开题报告-中处理量泵压反冲洗式过滤器设计.doc

华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目 中处理量泵压反冲洗式过滤器设计班 级 10级过控化机 姓 名 学 号 指导教师 开题时间 2014-3-6 填表日期 2014-3-11 开题报告内容：一论文选题的背景和意义 设计题目：中处理量泵压反冲洗式过滤器设计我所选的题目中过滤处理的水是用作回注的含油污水。1.污水来源、组成和性质 目前，在油气田生产过程中必然要产生一些废液、废渣和废气，这些“三废”如不加以治理，随意排放，必然对环境造成严重污染，破坏生态平衡。其中，注水开采油田的含油污水数量多，处理工艺复杂，生产成本增加。但多数油田都采用注水开发，在油田开采后期综合水含率可达90%以上，油井产物内的水量远大于油量。这些水在气液分离、原油净化过程中与原油分离，成为含油污水。据统计，2002年中石油所属油田的污水总量已达4.97亿吨/年，2005年中石化胜利油田的污水总量约达2.6亿吨/年。而且随着开采时间的延续，这类污水还会持续增加，是油田污水的主要来源。因此，我们把含油污水进行处理，达到回注地层水质标准后回注地层，这是注水开采油田最常用的方法。 众所周知，水是极强的溶剂，对大多数无机物和许多有机物都有一定的溶解度，因而在自然界中不存在“纯”水，实际上都是水溶液。石油污水长期和高压，高温地层接触，溶有大量矿物质，水中常见的溶解物质见表1 表1 水中常见溶解组分 污水中，还有悬浮于水中呈微粒状的无机和有机非溶性（或微溶性）物质，表2为污水内常见的非溶性和微溶性物质。 表2 水中悬浮的无机物和有机物由于各油田污水内所含的杂质类型和数量不同，使油田污水的性质有很大差别，除了密度、相对密度，还有包括酸度、碱度、含盐度、PH值、溶解固体总量（TDS）、悬浮固体总量（TSS）、浊度、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）等性质。 由上可知，油田污水是一种含有固、液、气杂质的复杂多元体系，因此在集输生产，污水处理，回注过程中将产生腐蚀和结垢等问题。2.污水处理方法和流程 进入水处理厂的污水，称原水，经系统处理后的污水称净化水。净化水的水质要求取决于水的用途，即向油层回注，锅炉用水或向地面排放所要求的净化水水质要求是不同的。油层回注着眼于能顺利地通过注水井注入地层驱油，为地层增加能量，因而清除水中残余油、悬浮固体杂质是污水处理的重点；外排侧重于不危害环境、人类健康、生物成长等。因此，不同的水质要求又决定了所采用的处理办法。据统计，我国注水开发油田的采出水回注率一直保持在90%以上。因此，为使净化水能顺利地注入地层，并延长注水系统寿命，显然应控制净化水内悬浮固体总量、油含量和金属管线和设备的腐蚀率。此外，在保证回注水水质的前提下，应尽量减少含油污水的治理费用。各油气藏的地质条件千差万别，用统一的水质指标不能完全适应各油藏的特性。净化水水质指标过高，污水处理费用增高；指标过低又使注水系统工作条件恶化、注水井的注入能力下降，最终也体现在油田的经济效益上。为此，根据注水目的地层渗透率的高低，我国对油田注入水的水质指标提出了推荐性指标（表3），各油田、油区根据本地油藏特点和注水实践经验可对指标进行某些调整。在表3中，新建污水处理站，应根据油层渗透率参照一级（A1、B1、C1）标准，旧站改造可参照二级或三级标准。 表3 推荐水质主要控制指标 续表3 油田总还有一小部分水需就地排放，国家环保部门对外排污水的水质要求见表4表 4 石油开发工业水污染物最高允许排放浓度对比表3和表4可知，水质指标与水的用途密切相连。污水处理方法的选择和原水所含杂质类型、数量、悬浮物粒径分布和净化水水质要求以及与油田所处地域的自然和人文环境等都有密切联系。原水处理流程的设计应根据原水水质分析和净化水水质要求而定。减少原水中油类和TTS含量，满足净化水回注水质要求是污水处理流程的共性，因而污水处理常采用三段常规处理流程。回注双滤料过滤罐混凝除油罐自然除油罐原水混凝斜板除油罐自然除油罐回注核桃壳过滤 原水 图1 三段常规流程上述三段式流程概括为：除油-混凝-过滤。若常规三段处理流程不能满足净化术水质要求，考虑采用精细过滤流程。而我们所研究的重点是在过滤的过滤器设计这一块。污水过滤工艺是水处理的关键环节，过滤工艺由重力式滤池发展到压力式滤罐，从而提高了滤速，减少了过滤罐体积和占地面积。我们过滤处理污水工艺主要采用压力滤罐，另外从滤床组成来看，有单层滤料和多层滤料。滤料的材质也可分为：石英砂、无烟煤、石榴石、核桃壳、PE(PEC)管、各类膜和纤维球（束）。就目前而言，国内油田采用的过滤设备主要有：核桃壳过滤器、双层滤料过滤器、纤维球过滤器、PE（PEC）烧结管过滤器、硅藻土过滤器、金属膜过滤器、预涂膜过滤器等。但是我们选取过滤器后，难免会出现水中的悬浮物被截留在介质表面或内部。因此，我们研究的滤层过滤过程，其实在本质上就是将水中的污染物转移到滤料表面并附着在上面，然后除去的过程。所以我们需用净化水进行反冲洗，清除滤料截留的污水悬浮物，让滤料过滤效果最大化，也可以重复使用。 我所选的“中处理量泵压反冲洗式过滤器设计”课题正是采用泵压反冲洗技术对滤料进行清洁。二、工作任务分析 中处理量泵压反冲洗式过滤器设计需要考虑到诸多方面的因素。1 水处理的依据和指标。翻阅相关资料，了解我们所处理污水的组成和性质，对水质进行分析，而且根据油层渗透率，清楚回注水水质控制指标。2 滤罐的结构设计和受力分析。整个过滤工艺是在一个低压封闭的过滤器中进行，所以我们需要考虑滤罐的大小和结构，而且进行设计之时需要参照低压容器设计知识和规范，另外进行受力和可行性分析。3 滤料的选择。不同的滤料有各自的优劣点，因此我们在选择滤料时应根据处理要求，针对性选择滤料，实现生产的高效性和经济性 4 喷嘴的设计。对于喷嘴设计应该结合流体力学理论知识，在计算喷嘴流速、数量、排布、喷射角等参数时都要用到。5 泵的选型。我们需要考虑泵功率和供水量，进行反冲洗时提供给喷嘴的水压和流量，因此要根据泵功率和供水量确定泵的型号。6 过滤过程运行参数的分析与设定。过滤器工作压力、过滤速度、过滤周期、反冲洗时间、反冲洗强度、工作温度等都是过滤需考虑的参数，确定这些参数是设计成功与否的关键。三、方案拟定与分析1、大量阅读相关资料，对我们处理污水水质和处理后水质指标有一定了解。2、观看视频和资料，了解目前国内滤罐的选取，以及滤料的选择，通过处理量的大小，并对过滤器的尺寸大小进行计算，得到一个初步的模型。另外确定滤层滤料，滤层厚度和结构。3、分析过滤器工作压力、过滤速度、过滤周期、反冲洗时间、反冲洗强度、工作温度等参数，并确定反冲洗的强度和时间，计算得出喷嘴水压和流量。4、根据3中计算结果，对泵进行选型。5、构建完整的过滤器模型，并对周边附件进行设置。四、毕业论文撰写提纲及实施计划：提纲：1、毕业设计（论文）题目；2、毕业设计（论文）任务书；3、毕业设计（论文）评语；4、内容摘要（400600字，中英文）；5、目录；6、引言；7、正文；选题背景；方案论证；过程（设计或实验）论述；结果分析；结论或总结。8、参考文献（或资料）；9、附录；实施： 3月5日3月14日：与导师、师兄、组员讨论课题，查阅资料并翻译文献，撰写开题报告。3月14日4月28日：确定处理水质的选择、过滤器处理量的选择、设计过滤器的结构参数；确定滤料的类型、设计滤料的尺寸、滤层的高度；设计计算过滤时的运行参数，包括工作压力、滤速、工作温度、反冲洗时间、反冲洗强度、过滤周期；计算并确定外置泵的型号。4月28日5月31日：对过滤器总体结构进行设计；绘制图纸。6月1日6月10日：编写设计说明书。6月11日6月15日：交设计说明书及图纸。指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日文献综述内容（与论文主题相关的国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等）：说明：1. 学生应通过调研和资料搜集（要有10篇以上相关文章的阅读量），主动与指导教师讨论，在指导教师指导下完成开题报告。开题报告需经各系或论文指导小组讨论、学院教学指导委员会审查合格后，方可正式进入下一步毕业设计（论文）阶段。2. 理、工科开题报告撰写不少于2500字，人