流砂过滤器设计说明书样本.docx

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流砂过滤器设计说明书样本

流砂过滤器设计阐明书

已知条件：

来水流量Q=1m3/h，来水含油≤100mg/L,含悬浮物≤100mg/L,解决后出水具有≤20mg/L，含悬浮物≤20mg/L[1]。

1.1滤料粒径

滤料粒径对持续式砂滤器解决效果有重要影响，持续式砂滤器普通采用单一粒径石英砂滤料。

依照有关文献[2]，解决含油废水及具有易粘结物质原水时，普通使用有效直径为1.2mm、均质系数为1.4均质石英砂。

1.2滤层高度

砂层过低会导致某些微絮体及与滤料结合力较弱物质不能被砂层截留，随出水流出；砂层过高易形成沙锥，堵住洗沙器出砂口，反映器内砂冲洗不完全，后期出水SS浓度偏高。

为达到有效过滤高度，滤床厚度可取0.8-1.4m。

[1]本设计选取0.8m。

1.3滤速

依照有关文献[2][3]，建议内循环持续式砂滤器过滤速度不大于12m/h。

本设计选取滤速ν=8m/h。

1.4砂循环速率

指石英砂滤料在过滤器内单位时间下移距离，单位是mm/min。

这对于滤层清洁及稳定工作至关重要。

有关研究表白[4]，砂循环速率在2-4mm/min时，过滤出水水质稳定。

1.5压缩空气气压、气量对出水水质影响

当压缩空气压力在0.3-0.5MPa时，保证提砂管内气水比为9-11时，砂滤器可以处在一种稳定运营状态，滤料得到有效清洗，反冲洗水量合理，解决出水水质较好[3]。

1.6反冲洗水量拟定[5]

有关研究结论，冲洗水量是提砂量1.5-2倍，滤料清洗效果较好。

为保证过滤效果及装置运营经济性，在满足对滤料有效清洗条件下，冲洗水流量应在过滤水量5%-10%。

依照有关研究数据标明，空气压力为0.3MPa时，空气量为0.48m3/h，提砂水量为0.052m3/h，，气水比为9.2；故此实验选取空气压力为0.3MPa，空气量为0.48m3/h，提砂水量为0058m3/h。

2.流砂过滤器设计计算书

2.1流砂过滤器选取

外循环式砂滤器简化了内部构造，增大了过滤面积，便于检查和维修，提砂管不易堵塞。

但耗费能量较大。

本设计采用内循环式砂滤器。

2.2内循环流砂过滤器主体尺寸计算

2.2.1砂滤器直径和截面积计算

ν=Q/A（2-1）

式中：

ν：

滤速，m/h，ν=8m/h；

Q：

设计流量，m3/h，Q=1m3/h;

A：

滤罐横截面积，m2。

则A=Q/ν=1/8=0.125m2

又A=0.785Ф2（2-2）

Ф2=A/0.785

Ф=0.399m

圆整后取Ф=0.4m

由以上计算得，设计流砂过滤器直径Ф=400mm。

2.2.2流砂过滤器高度计算

高度石油各某些高度值和来拟定，从构造上看，砂滤器由支腿、下封头、上封头和罐体这四某些构成[6]。

2.2.2.1下封头尺寸计算

依照《JB/T4746-钢制压力容器用封头》规定以及本砂滤器设计规定，选取折边锥形封头CHB，由砂滤器直径Ф=400mm可CHB型封头总高度为H1=250mm，容积V=0.0145m3。

依照有关文献[8]，砂滤器锥壳半顶角应不大于60。

，本设计选取锥壳半顶角α=45。

。

封头与罐体采用法兰螺栓连接方式，便于内部检修。

见下图2-1。

图2-1CHB折边锥形封头

2.2.2.2支腿高度计算

依照《JB/T4713-1992腿式支座》规定以及本砂滤器设计规定，得知砂滤器支腿最大支撑高度为800mm，本设计选取H2=500mm。

选取A型腿式支座，设立3个支腿，呈1200布置。

详细尺寸见图2-2。

支腿上端应与砂滤器罐体下封头斜边中间位置焊接。

图2-2A型腿式支座

2.2.2.3上封盖设计计算

为便于检维修及场地状况，上封头采用平板封盖，顶上有开孔，与罐体采用螺栓连接。

平板封头厚度要比罐体壁厚大某些，定为比壁厚大3mm。

砂滤器为压力容器，材料选取Q235A-F，其最小厚度δmin重要是考虑工艺规定和运送安装过程中刚度规定，依照《GB150-1998钢制压力容器》内压圆通压力容器计算壁厚公式：

（2-3）

式中：

P：

计算压力，MPa，P=0.6Mpa；

Ф：

圆筒直径，mm；

：

设计温度下圆筒材料需用压力，MPa，

=113MPa；

：

焊接接头系数，对热套圆筒取

=1.0；

δ：

圆筒计算厚度，mm。

=

依照有关文献规定，轻微腐蚀，腐蚀速率在0.05-0.13mm/a，腐蚀裕量≥1mm。

此处选取该砂滤器腐蚀裕量为C1=1mm。

则设计厚度δd=δ+C1=1.065+1=2.065mm

考虑材料负偏差后，取设计厚度δd=3mm。

由此可得，上封盖厚度H3=δd+3=6mm。

2.2.2.4砂滤器罐体高度计算

罐体高度由其内部各某些高度拟定。

砂滤器内部由空气提高泵、布水器、滤床、洗砂器、洗砂出水口、进水口、滤液出口等某些构成。

2.2.2.4.1导砂器

导砂器为圆锥构造，起到均匀布砂作用，底面与砂滤器罐体底部之间有着一定距离，该距离为200mm为宜。

结合砂滤器直径，定导砂器底面直径为Ф1=280mm。

构造见图2-3。

图2-3导砂器

导砂器高度

则此某些高度H4=h+200=280mm。

2.2.2.4.2滤床高度计算

滤料选取石英砂，滤料层为单层，石英砂粒径为0.5-1.2mm，依照有关文献，滤层高度普通是粒径700-900倍，故本设计选取滤床高度H5=800mm。

2.2.2.4.3洗砂器设计及计算

在滤床上面有滤料反洗膨胀层，该高度普通为滤料层1/2。

故此某些高度H6=400mm，此某些设有洗砂器和砂水分离器，砂水分离器位于洗砂器上方，上面与顶盖留出一某些距离，以保证顶部空气提砂管与滤后出水不互相影响，定为留出H7=50mm高度。

其中洗砂器高度H8=300mm，直径DN1=80，在洗砂器内部由交叉薄板焊接而成，材料选取不锈钢，薄板宽度为21mm，向下倾斜45。

。

见图2-4。

图2-4洗砂器

2.2.2.4.4砂水分离器（洗砂槽）设计及计算

洗砂槽直径DN2=200mm，高度H8=100mm，洗砂槽解决过废水通过一种反洗堰由反洗出水管流出，反洗堰为一种底面为边长L=60mm正方形长方体，解决水从洗砂槽通过高为60mm滤网流出反洗堰，然后从反洗出水管排出。

见图2-5。

图2-5砂水分离器

流砂过滤器高度：

H=H2+H3+H4+H5+H6+H7=500+6+280+800+400+50=2036mm

为了保护砂滤器正常运营，滤床高度应相对高出其设计高度，因此可以加高砂滤器罐体高度，最后拟定砂滤器总高度H=2200mm。

因此，设计内循环流砂过滤器直径Ф=400mm，高H=2200mm。

2.3进、出水管线、反洗出水管线及环空流道设计及计算

2.3.1进、出水管线及反洗出水管线设计

2.3.1.1进水管线

进水管线位于罐体侧面，距顶端280mm处，依照流量Q=1m3/h，查《给水排水设计手册第1册惯用资料》，选取进水管线尺寸为DN40。

并在管线适当位置安装流量计、压力表等。

2.3.1.2滤后出水管线

与进水管线尺寸相似都为DN40，位于进水管线上方150mm处，与过滤出水堰连接，出水堰高度设为100mm，半圆弧形构造，宽度为80mm。

2.3.1.3反洗出水管

选取反洗出水管尺寸为DN32，与罐顶相距216mm，与反洗出水堰连接，且与滤后出水管线相对布置。

2.3.2提砂管及环空流道设计

2.3.2.1提砂管设计

依照有关文献[12]，提高装置管径与过滤器直径之比在1:

18-1:

25之间时提砂效果最佳。

本设计过滤器直径Ф=400mm，因此提砂管直径D=16-22mm，此处选取D=20mm。

即提砂管直径D=20mm。

长度依照实际进行选取，本设计选为1744mm。

2.3.2.2进水环空流道设计

进水量布满在进水环空流道内，为了满足管道流量和流速设计。

应满足下式：

（2-4）

其中，提砂管直径D=20mm；进水管直径D进水=40mm。

则

圆整后取D1=50mm。

即进水换空流道直径为50mm，长度依照实际选为735mm。

2.4布水器设计计算

布水器是在一定工作面积上按照一定规律布置水量，常用布水器有喷头、穿孔管、旋转布水器。

本设计结合实际选取穿孔管布水器。

穿孔管布水器由干管、支管、布水孔构成[13]，其中支管呈十字形分布，以干管为中心放射状铺开，布水孔孔径等大并沿筒体径向孔距逐渐减小。

2.4.1干管

干管流量即为进水管流量Q=1m3/h。

2.4.2支管

单个支管流量：

q=Q/4=1/4=0.25m3/h=6.9×10-5m3/s（2-5）

支管直径选取dz=20mm

支管横截面积Sz=0.785dz2=0.000314m2（2-6）

支管流速v=q/Sz=0.22m/s（2-7）

2.4.3布水孔设计及计算

2.4.3.1布水孔有关计算

滤床横截面直径Ф=400mm。

布水器中间环管直径为50mm。

则过滤总面积S0：

（2-8）

开孔率β：

支管布水孔总面积与过滤总面积之比。

依照有关文献[14]，β普通在0.2%-0.28%或者0.2%-0.25%之间，本设计选用β=0.24%。

布水孔总面积Sb=β×S0=0.24%×123637.5mm2=296.73（2-9）

布水孔直径db=6mm

则单个布水孔面积Sb1=0.785×db2=28.26mm2（2-10）

由此可得：

布水孔总数N=Sb/Sb1=296.73/28.28=10.5=10个（2-11）

则每根支管布孔数n=N/4=2.5（2-12）

圆整后取n=3个。

2.4.3.2布水孔设立

假设污水在每个布水孔速率相等，则每个孔出水量相等，要使滤层横截面上布水均匀，那么每个布水孔所分派滤层横截面面积相等[8]。

也即第一圈布水孔与环形流道所含面积之差应与第二圈布水孔与第一圈布水孔所含面积之差相等，并等于第三圈布水孔与第二圈布水孔所含面积之差。

S1=S0/3=123637.5/3=41212.5（2-13）

（2-14）

（2-15）

D11：

第一圈布水孔所围成圆直径，mm；

D22：

第二圈布水孔所围成圆直径，mm；

D33：

第三圈布水孔所围成圆直径，mm，D33=Ф=400mm；

则可知：

D11=234.52=234mm

D22=327.49=328mm

每个布水孔距离圆心距离分别为：

d11=（D11+D1）/4=（234+50）/4=71mm

d22=（D11+D22）/4=（234+328）/4=140.5=141mm

d33=（Ф+D22）/4=（400+328）/4=182mm

布水孔详细位置见图2-6。

图2-6布水孔位置

在实际制作砂滤罐时，可以将布水孔数量恰当增长以满足实验规定。

2.5空压机及气管线设计计算

2.5.1空压机选取

依照有关研究数据标明，空气压力为0.3MPa时，空气量为0.48m3/h，提砂水量为0.052m3/h，，气水比为9.2；故此实验选取空气压力为0.3MPa，空气量为0.48m3/h，提砂水量为0058m3/h。

选取空压机压力范畴为0-1.0MPa，流量范畴为0-1m3/h。

2.5.2气管线设计

使用气嘴进行释放气体时易导致气嘴堵塞，本设计不使用气嘴，直接将供气管线与提砂管连接，供气管线选取DN10，与提砂管纵向成300夹角安装，以防止空气在提砂管内向下流动从而减少提砂效率。

3材料表

序号

名称

规格及型号

材料

数量

备注

1

进出水管线

DN40

不锈钢

2