适用于放射性油水混合液的浮油分离装置设计.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 23 日 作者简介:苏志勇(1985),男,汉族,河北衡水人,高级工程师,中国核动力研究设计院。-6-适用于放射性油水混合液的浮油分离装置设计 苏志勇 苏志伟 路迎新 陈浩森 张义科 中国核动力研究设计院,四川 乐山 614200 摘要:摘要:针对工程中少量放射性含油废液处理问题,设计了一套针对放射性集水池中的油水混合液浮油分离的装置。本设计主要基于油水密度差原理,依靠多层稳流板、挡流板、导流管等结构进行缓冲稳流,同时采用通过在挡板上设置的不同孔径挡板的结构设计,最大限度的减小了油水混合液在分离装置中的液体流动,创造了重力法油水重
2、力分离所需的油水混合液相对静止的基本条件,实现油水初步分离的目的。该设计采用纯机械结构,有效解决了高放射性环境下的稳定性要求;采用小型化、可移动式结构,有效解决了集水池空间狭小的可达性及便携式性要求;采用放射性物质“零”外溢的全封闭性结构设计,有效解决了防止放射性废液泄漏到外部环境中的要求;采用独立法兰连接的结构,有效解决了对原系统“零”损伤的设备安全性的要求。关键词:关键词:放射性废液;油水分离;密度差;纯机械 中图分类号:中图分类号:TG5 1 研究背景 随着现代工业的快速发展,含油污水的来源也越来越广泛,对生态环境和人类健康造成了一定的危害。现阶段石油化工行业对含油污水的处理主要是根据实
3、际需求选择不同的油水分离方法,如重力分离法。重力分离法是一种最简单、最常用的油水分离方法,由于油水两相之间具有不相容性且两相的密度存在一定差值,所以在静止或流动过程中,密度小的油相会上浮、密度大的水相则下沉,从而达到了油水两相分离的目的。重力分离法因具有成本低、操作简单、无二次污染以及除油效果稳定等优点,所以是目前工业上最常用的油水分离方法。这种分离方法通常在油水分离池中进行1。核工业产生的大量放射性废水对人类和生态环境构成潜在危害,需要及时的减容和深度净化处理。目前已经开发了各种化学、物理、生物和组合的方法,用于放射性废水的净化处理;如沉淀、离子交换、蒸发浓缩、生物处理、膜分离法等。膜蒸馏技
4、术是以疏水性微孔薄膜为界限,膜两侧水蒸气分压差为驱动力的一种膜分离过程。传统膜蒸馏根据透过疏水膜后水蒸气冷凝方式不同可分为,直接接触式膜蒸馏(DCMD)、气隙式膜蒸馏(AGMD)、真空式膜蒸馏(VMD)、气扫式膜蒸馏(SGMD)。无论何种处理方式,必须对放射性废液进行油水分离,否则会极大降低放射性废水处理设备的寿命2。集水池为理论上核岛最低点,其主要功能是收集核岛放射性废液,集水池底部设有废水泵,定期将放射性废水输送至废物处理系统。工程实践反馈,在核岛相关机械及系统的调试、运行、检修等过程产生漏油、渗油或人为释放污油问题,该油污流动并汇集到集水池中,最终在集水池产生含有 1%-5%体积的废油的
5、油水混合物。根据废物处理系统的处理废水工艺及技术要求,待处理废水中若含有浮油,不仅易于损坏或堵塞废水处理系统的设备或管道,还严重影响废水处理的质量及效果3-6。针对以上技术背景,目前主要采用人工深入到放射性环境的集水池中,借助吸油纸等吸油物质进行人工吸附浮油,待含油量满足要求后再排放到放射性废水系统中。该方式不仅增加工作人员受照射水平,还存在工业安全隐患、除油不彻底、不间断人工处理、产生新的放射性废物等缺点。结合工程特点,该油水混合物处理存在以下特殊性:工作介质(油水混合物)具有放射性;不得对现有设备及管道进行改造;工作空间狭小,工作环境恶劣;产生的油水混合物总量较小但连续产生;油水混合物的油
6、的比例较小;集水池的面积较大且形状不规则。目前市场上的油水分离技术主要针对油水混合液体积较多、工作空间大及非放射性环境等使用条件下7。因此,需要设计一种针对放射性环境下的油水混中国科技期刊数据库 工业 A-7-合液浮油分离装置,以解决上述核岛产生的油水混合液初效分离的问题。2 结构设计 2.1 结构组成简介 本油水分离装置原理采用成熟的重力分离原理基础,根据重力分离法的基本原理,依据油水密度不同的特点,设计了一套纯机械式的油水分离装置,该装置主要应用于小量的油水混合物初级油水分离。该装置采用纯机械式结构,整套油水分离装置充分考虑放射性环境下考虑设备的整套性问题(避免零部件脱落,造成放射性环境下
7、的小零部件的打捞),整套油水分离装置整套采用焊接固定的方式,与泵接口采用传统的法兰螺栓连接,在保证快速拆装的基础上,尽量避免了小零部件的脱落,极大降低了放射性环境中的异物引入。该油水混合液浮油分离装置结构设计主要采用逐级递减的挡板结构,侧板安装有一定倾斜角度的导水管,挡板背面安装有一定倾斜角度的导油槽。该油水分离装置主要包括以下结构(如图 1 所示):过滤器入水管(1)、连接法兰(2)、稳流板(3)、污油导流管(4)、挡流板 A(5)、挡流板 B(6)、挡流板 C(7)、溢流口(8)、过滤器外壳(9)、清水导流管(10)、调节支脚(11)。图 1 油水分离装置结构图 该油水分离装置充分利用油水
8、两相之间具有不相容性且两相的密度存在一定差值,在静止或缓慢流动过程中,密度小的油相会上浮、密度大的水相则下沉,从而达到了油水两相分离的目的的原理。设置了第一道挡板,该挡板可以将相对快速流入的油水混合物进行缓冲挡流,实现混合液的相对缓慢地流动;设置的第二道挡板高度略低于第一道挡板,最大限制的实现上层浮油的流出,同时部分水被第二道挡板挡住,从下管道流出;后端挡板同样的原理及实施方式。2.2 连接方式 考虑到放射性金属去污及降低流动阻力等因素,该装置整体采用不锈钢材质。不锈钢材质具有良好的耐腐蚀性及底流阻性,不会引入新的物质进入油水混合物中。过滤器外壳的一端安装有过滤器入水管,入水管与过滤器外壳焊接
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