便攜式活動鍋爐污水回收箱的研制和應用

張立峰

摘 要 注汽鍋爐主要依賴水處理設備為其提供的高質量的軟化水。正常運行情況下，單臺注汽鍋爐每天再生一次，每次平均產生污水30m3，約占當日總用水量9%。針對目前產生污水主要采用車輛拉運的處理方式費用較高的問題，設計一種便攜式回收設備，可回收利用反洗水和正洗水，并可跟隨活動鍋爐靈活轉場部署，達到節約活動鍋爐運費和水費，降低環境污染的目的。

關鍵詞 便攜式 活動鍋爐 污水回收箱 研制 應用

1背景介紹

除了部分采用軟化水供應的注汽鍋爐外，油田活動注汽鍋爐主要采用活動水處理設備軟化給水。現河采油廠注汽（氮）大隊注汽一隊共轄6臺活動注汽鍋爐，單臺注汽鍋爐每天再生一次，根據排量不同每次平均產生污水30m3，約占當日總用水量9%。一般而言，這些污水通過污水車輛進行拉運，單口井根據注汽量不同，拉運費在1-2萬之間，一年單臺活動鍋爐注汽超過20井次，運費合計20-40萬元。運費高昂成為注汽成本居高不下的重要因素。

2主要技術路線

水處理設備工作一段時間后，再生樹脂上部會攔截很多污物，把這些污物除去后，離子交換樹脂才能完全曝露出來，再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入，從頂部流出，這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。反洗部分耗時近20分鐘，產生污水量約10m3。經過分析，發現該步驟除了泥沙和雜質以外，水質合格，經過過濾后完全可以回收再利用。

而一、二級正洗是采用與實際工作接近的流速，用原水對樹脂進行沖洗，將殘留的鹽徹底沖洗干凈，使最后出水成為達標軟水。在該步驟中，每步設定控制時間在40分鐘左右，共計1小時20分鐘，平均產生水量30 m3。由于大多數鍋爐依賴人工化驗水質，在正洗末期，部分正洗水已經符合鍋爐給水水質要求，卻被當作污水排出，造成了水資源浪費。

通過廣泛論證，決定研制一套便攜型污水過濾回收箱，加裝在水處理排污流程上，處理并回收反洗水和部分正洗水，實現再次利用。從而減少清水用量、降低運費，實現降本增效。同時，該裝置具備便攜性，可以伴隨活動注汽設備靈活轉場部署。

2.1便攜式回收箱的結構

該回收箱主要由流程、不銹鋼箱體、沉降過濾池和集水池、自動化運行設備部分構成（圖1）。

（1）流程設計。用活動軟管將水處理污水出口接頭和入口管線接頭相連接，污水通過活動軟管進入口管線，通過氣動閥動作被引導進入回收箱管線回收，或是進入排污管線排出。氣動閥組采用GE-Aquamatic公司氣動氣開隔膜閥兩個，采用水處理自帶空氣壓縮機為動力，可以實現通氣時關閉，無氣時打開。

（2）不銹鋼箱體。回收箱長期運行在高鹽環境中，需要使用不銹鋼作為材料以滿足耐腐蝕性要求。處于靈活轉場部署需要，不銹鋼箱體應具備較高強度和小型化兩特征。該回收箱箱體采用304號不銹鋼板和槽鋼制作，兼顧了高耐腐性和使用強度。箱體長、寬、高分別為1.5m*2m*1.5m，小巧靈活。回收箱配蓋板一塊、吊耳四個、掛鉤兩個。可采用組合拼裝或者吊裝運輸方式，便捷性高。

（3）沉降過濾池和集水池。沉降過濾池和集水池是該回收箱的主要部分。沉降過濾池可將污水中的雜質充分沉降過濾，達到回收要求。箱體左側安裝沉降過濾池一座，下部留有排污管線和進水管線，上部集成過濾體一塊。

（4）自動化運行設備。回收箱在并聯進水處理設備之后，應能夠充分實現自主運行，無需人工干預。為此團隊設計了設備組一套，包括集水池內浮子式液位計一枚，回收箱外控制柜一個，電導率儀一個，氣動閥氣源電磁閥兩個。

2.2工作方式

將回收箱流程接好，接通380V三項電源，電信號管線和氣源信號管線。電導率儀設定值為900%eS/cm（清水中鹽離子含量，高于此值時發出電信號通過繼電器打開或關閉氣動閥）。

（1）反洗時的工作方式。反洗步驟主要目的是清除樹脂罐頂部污物，將樹脂床裸露。在反洗水中，除了部分雜質外鹽分很少，經過濾后可以全部回收。

（2）進鹽、沉降、置換時的工作方式。進鹽、沉降、置換是通過鹽水流過樹脂床，對樹脂進行再生的過程。

（3）正洗流程時的工作方式。正洗初期，正洗水中含鹽量很高無法回收。在末期，正洗水中鈣、鎂、鈉等離子絕大多數已經洗出，符合使用標準。電導率檢測可有效區分兩階段，實現正洗末期達標水回收再利用。

3現場應用及效果

3.1裝置的現場應用

2016年9月，便攜式回收箱組裝完畢后在現河6#活動注汽鍋爐試運行并采集數據，基本實現了設計要求。在6#鍋爐3次注汽鍋爐搬家過程中，該回收箱2次掛裝在水處理廠房后部隨設備轉場部署。一次通過吊車吊裝部署，部署占壓場地面積均在5m2以下，體現了良好的便捷性。

該裝置在試運行的504小時中，除初裝時因鍋爐電路松動導致的停運外，均實現無人值守式自動化運行。其中浮子式液位計跟蹤水位正常啟停清水泵，兩氣動閥組可根據電導率儀對水質的監測自動實現開閉。設備正常運行時率達到99%以上。

在C20-P85注汽井場上，現河6#活動鍋爐共再生7次。通過安裝流量計的方式監測到，在單次再生過程中：反洗水共計10.2立方米，裝置回收水量8立方米；一級正洗過程中產生水量12.8立方米，二級正洗產生水量12.5 立方米，裝置回收量4.8立方米。回收量共計12.8立方米，占全部污水總量總量36.1%。通過人工化驗，水質均達到鍋爐給水標準。通過污水回收，注汽鍋爐平均噸汽耗水由之前的1.20 m3/h變為1.14m3/h，節水效果明顯。

3.2效益分析

（1）經濟效益。在單臺活動鍋爐每次再生過程中：反洗平均能回收反洗水6噸，正洗水12噸。活動鍋爐24小時再生一次，按2016生產經營數據計算，單臺活動鍋爐平均一年注汽247天， 單臺活動鍋爐每年創造效益9.01萬元。

（2）社會效益。生水運行的活動鍋爐安裝該回收箱后，污水的排放量大為減少，大大降低了污水拉運途中泄露的概率，有效減少了污染發生，社會效益顯著。