河南油田稠油污水回用鍋爐技術(shù)及應(yīng)用

刁星 中國(guó)石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司地面設(shè)計(jì)所

河南油田稠油污水回用鍋爐技術(shù)及應(yīng)用

刁星 中國(guó)石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司地面設(shè)計(jì)所

河南油田近年來(lái)在稠油污水回用鍋爐方面做了大量的研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作，回用濕飽和注汽鍋爐和10t/h低壓飽和蒸汽鍋爐主要去除油、懸浮物、硬度等；回用75t/h過熱蒸汽注汽鍋爐應(yīng)主要去除油、懸浮物、硅、COD、硬度、鹽等。稠油污水回用鍋爐研究?jī)?nèi)容包括：過濾系統(tǒng)；離子交換樹脂系統(tǒng)；進(jìn)雙膜前除硅、除COD等預(yù)處理技術(shù)；雙膜工藝研究及選擇。回用濕蒸汽鍋爐系統(tǒng)工程應(yīng)用表明，鍋爐回用水處理單位成本費(fèi)用為8.80元／立方米，鍋爐回用水處理單位收益為13.65元/立方米回用75t/h鍋爐中試工程應(yīng)用表明，鍋爐回用水處理單位成本費(fèi)用為13.407元／立方米，鍋爐回用水處理單位收益為23.22元/立方米。

河南油田；稠油污水；濕蒸汽鍋爐系統(tǒng)；過熱蒸汽注汽鍋爐

河南油田近年來(lái)在稠油污水回用鍋爐方面做了大量的研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作，包括稠油污水出路選擇、水質(zhì)特性、油和懸浮物的去除、COD的去除、總硬度和二氧化硅的去除等。該油田采油二廠稠聯(lián)、王集區(qū)塊污水回用10t/h低壓燃煤蒸汽鍋爐以及回用75t/h燃煤過熱蒸汽注汽鍋爐收到了很好的效果。

1 稠油污水回用鍋爐技術(shù)

濕飽和蒸汽注汽鍋爐遵循《稠油注汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，燃煤飽和蒸汽鍋爐遵循《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，燃煤過熱蒸汽注汽鍋爐遵循《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。回用濕飽和注汽鍋爐和10t/h低壓飽和蒸汽鍋爐主要去除油、懸浮物、硬度等；回用75t/h過熱蒸汽注汽鍋爐應(yīng)主要去除油、懸浮物、硅、COD、硬度、鹽等。該稠油聯(lián)合站氣浮出水水質(zhì)分析結(jié)果表明為低礦化度、高硅、HCO3-水型的水質(zhì)。根據(jù)水質(zhì)特性對(duì)比，同時(shí)結(jié)合離子交換樹脂、超濾、反滲透、電除鹽等膜分離技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，稠油污水回用鍋爐研究?jī)?nèi)容包括：過濾系統(tǒng)；離子交換樹脂系統(tǒng)；進(jìn)雙膜前除硅、除COD等預(yù)處理技術(shù)；雙膜工藝研究及選擇。進(jìn)雙膜前除硅、除COD等預(yù)處理技術(shù)的研究結(jié)果表明，除硅可選擇氯化鎂作為除硅劑；采用超聲波活性炭法進(jìn)行COD去除較為適宜。采用雙膜法處理回用過熱蒸汽注汽鍋爐，研究結(jié)果表明，流程為緩沖+沉降+氣浮+過濾+除COD+雙膜(超濾+兩級(jí)反滲透)+EDI較為適宜。本文主要介紹過濾系統(tǒng)和離子交換樹脂系統(tǒng)的研究方法。

（1）過濾系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)主要作用是去除油和懸浮物，以保證進(jìn)后端深度處理油和懸浮物含量小于2mg/L的要求。過濾濾料的篩選是必須研究的內(nèi)容之一。考察了國(guó)內(nèi)油田過濾器的使用，河南油田稠聯(lián)回用濕蒸氣注汽鍋爐、新莊回用濕蒸氣注汽鍋爐，采用雙濾料+多介質(zhì)過濾系統(tǒng)。特別是河南油田稠聯(lián)已建的雙濾料、多介質(zhì)過濾器，經(jīng)過多年運(yùn)行，出水含油、懸浮物指標(biāo)已證明能達(dá)到小于2mg/L的要求。一級(jí)過濾雙濾料過濾，上層采用無(wú)煙煤，粒徑較大的輕質(zhì)濾料，下層采用石英砂粒徑較小的重質(zhì)濾料；二級(jí)過濾采用多介質(zhì)過濾，上層內(nèi)裝填上下兩層粒狀濾料，采用核桃殼和石英砂，下層采用皓英石；上層采用普通粗濾料進(jìn)行深床過濾，下層設(shè)置極細(xì)的特種濾料起表面過濾作用，如此提高了過濾效率和過濾精度。稠油聯(lián)合站回用飽和濕蒸氣鍋爐的過濾器水質(zhì)指標(biāo)見表1。從表1可以看出雙濾料、多介質(zhì)運(yùn)行比較平穩(wěn)，出水水質(zhì)可滿足深度處理進(jìn)水的要求。

表1 雙濾料、多介質(zhì)過濾器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

（2）離子交換樹脂系統(tǒng)。根據(jù)稠聯(lián)氣浮出水水質(zhì)和回用鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比可以看出，回用鍋爐需除硬度。離子交換樹脂是除硬最常用的處理方法，對(duì)大孔弱酸陽(yáng)離子樹脂和強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂進(jìn)行小試性能對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。通過對(duì)比大孔弱酸陽(yáng)離子樹脂和強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂物理、化學(xué)特性，確定軟化樹脂采用大孔弱酸陽(yáng)離子樹脂，固定床離子交換，滿足河南油田稠聯(lián)污水軟化要求，能夠達(dá)到鍋爐用水指標(biāo)。采用兩級(jí)吸附能力強(qiáng)、抗污染能力強(qiáng)、容易再生恢復(fù)的大孔弱酸陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)污水進(jìn)行軟化除硬，硬度達(dá)到檢不出的程度。兩級(jí)離子交換樹脂軟化除硬，出水水質(zhì)能達(dá)到回用濕飽和蒸汽注汽鍋爐的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。河南油田采油二廠于2007年底投產(chǎn)稠聯(lián)污水回用鍋爐，綜合利用率由工程投用前的30.33%提高到應(yīng)用后的60.66%。采用離子交換樹脂軟化法，稠聯(lián)回用濕飽和蒸汽注汽鍋爐回用水處理單位成本費(fèi)用為8.80元∕立方米。

表2 大孔弱酸陽(yáng)離子樹脂和強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂進(jìn)行小試性能對(duì)比

2 應(yīng)用

2.1 回用濕蒸汽鍋爐系統(tǒng)

（1）設(shè)計(jì)水量。回用鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)模：4000m3/d，實(shí)際運(yùn)行3000m3/d。

（2）設(shè)計(jì)水質(zhì)。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表3。

表3 回用濕蒸汽鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

（3）工藝流程。除油＋氣浮＋過濾＋樹脂軟化。

（4）實(shí)際出水水質(zhì)。實(shí)際出水水質(zhì)見表4。

表4 實(shí)際出水水質(zhì)

2.2 回用75t/h鍋爐中試

為進(jìn)一步解決剩余污水的問題，用污水替代清水回用75t/h過熱蒸汽注汽鍋爐，新建1套雙膜法污水處理系統(tǒng)，在10t/h飽和蒸汽鍋爐試用。

（1）設(shè)計(jì)水量。回用鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)模：29m3/h。

（2）設(shè)計(jì)水質(zhì)。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表5。

表5 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

（3）工藝流程。工藝流程為過濾+除COD+超濾+三級(jí)反滲透，如圖1所示。

圖1 回用75t/h鍋爐中試流程

3 效果與效益

（1）河南油田回用濕蒸汽鍋爐系統(tǒng)工程應(yīng)用表明，鍋爐回用水處理單位成本費(fèi)用為8.80元∕立方米，鍋爐回用水處理單位收益為13.65元/立方米，鍋爐回用水處理單位效益為4.85元/立方米，年效益為708.1萬(wàn)元。

（2）回用75t/h鍋爐中試工程應(yīng)用表明，鍋爐回用水處理單位成本費(fèi)用為13.407元∕立方米，鍋爐回用水處理單位收益為23.22元/立方米，鍋爐回用水處理單位效益為9.813元/立方米，年效益為228萬(wàn)元。

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.006