水力旋流分离器工艺流程及参数的选择

水力旋流分离器内部结构水力旋流分离器是一种常用的固液分离设备，主要用于将悬浮在水中的固体颗粒分离出来。

其内部结构包括进料管道、旋流室、出料管道和废渣排出口。

进料管道是将待处理的水流引入旋流分离器的通道。

通过进料管道，水流进入旋流室。

进料管道通常位于旋流分离器的中心位置，以确保水流能够均匀地进入旋流室。

接下来，旋流室是水力旋流分离器的核心部件。

旋流室内部有一个圆锥形的结构，使水流在旋流室内形成旋涡流动。

当水流进入旋流室后，由于旋转的力量，固体颗粒被甩到旋流室的内壁上，形成一个固体颗粒的集中区域，而水则在旋流室的中心部分继续往下流动。

旋流室的底部是出料管道，用于排出经过分离的清水。

清水从旋流室的底部流出，经过处理后可以再次利用。

出料管道通常位于旋流室的底部，以便将清水顺利排出。

废渣排出口是用于排出旋流分离器中集中的固体颗粒。

固体颗粒在旋流室内积累到一定程度后，通过废渣排出口排出。

废渣排出口通常位于旋流室的顶部，以便固体颗粒能够顺利地排出。

水力旋流分离器的工作原理是利用旋流室内的旋涡流动将固体颗粒与水分离。

当水流进入旋流室后，由于旋转的力量，固体颗粒被甩到旋流室的内壁上，形成一个固体颗粒的集中区域，而水则在旋流室的中心部分继续往下流动。

这种旋涡流动的作用下，固体颗粒逐渐沉积到旋流室的底部，并通过废渣排出口排出。

而相对较清的水则从旋流室的底部经出料管道排出，完成固液分离的过程。

水力旋流分离器具有结构简单、操作方便、处理能力大的优点，广泛应用于水处理、石油化工、环保等领域。

其内部结构设计合理，能够有效地实现固液分离，提高水的质量，减少固体废物的排放。

同时，水力旋流分离器还可以根据处理水流的不同需求进行调整，以达到更好的分离效果。

水力旋流分离器的内部结构包括进料管道、旋流室、出料管道和废渣排出口。

通过合理的设计和运行原理，水力旋流分离器能够有效地将固体颗粒与水分离，提高水的质量，减少固体废物的排放，具有广泛的应用前景。

水力旋流器的选择与计算一、水力旋流器的选择水力旋流器（以下简称旋流器）广泛用于分级、脱泥、脱水等作业。

其主要优点是结构简单、本身无运动部件、占地面积小；在分级粒度较细的情况下，分级效率较螺旋分级机高。

其主要缺点是给矿需泵扬送，电耗较高；操作比螺旋分级机复杂。

旋流器适宜分级粒度范围一般为0.3~0.01mm。

旋流器的规格取决于需要处理的矿量和溢流粒度要求。

当需要处理的矿量大、溢流粒度粗时，选择大规格旋流器；反之宜选用小规格旋流器。

在处理矿量大又要求溢流粒度细时，可采用小规格旋流器组。

旋流器的结构参数和操作参数对溢流粒度及分级效果有较大影响，选用时应认真考虑。

旋流器的主要结构参数与旋流器直径D的关系，一般范围：给矿口当量直径d f=(0.15~0.25)D，溢流管直径d o=(0.2~0.4)D，沉砂口直径d u=(0.06~0.20)D，锥角a≤20°。

进口压力是旋流器的主要参数之一，通常为49~157kPa （0.5kgf/cm2~1.6kgf/cm2)。

进口压力与溢流粒度的一般关系见表1。

表1 进口压力溢流粒度一般关系表二、水力旋流器计算水力旋流器的计算多采用如下两种方法。

A 原苏联波瓦罗夫(JIoBapoB)计算法。

主要步骤和计算公式如下：(1)选择旋器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数。

体积处理量按下式计算式中q V——按给矿体积计的处理量，m3/h;K a——水力旋流器锥角修正系数；当a=10°时，K a=1.15；当a=20°时，K a=1.0;K D——水力旋流器直径修正系数；d f——给矿口当量直径，cmb、h——分别为给矿口宽度和高度，cm;p o——旋流器给矿口工作压力，MPa;d o——溢流管直径，cm;D——旋流器筒体直径，cm.(2)按样体给出的范围确定沉砂口直径，并验算其单位截面积负荷(按固体量计)，使其在0.5~2.5t/(cm2·h)范围内。

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald70近年来，随着油田的持续开发，我国大部分油田已进入高含水开发期，采出液综合含水量已达到或超过90%，随之带来的首要问题便是进行油水分离。

水力旋流器作为一种分离非均匀相混合物的分级分离设备，由于结构简单、设备紧凑、占地面积小和设备成本低等优点，在石油行业中备受关注。

本文基于R N G K -ε模型、A N S Y S 软件及计算流体力学理论，模拟出水力旋流器内部流体的流动状态，进而分析得出水力旋流器个影响因素适用范围，为实际操作提供了依据。

1 水力旋流器分离效率影响因素分析作为旋流器性能的重要标志，分离效率直接反映旋流器的分离效果，其受到结构参数、操作参数及物性参数的影响[1]。

本文通过大量的模拟分析，从操作参数方面对影响水力旋流器分离效率的因素进行阐述。

1.1 建模及求解该文采用最佳分离模型R iet e m a的结构模型进行建模[2]，参数为：D i =20m m ，D u =16m m ，D 1=150m m ，D =75m m ，D d =37.5m m ，L 1=150m m ，L 4=1500m m ，α=20°，θ=1.4°。

利用R N G K -ε模型和A N S Y S 软件为旋流器建模。

利用A N S Y S 求解模块（S O L U T IO N ）进行求解，得出结果可知溢流管入口附近区域的油相浓度高，其他区域的油相浓度相对较低，说明分离模型R ie t e m a 的分离效果越好。

由此结果亦可知，溢流管入口附近区域的油相浓度越高，其他区域的油相浓度越低，旋流器的分离效果越好。

1.2 影响旋流器分离效率因素分析具体分析影响水力旋流器分离效率的某一因素是很难实现的，因此在确定其他因素固定的情况下，来分析某个因素的影响大小，通过此方法来逐个分析各因素的影响。

水力旋流器使用规程第一章设备主要结构1、溢流弯头2、气动阀3、压力表4、进料分配器 5、溢流箱6、旋流器7、底流箱8、护栏9、扶梯图旋流器总图第二章技术参数第一节物料性质作参数一次分级二次分级物料名称铁矿石铁矿石矿石密度（t/m3） 2.60 3.98 矿浆密度（t/m3） 1.51 1.67 矿浆浓度（%）55 53.54 溢流质量浓度（%）33-35 30-35 沉砂质量浓度（%）75-80 70-75 给矿粒度（-200目%）28 70 溢流粒度（-200目%）60 90 第二节设备参数一次分级二次分级设备名称规格型号φ610×6旋流器φ350×8旋流器组组设备台数（组）8 8旋流器锥角(度) 20分级效率（%）＞45给矿粒度（-200目%）28 70 给料压力（Mpa）0.05-0.008 0.12-0.15 分离粒度（um）185 94处理能力（m3/h/组）1500 650第三节空压机技术参数名称单位参数容积流量M3/min 0.38排气压力Mpa 1.0主机转数r/min 80主机功率KW 4.0排气温度℃200第三章岗位职责及交接班第一节职责一、班组长职责1、带头执行各项规章制度，并监督安全技术操作规程和设备使用、维护、检修规程的贯彻落实；2、有效识别本岗位危险有害因素,并采取可靠控制危险有害因素的对策措施;3、掌握一般性的生产安全事故应急救援和紧急救护常识,提出职业安全、卫生方面的建议。

4、带领岗位人员正确使用和维护设备，在确保安全的前提下保质保量完成各项生产任务。

5、定期召开安全、生产、设备、质量、经济性分析会。

做好机台评比。

6、在检修前协助提出检修项目，配合检修，参与验收。

对检修质量有监督、拒绝验收和提出考核的权利和义务。

7、督促、检查、指导岗位人员的安全生产及设备操作、点检、维护等规范作业，抓好设备隐患的检查和整改，经常掌握设备状况，严格执行（故障）事故管理制度，做好（故障）事故的预知预防工作。

水力旋流器工作原理1.旋流作用原理：水力旋流器内部包含了一个圆筒形的旋流腔和一个旋流进口。

当水通过旋流进口进入旋流腔时，强烈的旋流力使水形成一个旋转的涡流，同时也使悬浮在水中的固体颗粒产生向外的离心力。

由于固体颗粒的质量较大，离心力使得它们向腔壁靠拢，并形成一个向下的旋转下沉流。

而水由于控制了旋流出口的大小，使得其在离心力作用下形成一个旋流上升流，并由旋流出口排出旋流器。

2.分离效果原理：在旋流过程中，由于离心力的作用，具有不同密度的固体颗粒和水会在旋流器内产生分离。

根据物理学原理，不同密度的颗粒在离心力的作用下会分别向腔壁靠拢或向中心部分聚集，从而实现固液分离。

当水通过旋流进口进入旋流器后，旋流器内形成一个高速旋转的旋流区。

由于固体颗粒的质量较大，离心力使得它们向腔壁靠拢并下沉，形成了一个密度较大的底部沉渣。

而相对较轻的水则在旋流区的中心部分上升，形成了一个密度较小的上升流，经过旋流出口排出旋流器。

在旋流器内，固体颗粒与水之间的分离过程也受到一些影响因素的影响，包括颗粒尺寸、密度差异、旋流器的设计参数等。

一般来说，较大的颗粒和密度差异大的颗粒更容易被分离出来。

此外，旋流器的结构参数，如旋流腔直径、进出口尺寸等，也会影响到旋流器的分离效果。

因此，在设计旋流器时需要对具体的固体-液体体系进行实验和计算，以获得最佳的分离效果。

总之，水力旋流器通过旋流的作用，利用固体颗粒和水之间的密度差异，在旋流器内实现了固液分离的过程。

它广泛应用于颗粒物的分离和净化，例如处理废水、清洁石油井水等工业和环境领域。

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在开始分离机加旋流器工艺流程之前，需要进行充分的准备。

3.4水力旋流器分级原理水力旋流器最早在20世纪30年代末在荷兰出现。

水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，并也用于浓缩、脱水以致选别。

它的构造很简单，如图3-16(a)、(b)所示。

主要是由一个空心圆柱体1和圆锥2连接而成。

圆柱体的直径代表旋流器的规格，它的尺寸变化范围很大，由50 mm到1000 non，通常为125~500 oun。

在圆柱体中心插入一个溢流管5，沿切线方向接有给矿管3，在圆锥体下部留有沉砂口4。

矿浆在压力作用下，沿给矿管给入旋流器内，随即在圆筒臃器壁限制下作回转运动。

粗颗粒因惯性离心力大而被抛向器壁，并逐渐向下流动由底部排出攻为沉砂。

细颗粒向器壁移动舶速度较小，被朝向中心流动的液体带动由中心溢流管排出，成为溢流。

水力旋流器是一种高效率的分级、脱泥设备，由于它的构造简单，便于制造，处理量大，在国内外已广泛使用。

它的主要缺点是消耗动力较大，且在高压给矿时磨损严重。

采用新的耐磨材料，如硬质合金、碳化硅等制作沉砂口和给矿口的耐磨件，可部分地解决这一问题。

此外，当用于闭路磨矿的分级时，因其容积小，对矿量波动没有缓冲能力，不如机械分级机工作稳定。

3.4.2水力旋流器分级原理为明了矿物颗粒在旋流器内的分离过程，有必要先说明液流的运动特性。

矿浆给入旋流器后呈螺旋线状，一面回转一面向中心推移，最后由上下两端排出，如图3-17所示。

矿浆的这种流动属于空间运动体系，为此要查明液流的速度分布，须将旋流器内任一点的速度分解为三个互相垂直的方向，即切线方向、径向方向和平行于轴线的方向。

盖勒萨尔(D.F.Kel阻Ⅱ，1952年)曾以内径76 nun的透明水力旋流器，用光学方法观测加入水中的铝粉运动速度，在给水量约为50 L/min条件下，得到了下述三个方向速度的变化规律。

3.4.2.1切向速度分布及旋流器内压强变化3.4.2.2径向速度分布及颗粒粒度沿径向排列3.4.2.3轴向速度u.的分布及对分级粒度的影响液体进入旋流器的初期沿轴向的运动方向基本是向下的，但由于下面的流动断面愈来愈小，内层矿浆即转而向上流动。

3.4水力旋流器分级原理水力旋流器最早在20世纪30年代末在荷兰出现。

水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，并也用于浓缩、脱水以致选别。

它的构造很简单，如图3-16(a)、(b)所示。

主要是由一个空心圆柱体1和圆锥2连接而成。

圆柱体的直径代表旋流器的规格，它的尺寸变化范围很大，由50 mm到1000 non，通常为125~500 oun。

在圆柱体中心插入一个溢流管5，沿切线方向接有给矿管3，在圆锥体下部留有沉砂口4。

矿浆在压力作用下，沿给矿管给入旋流器内，随即在圆筒臃器壁限制下作回转运动。

粗颗粒因惯性离心力大而被抛向器壁，并逐渐向下流动由底部排出攻为沉砂。

细颗粒向器壁移动舶速度较小，被朝向中心流动的液体带动由中心溢流管排出，成为溢流。

水力旋流器是一种高效率的分级、脱泥设备，由于它的构造简单，便于制造，处理量大，在国内外已广泛使用。

它的主要缺点是消耗动力较大，且在高压给矿时磨损严重。

采用新的耐磨材料，如硬质合金、碳化硅等制作沉砂口和给矿口的耐磨件，可部分地解决这一问题。

此外，当用于闭路磨矿的分级时，因其容积小，对矿量波动没有缓冲能力，不如机械分级机工作稳定。

3.4.2水力旋流器分级原理为明了矿物颗粒在旋流器内的分离过程，有必要先说明液流的运动特性。

矿浆给入旋流器后呈螺旋线状，一面回转一面向中心推移，最后由上下两端排出，如图3-17所示。

矿浆的这种流动属于空间运动体系，为此要查明液流的速度分布，须将旋流器内任一点的速度分解为三个互相垂直的方向，即切线方向、径向方向和平行于轴线的方向。

盖勒萨尔(D.F.Kel阻Ⅱ，1952年)曾以内径76 nun的透明水力旋流器，用光学方法观测加入水中的铝粉运动速度，在给水量约为50 L/min条件下，得到了下述三个方向速度的变化规律。

3.4.2.1切向速度分布及旋流器内压强变化3.4.2.2径向速度分布及颗粒粒度沿径向排列3.4.2.3轴向速度u.的分布及对分级粒度的影响液体进入旋流器的初期沿轴向的运动方向基本是向下的，但由于下面的流动断面愈来愈小，内层矿浆即转而向上流动。

水力旋流器选型参数和考虑因素水力旋流器在工业生产中有着很广泛的应用,如在磨矿领域就会使用水力旋流器来实现矿石的分级分离。

水力旋流器的选型需要综合考虑多项参数,以下就针对闭路磨矿来说明水力旋流器选型时需要提供的具体参数。

1、水力旋流器的工艺参数水流旋流器在用于闭路磨矿时,要提供的工艺参数包括,旋流器所需处理浆液的浓度、粘度、固体比重、液体比重、固体含量、固体颗粒密度、进口浆料的固体颗粒粒度分布,旋流器单位时间内的固料处理量、给矿率、浆料通过量、磨矿所需粒度及浆料的酸碱度等。

2、水力旋流器的底流溢流要求参数旋流器的底流和溢流要求参数,是指和底流溢流有关的流量、浓度和粒度等,包括旋流器的溢流密度或者含固体量、底流密度或者含固体量、循环负荷、过程控制约束等。

3、水力旋流器的其他参考因素水力旋流器的设计过程中,旋流器制造企业还需了解使用单位的磨矿目的及后续的流程工序,以便能更好的保证后续流程中有用矿物更好的回收。

水力旋流器的设计还受闭路磨矿所使用的球磨机影响,如球磨机和棒磨机的进料率持续、循环负荷恒定,旋流器的矿浆提供量也恒定,自磨机则相反,进料率和循环负荷都可变,所以矿浆给料也可变。

4、水力旋流器的设计变量旋流器的设计变量一般包括旋流器的直径、进口直径、溢流口直径和溢流口高度等。

旋流器的设计变量会决定旋流器的实际使用效果,它是由旋流器的制造企业根据使用企业提供的工艺参数及其他条件来确定的。

5、水力旋流器的安装方式水流旋流器常用的安装方式有垂直安装和倾斜安装。

水力旋流器的垂直安装适用于给料波动较大、循环负载变化较大的工作条件,但对沉沙嘴的磨损严重。

水力旋流器选择倾斜安装,则更适合可变循环负荷的恒定底流提供,能降低沉沙嘴磨损,但在高浓度回路上表现较差。

随着电力工业的发展,燃煤电厂所排放的二氧化硫对环境的污染日趋严重。

而二氧化硫减排的最有效措施就是烟气脱硫。

燃烧后脱硫是广泛采用的脱硫技术,又称为烟气脱硫(FGD)。