水力旋流分离泥砂技术，具体就是采用旋流器利用离心沉降的原理进行分离，其具体的工作原理是：当待分离的两相(固-液)(或三相)混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动，由于粗颗粒(或重相)与细颗粒(或轻相)之间存在着粒度差(或密度差)，其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，大部分粗颗粒(或重相)经旋流器底流口排出，而大部分细颗粒(或轻相)由溢流管排出，从而达到分离分级的目的。

旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中心向器壁越来越大，形成分层排列。随着料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小，在外层料浆收缩压迫之下，含有大量细小颗粒的内层料浆不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，自溢流管排出，成为溢流，而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由底流口排出，成为沉渣。

虽然现有的旋流器可以实现固液分离，能够一定程度上对泥浆、污水以及原油中的颗粒物进行分离，但是只能进行初步分离，其处理的排放物质并不能达到环保、节能的要求。除此之外，现有普通结构的旋流器装置在处理泥浆等一些粘稠液体时，由于颗粒浓度过大或液体黏度过高，工作中经常发生旋流器底流管堵塞现象，导致生产不能进行，而且底流管发生堵塞时，溢流口将出现粒径较大的固相颗粒以及溢流浓度过高等现象，降低了旋流器的分离效率。

为了采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，需要提供一种能够降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源的分离过滤装置。

发明内容

本发明根据现有固液两相流颗粒分离技术的不足提供一种旋向相反的多级旋流分离和过滤装置及使用方法，该过滤装置依据液体在圆柱体内做圆周运动产生旋流和离心力的原理对颗粒进行分离并采用特殊的过滤结构进行过滤，整个装置操作简便、经济性强、社会效益好、使用寿命长，并能快速有效的从固液中分离处固体颗粒，且分离效果好。