高含硅稠油污水不除硅回用熱注鍋爐技術應用

劉冰文莉姜平峰 楊景 龍 馮 會 忠

（1.遼河油田歡喜嶺采油廠集輸大隊；2.大慶油田有限責任公司第二采油廠）

高含硅稠油污水不除硅回用熱注鍋爐技術應用

劉冰1文莉2姜平峰1楊景 龍1馮 會 忠1

（1.遼河油田歡喜嶺采油廠集輸大隊；2.大慶油田有限責任公司第二采油廠）

高含硅稠油污水不除硅技術是在國內外沒有經驗可以借鑒的情況下，技術人員創新科研工作思維，反復試驗論證實施的。該技術的應用大幅提升了稠油污水深度處理行業的技術水平，形成新的污水回用鍋爐工藝流程和新的高含硅稠油污水回用鍋爐水質標準。未來遼河油田可節約新建污水深度處理站投資 15%以上，年減排污泥能力大大增強，對油田節能減排和發展循環經濟具有重大意義。

稠油污水 除硅 鍋爐水質

歡喜嶺采油廠歡四聯污水深度處理站主要負責稠油污水深度處理工作，處理后的合格水供齊40區塊的熱注鍋爐使用。整個污水處理系統由三部分組成：除油、懸浮物，除硅，過濾軟化。7年來該站在除硅工藝系統中暴露了諸多問題，生產管理難度日漸增加，處理成本居高不下。通過技術人員反復論證及現場中試，截至 2011 年底已累計節省費用 638.43 萬 元 ， 減 排 污 泥 8× 104t，取得了 良 好 的社會及經濟效益。

1 問題分析

歡四聯污水深度處理站設計污水處理能力為18000m3/d，日產水量 約 17000m3。 處理 后污水回用注汽鍋爐，高含硅稠油污水硅含量達 170～350 mg/L，為保證出水達到鍋爐用水指標，采取除硅工藝，實現了硅含量達 100mg/L 以下。運行中除硅工藝系統逐漸暴露出以下問題。

1.1除硅系統硅泥量大

由 于 除 硅 系 統 加 藥 量 大 （3000 × 10-6以 上），加藥種類多，僅除硅系統日加藥量已高達 26t，因此，后續系統產生的硅泥量大，日排放污泥約 500 t，且水質性質發生變化 （pH 由 7上升至 8左右）。

1.2除硅運行成本高

由于除硅工藝中的藥劑費用高，除硅系統中使用的4種藥劑（除硅劑、消泡劑、阻垢劑、離心機凈水劑Ⅳ），約占污水站藥劑成本的 72.7%，占污水處理 總成本 的 50%以上 ，每年 的藥 劑費用 約為1800 萬元，除硅工藝成本一項高達 2.71 元/m3。

1.3系統結垢嚴重

除硅工藝藥劑的大量使用直接導致污水處理后續過濾和軟化系統結垢嚴重，設備維護成本及管理難度加大，進一步增加了后期處理成本，影響系統運行效率。

2 試驗部分

2.1試驗依據

只要將二價/三價結垢離子 （如鈣、鎂、鐵等）濃 度 控 制 足 夠 低 （＜20×10-9）， 其 結 垢 影 響 因子僅 為 3.5， 遠遠 低于硬度較高情 況.因此 ，高 含硅稠油污水回用鍋爐的關鍵是將微量二價/三價結垢離子深度去除， 控制在 20×10-9之內， 而通過采用螯合樹脂可以將微量二價/三價結垢離子控制在 20 ×10-9之 內[1]。

2.2中試過程

2010年 3月，開展了高含硅污水不除硅回用熱注鍋爐中試試驗。采用 21#（不除硅）、42#（除硅）2臺鍋爐進行對比試驗，工藝流程在老流程基礎上取消除硅池，將二級軟化樹脂更換成新型螯合樹脂，通過監測鍋爐參數、檢測水質指標，割管對比結垢情況。試驗分兩個階段進行：第一階段 （2010年5月2日—2010年6月29日）計劃注汽10000m3/臺 ，實際注汽 11374m3/臺 ； 第二階 段 （2010 年 7 月 10 日—2011 年 5 月 6 日）計劃注汽 50000m3/臺，實際注汽 56996.4m3/臺 （21#鍋爐）、57020.6m3/臺 （42#鍋爐）。經監測，外輸污水含油量全部合格， 基本都小 于 1.2mg/L； 外 輸 污 水 含 懸 浮 物 均 小 于 3.55mg/ L；不除 硅 污水中 二 氧化硅 含 量在 170～350mg/L 之間；除硅污水中二氧化硅含量在 100mg/L 左右。第二階段總體效果好于第一階段，螯合樹脂處理效果略好，螯合樹脂處理后水質硬度低，軟化A罐螯合樹脂 （IRC747）處理效果略好。運行過程中蒸汽干度比較平穩，在75%左右。爐管第二階段比第一階段有明顯結垢，且不除硅比除硅結垢略重， 21#不除硅結垢程度略重，但不除硅垢樣較除硅垢樣疏松。

2.3中試結果

割管對比表明，第一、第二2個階段除硅與不除硅均引起鍋爐不同程度結垢，但第一階段程度較輕，且兩者區別不明顯；第二階段結垢程度較為明顯，不除硅鍋爐結垢程度略重，但垢物較疏松，爐管結垢在正常范圍之內。水質分析表明，其出水水質完全達到熱注鍋爐的給水指標，含油及雜質等指標均達到了設計要求。

高含硅污水不除硅工藝處理水質能夠滿足熱注鍋爐需求，但不除硅比除硅結垢略重，只要采取適當措施和加強對鍋爐爐管清洗的管理是完全可以實現污水回用鍋爐的安全運行。

3 技術應用

3.1不除硅工藝流程改造

結合污水站實際，將不除硅工藝系統流程進行了改造，將浮選機出水直接進污水池加壓分流，再分別進入原A、B兩個除硅系統的過濾吸水池，省略中間的澄清池和除硅沉淀池，現場具備直接跨越流程，不用進行改造。二級軟化樹脂暫時保留現有大孔弱 酸 樹 脂[2]。

3.2不除硅生產系統運行狀態變化情況

隨著污水處理工藝流程的改變，根據現場具體情況，污水站對部分加藥量及措施等進行了調整。

3.2.1 機泵運行及加藥情況

不除硅期間停運各類設備58臺，污水處理系統停止添加除硅劑A、B、C、D劑，消泡劑、阻垢劑、離心機凈水劑Ⅳ。

3.2.2 調整雙濾料、多介質過濾罐濾料更換周期

由于不除硅期間雙濾料過濾罐反洗周期由15h 1次降為25h1次，多介質過濾罐反洗周期由24h1次降至 28h1次。計劃將雙濾料使用周期由 9個月更換一次更改為1年更換一次，多介質濾料更換周期 2.5 年更換 1 次周期不變。

3.3嚴格執行注汽鍋爐日常管理、注汽鍋爐爐管清洗方案

針對含硅量升高對熱注鍋爐影響的試驗結果，采油廠重新制定了注汽鍋爐日常管理及注汽鍋爐爐管清洗方案。

1）輸水管網、儲水罐內壁防腐處理；

2）污水站水質監測點每天定期監測硅、油等參數；

3）污水 站每小時 1 次水質硬 度化驗，避 免漏硬；

4）定期對供水管網進行巡檢；

5）每 800～1000h 進行爐膛檢修和清掃，檢測爐管有無鼓包、變形、減薄現象，爐卡、螺絲有無脫碳、減薄現象；

6）每次停爐要對干度取樣管線沖洗，避免水垢堵塞取樣管；

7）嚴格執行蒸汽溫度高預報警制度，避免蒸汽過熱而爆管；

8）定期檢查柱塞泵出口至蒸汽出口、對流段及輻射段出入口壓差，發現異常升高及時停爐檢測，避免結垢導致爐管過熱；

9）執 行油田 專用 濕 蒸汽 發生器 安全規 定 SY/T 5854—2005 中化學清洗標準：結垢厚度＞1mm，覆蓋率＞80%，進行清洗，制定爐管清洗管理制度如下：

◇ 11.2T 爐 每發生 60000m3蒸汽 量 ， 22.5T 爐 每發生 130000m3蒸汽量，根據結垢情況對爐管清洗一次，并在此基礎上，進一步摸索合理化清洗周期；

◇鹽酸不能夠清洗由奧氏體鋼制造的設備（例如亞臨界壓和超臨界壓鍋爐），氯離子能使奧氏體鋼發生應力腐蝕；

◇爐管清洗時汽水分離器單獨清洗，避免水垢在其內沉淀堵塞干度取樣管線。

4 應用效果

污水站經過5個月的停除硅運行，各項污水水質指標平穩，鍋爐基本沒有出現結垢現象，證明試驗技術原理可行。停運前后去熱注鍋爐的水質指標對比情況見表1。

表1 污水水質指標對比

5 效益分析

將 2011 年 8 月 1 日—12 月 31 日不除硅期間與2011年 1月 1日—7月 31 日除硅期間費用對比，計算 2011年 8月 1日—12月31日獲得的經濟效益。

1）污水處理費

停 除 硅 后， 污 水 處 理 單 價 由 6.55 元/m3下 降 到3.84 元/m3（含稅價）。

節 省 處 理 費 W1= （6.55-3.84）× 200.37= 543.00 （萬元）

2）電費

1—7 月份耗電量為 444.8132×104kWh，月均耗電量 63.5447×104kWh。

8—12 月 份 耗 電 量 為 260.825× 104kWh， 月 均耗電量 52.165×104kWh。

式中： W2 ——2011 年 8—12 月節省的電費；

R1 ——電費單價 0.6277 元/kWh。

3）水費

1—7 月 份 除 硅 系 統 耗 水 量 為 7.4065× 104m3，月均耗水量 1.0581×104m3。

式中： W3 ——2011年 8—12月節省的水費；

R2 ——水費單價 2.78 元/m3。

4）硅泥費

6 結論

通過管理人員與技術人員的共同努力，歡四聯污水站精細污水不除硅技術應用獲得了巨大成功，經濟效益顯著。在后續的成果鞏固階段，將繼續密切監視污水水質指標變化情況及熱注鍋爐的運行狀況，開展pH值及對結垢影響的試驗，為該技術在行業的全面推廣做出貢獻。

[1]王連生,古建國,王文忠,等.稠油采油污水回用于熱采鍋 爐 用 水 的 研 究[J].城 市 環 境 與 城 市 生 態,2002,15 (3):59-61.

[2]鄒啟賢,陸正禹.油田廢水處理綜述[J].工業水處理, 2001,21(8):1-3.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.002.007

2012-09-05）

劉冰，2008 年畢業于中國石油大學 （華東）（油氣儲運專業），從事集輸節能管理工作，E-mail：24755836@qq.com，地址：遼河油田歡喜嶺采油廠集輸大隊，124114。