专利名称：过滤器的水力动态反冲洗装置及反冲洗方法
技术领域：
本发明涉及含油污水高效压力过滤设备，具体的是石英砂过滤器的反冲洗装置和反冲洗方法。
背景技术：
石英砂过滤器是以疏油石英砂为过滤介质来去除含油污水中油和悬浮物的装置。因其具有滤层成床密实、截污能力强、过滤精度高和容易水反冲洗等优点，自上世纪60年代起被油田广泛应用。过滤器内石英砂滤料层经过一段时间运行后，颗粒间的空隙及其表面被油和悬浮物所饱和，为恢复其过滤性能，需要定期对石英砂滤料进行反冲洗再生。由于石英砂颗粒表面截留油量不同，导致表层“石英砂颗粒-油”复合体的密度差异较大，相对来说滤层表层截留油量大，复合体密度小，反冲洗时表层石英砂膨胀度高。因此油田应用的传统石英砂过滤器顶部设置了筛筐，以阻截反冲洗时膨胀度过大的石英砂滤料颗粒随反冲洗水流失。然而截留于筛筐表面的石英砂颗粒会包堵筛筐，使其过流面积减小，反冲洗强度降低、反冲洗憋压，导致过滤器内石英砂滤料得不到有效清洗，过滤器对悬浮物和油去除率降低，因而极大影响油田回注水的品质。因此传统的反冲洗方法仅单纯依靠反冲洗水流的剪切力和颗粒间碰撞摩擦力使油与石英砂颗粒剥离，会造成滤床膨胀度不均一、表层石英砂颗粒膨胀率相对较大、堵塞顶部筛筐和滤料再生效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种过滤器的反冲洗装置，该装置可在反冲洗时对过滤器内石英砂滤料进行有效清洗，避免堵塞、憋压现象的发生；本发明的另一目的是提供使用该反冲洗装置的过滤器的反冲洗 方法。为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是过滤器的水力动态反冲洗装置，包括筒体、复合水力转轮及螺带式刮洗搅拌装置，所述筒体的侧壁设置过滤器的反冲洗出水口，筒体的上盖板中心通过轴承固定连接转轴，筒体的下端口焊接固定法兰盲板，筒体通过该法兰盲板与过滤器的上端口法兰连接；法兰盲板的中心设置中心孔，中心孔的周围还设有与中心孔等距的若干圆孔，这些圆孔沿周向均布；法兰盲板的下端面上焊接与中心孔同轴的主筛管及与圆孔同轴的分筛管，主筛管的下端口固定轴承机构，转轴与该轴承机构配合，主筛管的外面设置螺带式刮洗搅拌装置，螺带式刮洗搅拌装置包括盘绕在主筛管外的螺带，螺带的下端固定在转轴上，螺带的内侧螺旋边与主筛管的外壁接触；在法兰盲板的上端面焊接锥状筒，锥状筒的上口焊接柱状筒，转轴与柱状筒同心，转轴键连接有复合水力转轮，复合水力转轮位于柱状筒内。所述复合水力转轮，由第一水力转轮与第二水力转轮串联组成，第一水力转轮的轮毂外壁上沿周向均匀固定数量为6 10个、攻角为α的翼型叶片，第二水力转轮的轮毂外壁上沿周向均匀固定数量为Γ8个、攻角为β的翼型叶片，其中攻角α-β=10° ^30°。优选主筛管外面盘绕的螺带为两条，这两条螺带的螺旋方向相反；为了确保螺带转动的平稳度，在螺带的侧面固定加强筋。使用上述水力动态反冲洗装置的过滤器的反冲洗方法是
1、反冲洗水由下向上流经柱状筒时，复合水力转轮旋转，然后通过转轴带动螺带式搅拌刮洗装置旋转；
2、螺带式搅拌刮洗装置旋转时，螺带内侧边对主筛管外壁进行刮擦，清除主筛管外壁粘附的滤料颗粒；同时对反冲洗水进行搅拌混合，使反冲洗水对分筛管外壁进行水力清洗，清除分筛管外壁粘附的滤料颗粒；另外，搅拌混合作用使结块的滤料颗粒破碎，使油和滤料进一步分离，分离后的油污随反冲洗水经主筛管及分筛管排出过滤器。本发明的有益效果
1)复合水力转轮有效回收反冲洗水剩余机械能，带动螺带刮洗搅拌装置旋转，对反冲洗油水混合液进行强力搅拌，对筛管进行水力清洗作用，有效防止筛管的堵塞，并有效减少过滤器的死角；
2)螺带刮洗搅拌装置中螺带内侧边不断地刮洗主筛管表面，有效防止油和石英砂颗粒堵塞主筛管缝隙；
3)水力动态反冲洗装置的排液口位于罐体的最高点，有利于排除罐顶浮油。
图1是带有本发明水力动态反冲洗装置的过滤器的结构示意图。图2是本发明装置中的法兰盲板的结构示意图。图3是图2中的A-A视图。图4是螺带式刮洗搅拌装置的结构示意图。图5是复合水力转轮的结构示意图。图6是第一水力转轮沿轮毂周向展开示意图。
具体实施例方式下面结合附图及具体的实施例对本发明作进一步的说明
如图1所示过滤器的水力动态反冲洗装置，包括筒体4-0、复合水力转轮4-5及螺带式刮洗搅拌装置4-9，所述筒体4-0的侧壁设置过滤器的反冲洗出水口 3，筒体4-0的上盖板4-1中心通过轴承4-2固定连接转轴4-3，筒体4-0的下端口焊接固定法兰盲板4_7，筒体4-0通过该法兰盲板4-7与过滤器的上端口 2法兰连接；如图2所示法兰盲板4-7的中心设置中心孔4-7-1，中心孔4-7-1的周围还设有与中心孔等距的若干圆孔4-7-2，这些圆孔4-7-2沿周向均布；如图3所示法兰盲板4-7的下端面上焊接与中心孔4-7-1同轴的主筛管4-8及与圆孔4-7-2同轴的分筛管4-10 ;主筛管4_8的下端口固定轴承机构4_11，转轴
4-3与该轴承机构4-11配合，主筛管4-8的外面设置螺带式刮洗搅拌装置4-9，如图4所示所述螺带式刮洗搅拌装置4-9，包括盘绕在主筛管4-8外的螺带4-9-1，优选螺带4-9-1为两条，这两条螺带4-9-1的螺旋方向相反，为了确保螺带4-9-1转动的平稳度，在螺带4-9-1的侧面固定加强筋4-9-2，螺带4-9-1的下端固定在转轴4-3上，螺带4_9_1的内侧螺旋边与主筛管4-8的外壁接触；在法兰盲板4-7的上端面焊接锥状筒4-6，锥状筒4-6的上口焊接柱状筒4-4，转轴4-3与柱状筒4-4同心，转轴4-3键连接有复合水力转轮4_5，复合水力转轮4-5位于柱状筒4-4内。由图5结合图6所示所述复合水力转轮4-5，由第一水力转轮4-5-1与第二水力转轮4-5-2串联组成，第一水力转轮4-5-1的轮毂4-5-3外壁上沿周向均匀固定数量为6^10个、攻角为α的翼型叶片4-5-4，第二水力转轮4_5_2的轮毂4_5_3外壁上沿周向均匀固定数量为4 8个、攻角为β的翼型叶片4-5-4，其中攻角α-β=10° ^30°。安装本发明反冲洗装置的过滤器的具体工作原理是
反冲洗水经配水系统5进入罐体I内并被均匀分配至整个截面，石英砂滤料在反向高速水流的作用下膨胀起来，在水流剪切力和石英砂颗粒摩擦力的作用下，大部分包裹在滤料表面的油剥落下来并随水流向上流动，形成反冲洗油水混合液。部分油和石英砂颗粒未剥离的，其增体密度相对较小，也会随水流向上悬浮起来，这样反冲洗油水混合液中会夹杂着表面包裹油的石英砂颗粒。反冲洗油水混合液经上部主筛管和分筛管收集，混合液中夹杂的石英砂颗粒被筛管截留在其表面并不断增多，使筛管过水面积减小。反冲洗油水混合液进入柱状筒4-4对复合水力转轮4-5作功后，经柱状筒4-4上缘溢流后经出水口 3流至罐体I外。同时复合水力转轮4-5吸收反冲洗油水混合液剩余的能量产生径向推力，带动螺带式搅拌刮洗装置4-9不断地旋转，螺带4-9-1内侧对主筛管4-8产生刮洗作用，避免主筛管4-8外表面截留的石英砂停留，防止石英砂颗粒堵塞主筛管4-8，此外螺带4-9-1形成的搅拌混合作用，对分筛管4-10不断地进行水力清洗，防止石英砂颗粒堵塞分筛管4-10，保持主筛管4-8和分筛管4-10的过流面积不变，有效避免了筛管的堵塞，防止反冲洗憋压现象的发生。同时搅拌混合作用也有利于结块的滤料颗粒破碎，实现油污和滤料的有效分离。通过水力动态反冲 洗装置的设计，形成了一种无动力输入的新的过滤器反冲洗方法的形成。
权利要求
1.过滤器的水力动态反冲洗装置，包括筒体、复合水力转轮及螺带式刮洗搅拌装置，其特征在于所述筒体的侧壁设置过滤器的反冲洗液出水口，筒体的上盖板中心通过轴承固定连接转轴，筒体的下端口焊接固定法兰盲板，筒体通过该法兰盲板与过滤器的上端口法兰连接；法兰盲板的中心设置中心孔，中心孔的周围还设有与中心孔等距的若干圆孔，上述圆孔沿周向均布；法兰盲板的下端面上焊接与中心孔同心的主筛管及与圆孔同心的分筛管，主筛管的下端口固定轴承机构，转轴与该轴承机构配合，主筛管的外面设置螺带式刮洗搅拌装置，该螺带式刮洗搅拌装置，包括盘绕在主筛管外的螺带，螺带的下端固定在转轴上，螺带的内侧螺旋边与主筛管的外壁接触；在法兰盲板的上端面焊接锥状筒，锥状筒的上口焊接柱状筒，转轴与柱状筒同心，转轴键连接有复合水力转轮，复合水力转轮位于柱状筒内。
2.根据权利要求1所述的过滤器的水力动态反冲洗装置，其特征在于所述复合水力转轮，由第一水力转轮与第二水力转轮串联组成，第一水力转轮的轮毂外壁上沿周向均匀固定数量为6 10个、攻角为α的翼型叶片，第二水力转轮的轮毂外壁上沿周向均匀固定数量为4、个、攻角为β的翼型叶片，其中攻角α-β=10° ^30°。
3.根据权利要求1及2所述的过滤器的水力动态反冲洗装置，其特征在于所述主筛管外面盘绕的螺带为两条，这两条螺带的螺旋方向相反。
4.根据权利要求3所述的过滤器的水力动态反冲洗装置，其特征在于在螺带的外侧固定加强筋。
5.使用权利要求1所述的水力动态反冲洗装置的过滤器的反冲洗方法是 (1)、反冲洗水由下向上流经柱状筒时，复合水力转轮旋转，然后通过转轴带动螺带式搅拌刮洗装置旋转； (2)、螺带式搅拌刮洗装置旋转时，螺带内侧边对主筛管外壁进行刮擦，清除主筛管外壁粘附的滤料颗粒；同时对反冲洗水进行搅拌混合，使反冲洗水对分筛管外壁进行水力清洗，清除分筛管外壁粘附的滤料颗粒；另外，搅拌混合作用使结块的滤料颗粒破碎，使油和滤料进一步分离，分离后的油污随反冲洗水经主筛管及分筛管排出过滤器。
全文摘要
本发明涉及一种过滤器的水力动态反冲洗装置，解决了过滤器反冲洗时筛网易堵塞、憋压导致滤料得不到有效清洗的问题。包括筒体、主筛管、分筛管、复合水力转轮及螺带式刮洗搅拌装置，复合水力转轮有效回收反冲洗水剩余机械能，带动螺带刮洗搅拌装置旋转，对反冲洗油水混合液进行强力搅拌，并对主筛管及分筛管进行水力清洗作用，有效防止筛管的堵塞及反冲洗憋压现象的发生。
文档编号B01D24/10GK103055556SQ20121058325
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王松, 于忠臣, 申家年, 李芳 , 孙冰, 周宪军 申请人:东北石油大学