油田采出水余熱保溫技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】隨著石油工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，稠油注蒸汽開發(fā)飛速發(fā)展，我國熱采稠油的產(chǎn)量已經(jīng)突破1500萬噸的水平，隨之加大了稠油采出水的量和蒸汽的使用量。由于稠油開采的特殊性，各油田的開采已進(jìn)入高含水期，采出液及污水處理量急劇增加。油田污水中含有一定數(shù)量的油，且水溫較高（50℃～80℃之間），如將其中的熱升高其溫度加以利用，對(duì)控制大氣污染、保護(hù)環(huán)境、建設(shè)節(jié)能型的現(xiàn)代化油田有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】熱采稠油；高含水期；余熱保溫

油田的采出水均已回收利用，導(dǎo)致污水處理站最大日處理量可達(dá)到42000m3/d，其污水的溫度大約為65℃～80℃之間，每年保溫費(fèi)用為480多萬。目前新疆油田污水處理站使用減壓蒸汽進(jìn)行冬季采暖，回水溫度較高，熱能利用率低，跑、冒、滴、漏嚴(yán)重，易出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象，且沒有計(jì)量和調(diào)控裝置，高壓蒸汽耗量無法做到按需供給，導(dǎo)致稠油站區(qū)供暖系統(tǒng)能耗很高。采用油田采出水余熱采暖替換原有的高壓蒸汽節(jié)流采暖方式是十分必要的。本文通過對(duì)目前油田范圍內(nèi)的采出水余熱利用技術(shù)進(jìn)行比選，根據(jù)污水處理站實(shí)際情況，確定符合現(xiàn)場實(shí)際的采出水余熱利用技術(shù)。

1、稠油采出水處理技術(shù)

污水處理站污水處理采用離子調(diào)整旋流反應(yīng)、污泥吸附法處理技術(shù)，通過重力沉降、混凝沉降、化學(xué)反應(yīng)、壓力過濾等手段除油、除懸浮物、除掉水中引起結(jié)垢、腐蝕的因子；以及抑制細(xì)菌的繁殖。處理工藝采用了“自然沉降—混凝沉降—壓力過濾”三段式工藝流程，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)與低滲透油田注水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)稠油污水凈化處理與稀油回注。

2、含油污水余熱保溫利用技術(shù)

2.1水源熱泵余熱利用技術(shù)

水源熱泵技術(shù)比較成熟，國內(nèi)外工程實(shí)例很多。在我國的工業(yè)和民用建筑方面，水源熱泵已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。高溫水源熱泵可廣泛應(yīng)用于低溫地?zé)崴⒌責(zé)嵛菜挠酂峄厥铡⒅醒肟照{(diào)冷卻水余熱回收、油田含油污水余熱回收，以及工業(yè)廢水、廢熱的余熱回收利用，這極大地拓展了水源熱泵在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

水源熱泵按實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移的方法分為：壓縮式熱泵、溴化鋰吸收式熱泵。

2.2強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱技術(shù)

強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱技術(shù)是通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)化散熱器對(duì)流換熱系數(shù)，從而達(dá)到提高散熱器的散熱效果。因此，強(qiáng)制對(duì)流散熱采暖技術(shù)在水溫較低（55℃～65℃）時(shí)也能達(dá)到較好的采暖效果。在強(qiáng)制對(duì)流采暖試驗(yàn)中，利用稠油污水處理站處理后的污水采暖，污水溫度在55℃～60℃之間，停止采暖蒸汽的消耗，取得了較好的效果。

由于強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱采用稠油采出水直接采暖，因此其對(duì)水質(zhì)要求較高，一般采用凈化后的油田污水進(jìn)行采暖，稠油污水處理站及回用污水的供熱站滿足其水質(zhì)要求。

2.3高溫污水換熱采暖技術(shù)

針對(duì)其他稠油采出水溫度較高，達(dá)到冬季采暖供暖要求的，由于有的地區(qū)采出水含有硫化氫，直接進(jìn)入采暖系統(tǒng)，存在一定安全隱患，設(shè)計(jì)了間接采暖工藝，采用間接換熱的供熱形式。熱源采用含油污水處理回用系統(tǒng)的凈化污水，供熱系統(tǒng)循環(huán)水仍采用清水。從2000m3過濾緩沖罐出水線引出DN200的管線接至換熱站內(nèi)與采暖回水換熱，經(jīng)換熱后的采暖水送至采暖系統(tǒng)，采暖熱媒介質(zhì)溫度按75～55℃考慮，換熱后的凈化軟化水進(jìn)入2000m3過濾緩沖罐

高溫污水換熱采暖屬于間接采暖方式，避免了含硫污水進(jìn)入采暖間，提高了采暖系統(tǒng)的安全性，而換熱后的熱網(wǎng)循環(huán)水溫度低于熱源污水溫度，則需要熱源污水溫度較高，其推廣適應(yīng)性較差。

2.4稠油含油污水余熱利用技術(shù)對(duì)比

根據(jù)各稠油含油污水余熱利用技術(shù)特點(diǎn)，在能效比、一次能源效率、余熱利用率等方面進(jìn)行了對(duì)比。

從稠油含油污水余熱利用技術(shù)對(duì)比表可以看出，強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱技術(shù)、高溫污水換熱采暖技術(shù)各方面性能優(yōu)于污水源熱泵，但其要求污水熱源溫度高，推廣受限。由于稠油含油污水中含有硫化氫等有毒氣體，采用強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱技術(shù)采暖存在一定安全隱患。通過污水源熱泵與強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱技術(shù)、高溫污水換熱采暖技術(shù)對(duì)比可以看出，采用污水源熱泵技術(shù)回收污水余熱采暖相對(duì)安全且應(yīng)用范圍較廣。

3、污水處理站采出水余熱采暖改造

稠油污水處理站目前采用蒸汽減壓采暖，設(shè)計(jì)蒸汽耗量為0.98m3/h，實(shí)際蒸汽耗量為2.45m3/h，蒸汽耗量較大，熱能利用率低，采暖期間每天有大量高品質(zhì)蒸汽資源用于低端采暖。

3.1污水處理站最大采暖熱負(fù)荷確定

根據(jù)房間功能將需要采暖的房間可分為3類：人員長期停留（如值班室，化驗(yàn)室等）、人員短期停留（各操作間）的房間及設(shè)備間與庫房。

人員長期停留的房間熱負(fù)荷（單位建筑面積的熱指標(biāo)）為：170w/m2，人員短期停留的房間熱負(fù)荷為：120w/m2，設(shè)備間及庫房為：80w/m2。

3.2污水處理站采出水余熱采暖改造方案

污水站每天有約20000～30000m3、溫度為65～70℃左右的凈化后的污水余熱資源，可采用污水余熱進(jìn)行冬季采暖。利用污水換熱與強(qiáng)制對(duì)流相結(jié)合采暖方式取代蒸汽來滿足采暖。拆除原有的蒸汽采暖設(shè)施，新建熱水采暖系統(tǒng)，熱源采用換熱方式回收污水余熱，散熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制對(duì)流方式采暖。

熱源采用含油污水處理回用系統(tǒng)的凈化污水，供熱系統(tǒng)循環(huán)水仍采用清水。考慮到凈化中含有一定的H2S氣體，直接用于采暖系統(tǒng)存在一定的安全隱患，因此本次方案考慮采用間接換熱的供熱形式。

3.2.1污水換熱器

1.采用流道式污水換熱器：

污水換熱器，其形式為寬流道換熱器，針對(duì)污水特點(diǎn)而研制，污水種類可包括地表水、城市污水、工業(yè)廢水，根據(jù)污水的不同類型，在流道結(jié)構(gòu)和防腐方面形成不同的系列產(chǎn)品。

2.選擇寬流道式污水換熱器

我們選擇此項(xiàng)目的關(guān)鍵換熱設(shè)備為寬流道式污水換熱器，而目前國內(nèi)在污水換熱領(lǐng)域做的比較成功的廠家為哈爾濱工業(yè)大學(xué)金濤公司的污水換熱器。該公司寬流道污水換熱器已經(jīng)獲得國家專利（ZL200710144522.9），同時(shí)在市場應(yīng)用方面十分突出，在民用采暖、制冷及工藝制熱領(lǐng)域位居國內(nèi)領(lǐng)先地位，此項(xiàng)技術(shù)為該公司專有壟斷技術(shù)。

3.2.2散熱器

除庫房、設(shè)備間、泵房、閥門間等不常呆人的房間采用普通散熱器，其余房間散熱器需重新更換為強(qiáng)制對(duì)流采暖散熱器（進(jìn)水溫度為65℃時(shí)散熱量為1511W）。

3.2.3供熱管網(wǎng)

供熱管網(wǎng)按照供熱介質(zhì)為60～65℃熱水循環(huán)方式重新進(jìn)行校核設(shè)計(jì)。改造后的管線沿原走向采用架空敷設(shè)，管道保溫采用玻璃棉管殼，保溫厚度40～50mm，外包0.5mm鍍鋅鐵皮，拆除的原管線應(yīng)盡量加以利用。

3.2.4采暖系統(tǒng)

對(duì)室內(nèi)采暖系統(tǒng)按供暖介質(zhì)為60℃～65℃熱水進(jìn)行校核設(shè)計(jì)。系統(tǒng)供、回水管線按設(shè)計(jì)要求重新敷設(shè)，拆除的原管線應(yīng)盡量加以利用。

3.2.5輔助設(shè)備

污水處理站高溫污水換熱采暖輔助設(shè)備主要有采暖熱水循環(huán)泵、污水熱源增壓泵、軟化水裝置、定壓補(bǔ)水裝置等。

4、結(jié)論

根據(jù)油田污水處理的實(shí)際情況，選擇污水源熱泵技術(shù)間接換熱實(shí)現(xiàn)回收污水余熱采暖，運(yùn)行費(fèi)用低、對(duì)環(huán)境污染較少、維護(hù)方便，不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，變廢為寶，降低油田對(duì)初始燃料的依賴，還大大提高油氣田的能源利用率，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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