開題報告-中處理量泵壓反沖洗式過濾器設(shè)計.doc

華南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告論文題目 中處理量泵壓反沖洗式過濾器設(shè)計班 級 10級過控化機 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 開題時間 2014-3-6 填表日期 2014-3-11 開題報告內(nèi)容：一論文選題的背景和意義 設(shè)計題目：中處理量泵壓反沖洗式過濾器設(shè)計我所選的題目中過濾處理的水是用作回注的含油污水。1.污水來源、組成和性質(zhì) 目前，在油氣田生產(chǎn)過程中必然要產(chǎn)生一些廢液、廢渣和廢氣，這些“三廢”如不加以治理，隨意排放，必然對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，破壞生態(tài)平衡。其中，注水開采油田的含油污水?dāng)?shù)量多，處理工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本增加。但多數(shù)油田都采用注水開發(fā)，在油田開采后期綜合水含率可達90%以上，油井產(chǎn)物內(nèi)的水量遠大于油量。這些水在氣液分離、原油凈化過程中與原油分離，成為含油污水。據(jù)統(tǒng)計，2002年中石油所屬油田的污水總量已達4.97億噸/年，2005年中石化勝利油田的污水總量約達2.6億噸/年。而且隨著開采時間的延續(xù)，這類污水還會持續(xù)增加，是油田污水的主要來源。因此，我們把含油污水進行處理，達到回注地層水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后回注地層，這是注水開采油田最常用的方法。 眾所周知，水是極強的溶劑，對大多數(shù)無機物和許多有機物都有一定的溶解度，因而在自然界中不存在“純”水，實際上都是水溶液。石油污水長期和高壓，高溫地層接觸，溶有大量礦物質(zhì)，水中常見的溶解物質(zhì)見表1 表1 水中常見溶解組分 污水中，還有懸浮于水中呈微粒狀的無機和有機非溶性（或微溶性）物質(zhì)，表2為污水內(nèi)常見的非溶性和微溶性物質(zhì)。 表2 水中懸浮的無機物和有機物由于各油田污水內(nèi)所含的雜質(zhì)類型和數(shù)量不同，使油田污水的性質(zhì)有很大差別，除了密度、相對密度，還有包括酸度、堿度、含鹽度、PH值、溶解固體總量（TDS）、懸浮固體總量（TSS）、濁度、生化需氧量（BOD）、化學(xué)需氧量（COD）等性質(zhì)。 由上可知，油田污水是一種含有固、液、氣雜質(zhì)的復(fù)雜多元體系，因此在集輸生產(chǎn)，污水處理，回注過程中將產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢等問題。2.污水處理方法和流程 進入水處理廠的污水，稱原水，經(jīng)系統(tǒng)處理后的污水稱凈化水。凈化水的水質(zhì)要求取決于水的用途，即向油層回注，鍋爐用水或向地面排放所要求的凈化水水質(zhì)要求是不同的。油層回注著眼于能順利地通過注水井注入地層驅(qū)油，為地層增加能量，因而清除水中殘余油、懸浮固體雜質(zhì)是污水處理的重點；外排側(cè)重于不危害環(huán)境、人類健康、生物成長等。因此，不同的水質(zhì)要求又決定了所采用的處理辦法。據(jù)統(tǒng)計，我國注水開發(fā)油田的采出水回注率一直保持在90%以上。因此，為使凈化水能順利地注入地層，并延長注水系統(tǒng)壽命，顯然應(yīng)控制凈化水內(nèi)懸浮固體總量、油含量和金屬管線和設(shè)備的腐蝕率。此外，在保證回注水水質(zhì)的前提下，應(yīng)盡量減少含油污水的治理費用。各油氣藏的地質(zhì)條件千差萬別，用統(tǒng)一的水質(zhì)指標(biāo)不能完全適應(yīng)各油藏的特性。凈化水水質(zhì)指標(biāo)過高，污水處理費用增高；指標(biāo)過低又使注水系統(tǒng)工作條件惡化、注水井的注入能力下降，最終也體現(xiàn)在油田的經(jīng)濟效益上。為此，根據(jù)注水目的地層滲透率的高低，我國對油田注入水的水質(zhì)指標(biāo)提出了推薦性指標(biāo)（表3），各油田、油區(qū)根據(jù)本地油藏特點和注水實踐經(jīng)驗可對指標(biāo)進行某些調(diào)整。在表3中，新建污水處理站，應(yīng)根據(jù)油層滲透率參照一級（A1、B1、C1）標(biāo)準(zhǔn)，舊站改造可參照二級或三級標(biāo)準(zhǔn)。 表3 推薦水質(zhì)主要控制指標(biāo) 續(xù)表3 油田總還有一小部分水需就地排放，國家環(huán)保部門對外排污水的水質(zhì)要求見表4表 4 石油開發(fā)工業(yè)水污染物最高允許排放濃度對比表3和表4可知，水質(zhì)指標(biāo)與水的用途密切相連。污水處理方法的選擇和原水所含雜質(zhì)類型、數(shù)量、懸浮物粒徑分布和凈化水水質(zhì)要求以及與油田所處地域的自然和人文環(huán)境等都有密切聯(lián)系。原水處理流程的設(shè)計應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)分析和凈化水水質(zhì)要求而定。減少原水中油類和TTS含量，滿足凈化水回注水質(zhì)要求是污水處理流程的共性，因而污水處理常采用三段常規(guī)處理流程?；刈㈦p濾料過濾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殼過濾 原水 圖1 三段常規(guī)流程上述三段式流程概括為：除油-混凝-過濾。若常規(guī)三段處理流程不能滿足凈化術(shù)水質(zhì)要求，考慮采用精細過濾流程。而我們所研究的重點是在過濾的過濾器設(shè)計這一塊。污水過濾工藝是水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，過濾工藝由重力式濾池發(fā)展到壓力式濾罐，從而提高了濾速，減少了過濾罐體積和占地面積。我們過濾處理污水工藝主要采用壓力濾罐，另外從濾床組成來看，有單層濾料和多層濾料。濾料的材質(zhì)也可分為：石英砂、無煙煤、石榴石、核桃殼、PE(PEC)管、各類膜和纖維球（束）。就目前而言，國內(nèi)油田采用的過濾設(shè)備主要有：核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、纖維球過濾器、PE（PEC）燒結(jié)管過濾器、硅藻土過濾器、金屬膜過濾器、預(yù)涂膜過濾器等。但是我們選取過濾器后，難免會出現(xiàn)水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部。因此，我們研究的濾層過濾過程，其實在本質(zhì)上就是將水中的污染物轉(zhuǎn)移到濾料表面并附著在上面，然后除去的過程。所以我們需用凈化水進行反沖洗，清除濾料截留的污水懸浮物，讓濾料過濾效果最大化，也可以重復(fù)使用。 我所選的“中處理量泵壓反沖洗式過濾器設(shè)計”課題正是采用泵壓反沖洗技術(shù)對濾料進行清潔。二、工作任務(wù)分析 中處理量泵壓反沖洗式過濾器設(shè)計需要考慮到諸多方面的因素。1 水處理的依據(jù)和指標(biāo)。翻閱相關(guān)資料，了解我們所處理污水的組成和性質(zhì)，對水質(zhì)進行分析，而且根據(jù)油層滲透率，清楚回注水水質(zhì)控制指標(biāo)。2 濾罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力分析。整個過濾工藝是在一個低壓封閉的過濾器中進行，所以我們需要考慮濾罐的大小和結(jié)構(gòu)，而且進行設(shè)計之時需要參照低壓容器設(shè)計知識和規(guī)范，另外進行受力和可行性分析。3 濾料的選擇。不同的濾料有各自的優(yōu)劣點，因此我們在選擇濾料時應(yīng)根據(jù)處理要求，針對性選擇濾料，實現(xiàn)生產(chǎn)的高效性和經(jīng)濟性 4 噴嘴的設(shè)計。對于噴嘴設(shè)計應(yīng)該結(jié)合流體力學(xué)理論知識，在計算噴嘴流速、數(shù)量、排布、噴射角等參數(shù)時都要用到。5 泵的選型。我們需要考慮泵功率和供水量，進行反沖洗時提供給噴嘴的水壓和流量，因此要根據(jù)泵功率和供水量確定泵的型號。6 過濾過程運行參數(shù)的分析與設(shè)定。過濾器工作壓力、過濾速度、過濾周期、反沖洗時間、反沖洗強度、工作溫度等都是過濾需考慮的參數(shù)，確定這些參數(shù)是設(shè)計成功與否的關(guān)鍵。三、方案擬定與分析1、大量閱讀相關(guān)資料，對我們處理污水水質(zhì)和處理后水質(zhì)指標(biāo)有一定了解。2、觀看視頻和資料，了解目前國內(nèi)濾罐的選取，以及濾料的選擇，通過處理量的大小，并對過濾器的尺寸大小進行計算，得到一個初步的模型。另外確定濾層濾料，濾層厚度和結(jié)構(gòu)。3、分析過濾器工作壓力、過濾速度、過濾周期、反沖洗時間、反沖洗強度、工作溫度等參數(shù)，并確定反沖洗的強度和時間，計算得出噴嘴水壓和流量。4、根據(jù)3中計算結(jié)果，對泵進行選型。5、構(gòu)建完整的過濾器模型，并對周邊附件進行設(shè)置。四、畢業(yè)論文撰寫提綱及實施計劃：提綱：1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目；2、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書；3、畢業(yè)設(shè)計（論文）評語；4、內(nèi)容摘要（400600字，中英文）；5、目錄；6、引言；7、正文；選題背景；方案論證；過程（設(shè)計或?qū)嶒灒┱撌?；結(jié)果分析；結(jié)論或總結(jié)。8、參考文獻（或資料）；9、附錄；實施： 3月5日3月14日：與導(dǎo)師、師兄、組員討論課題，查閱資料并翻譯文獻，撰寫開題報告。3月14日4月28日：確定處理水質(zhì)的選擇、過濾器處理量的選擇、設(shè)計過濾器的結(jié)構(gòu)參數(shù)；確定濾料的類型、設(shè)計濾料的尺寸、濾層的高度；設(shè)計計算過濾時的運行參數(shù)，包括工作壓力、濾速、工作溫度、反沖洗時間、反沖洗強度、過濾周期；計算并確定外置泵的型號。4月28日5月31日：對過濾器總體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計；繪制圖紙。6月1日6月10日：編寫設(shè)計說明書。6月11日6月15日：交設(shè)計說明書及圖紙。指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日文獻綜述內(nèi)容（與論文主題相關(guān)的國內(nèi)外研究理論、研究方法、進展情況、存在問題、參考依據(jù)等）：說明：1. 學(xué)生應(yīng)通過調(diào)研和資料搜集（要有10篇以上相關(guān)文章的閱讀量），主動與指導(dǎo)教師討論，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下完成開題報告。開題報告需經(jīng)各系或論文指導(dǎo)小組討論、學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查合格后，方可正式進入下一步畢業(yè)設(shè)計（論文）階段。2. 理、工科開題報告撰寫不少于2500字，人