SiO2含量对新疆油田六九区注汽锅炉的影响及处理技术

唐 丽

（新疆克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依 833600）

SiO2含量对新疆油田六九区注汽锅炉的影响及处理技术

唐 丽

（新疆克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依 833600）

新疆油田六九区回用注汽锅炉的稠油污水SiO2含量达到80～120 mg/L，超过了给水水质标准中50 mg/L的要求。文章通过试验分析了该稠油污水SiO2含量对注汽锅炉结垢的影响，并对防垢剂等进行了筛选研究。结果表明：稠油污水SiO2含量对注汽锅炉结垢影响不大，运行1年的炉垢厚度只有0.54 μm，由于除SiO2的药剂费用较高，因此不需专门对污水除SiO2，只需对锅炉运行一段时间后形成的薄垢进行定期清洗即可。

稠油污水；回用；注汽锅炉；SiO2含量；结垢；预防

0 引言

稠油污水在深度处理达到高压蒸汽锅炉给水标准后，可作为注汽锅炉用水。锅炉进水中硅含量过高会导致锅炉在运行中形成硅酸盐水垢，该水垢的主要成分为SiO2（20%～50%）和含硅化合物，它通常在锅炉凝汽器和加热器等热负荷高的部位形成。针对六九区回用锅炉稠油污水SiO2含量超标的现象，有必要研究SiO2含量对注汽锅炉的影响，以便采取预防措施，防止或减缓注汽锅炉炉管结垢。

1 SiO2含量对六九区污水回用锅炉的影响

硅垢的主要来源是硅酸盐的溶解，主要存在形式是：悬浮硅、胶体硅、活性硅酸盐和聚硅酸盐，其中SiO2起晶核作用。

油田采出污水中含有比清水中高的SiO2，污水中的SiO2通常是地层中的石英在pH值大于9的未蒸发水和冷凝水中溶解产生的。SiO2能够与Ca2+、Mg2+等离子共同沉积，造成锅炉炉管结垢；另外，SiO2含量超过其溶解度时也能单独结垢。由于SiO2的溶解度与压力关系密切，压力降低，溶解度减小，因此SiO2垢往往出现在压力急剧下降的位置。

1.1 六九区回用锅炉污水处理情况

在注汽锅炉给水中，六九区稠油污水处理后其余指标都达到了注汽锅炉给水标准SY/T 0097-2000的要求，但SiO2的含量超过了给水水质标准中50 mg/L的要求，达到了80～120 mg/L。由于在污水回用中去除SiO2的费用高，约为3元/m3，因而对六九区回用锅炉稠油污水暂时没有采取除硅措施，但由于SiO2含量超过了注汽锅炉给水标准SY/T 0097-2000，一旦注汽锅炉结垢将直接影响其安全经济运行。

各国注汽锅炉给水标准对SiO2允许含量的规定不同，国内外对SiO2允许含量的认识也不同，见表1。

表1 各国注汽锅炉给水标准对SiO2允许含量的规定/（mg/L）

1.2 炉前炉后回用污水水质分析

由于我们采取的水处理软化措施比较好，软化处理后水的硬度都为零，但由于测量有误差，可能有微量钙、镁离子进入锅炉，所以可能会有微量的复合硅酸盐垢产生。为此，对不同时段的水质进行了全分析，分析结果见表2、表3。

从表2可以看出，由于水的蒸发，当给水中Cl-质量浓度由1 220.58 mg/L变为4 769.10 mg/L时（即水被浓缩3.97倍），SiO2质量浓度由81.8 mg/L变为303 mg/L，浓缩了约3.64倍。从表3可以看出，当给水中Cl-质量浓度由1 053.06 mg/L变为4 369.19mg/L时 （即水被浓缩4.07倍），SiO2质量浓度由80.3mg/L变为298mg/L，浓缩了3.71倍。从以上两表可以看出，SiO2质量浓度的浓缩倍数要小于Cl-质量浓度的浓缩倍数，这说明，SiO2除部分溶解在水中外，也部分溶解在蒸汽中，另有微量部分则可能与其他金属离子结合形成垢，数据表明污水回用锅炉以后有结垢趋势，但结垢比较轻微。

表2 九区5号供热站炉前和炉后水水质分析结果

表3 回用污水水质分析结果

1.3 注汽锅炉系统结垢趋势分析

统计分析回用污水前后注汽锅炉的系统压差，如果系统压力升高明显则表明结垢严重，回用污水前后注汽锅炉的系统压差见表4。

表4 回用污水前后注汽锅炉的系统压差统计/MPa

从表4可以看出，锅炉的系统压差变化不大，表明结垢及其趋势不严重。另外，2007年5月4日对九区5号注汽站开炉检查的情况也证实了这一结果。

2 注汽锅炉结垢预防与应对措施

防垢的措施通常有：改变系统条件，以增大盐的溶解度； 防止晶核化或抑制结晶变大；分离晶核；减少成垢阳离子，主要是螯合二价金属离子；防止沉积，保持固体颗粒在水中悬浮并防止在金属表面沉积等。

由于去除污水中的SiO2成本较高，所以我们认为通过控制给水中容易与SiO2结合形成垢的Fe3+、Ca2+、Mg2+等离子是比较经济有效的方法。在注汽站给水处理中，将Ca2+、Mg2+等离子的质量浓度由0.1 mg/L降低到0（由于存在测量误差，实际不可能降低到0，但应尽可能接近0），从而达到预防SiO2复合垢形成的目的。

由于六九区污水的碱度与硬度的比值平均在6倍以上，同时注汽锅炉炉水的pH值在11以上，因而在控制好Fe3+、Ca2+、Mg2+等金属离子的情况下，可以有效地预防注汽锅炉结垢。

3 除SiO2的药剂筛选

目前锅炉水软化一般采用的是热石灰法，但采用热法需将污水温度升至100℃以上，在现场实施具有较大的困难，因此考虑通过调整离子的思路，研制出目前现场可行的除硅处理工艺与除硅药剂。

3.1 pH值对除硅效果的影响

根据除硅的原理，当污水的pH值在一定的范围内时 （采用SDJ-E2来调整），除硅剂与污水中的某些离子反应生成沉淀并吸附，从而达到除去水中SiO2的目的，见表5。

表5 pH值 （SDJ-E2加量）对除硅效果的影响

表5数据反映了当污水的pH值增加到10.5时，即SDJ-E2剂加量为600 mg/L时，可将水中的SiO2降至50 mg/L以下。

3.2 除硅剂加量对除硅效果的影响

在最合适的SDJ-E2加量下改变除硅剂的加药浓度，以便找出除硅剂的最低加量，见表6。

表6 除硅剂加量对除硅效果的影响

表6表明了在合适的pH值下除硅剂的最低加量为500 mg/L。

3.3 温度对除硅效果的影响

试验时对热法与冷法的除硅效果进行比较，见表7，其中热法是将污水温度升至105℃后加入各种药剂，冷法的污水温度则仍为60℃。

表7表明热法的除硅效果明显优于冷法。

表7 温度对除硅效果的影响

4 水处理剂的经济分析

水处理药剂的详细费用见表8。

表8 药剂处理费用

5 结束语

国外稠油采出水当SiO2含量小于120 mg/L时，常常不进行药剂处理。新疆油田稠油污水含SiO2不高，常常小于100 mg/L，2007年5月4日九区5号注汽站开炉检查，运行1年的炉垢只有0.54μm，考虑到药剂除SiO2的费用较高 （1.969元/m3），我们认为不需专门去除SiO2，对于运行一段时间后形成的薄垢，只需定期进行清洗即可。

[1]俞敦义．稠油污水的净化处理[J]．水处理技术．1998,24（2）∶113-116.

Effect of SiO2Content in Wastewater on Steam Injection Boiler at Block 69 in Xinjiang Oilfield and Treatment Technique

TANG Li（Kelamayi Vocational&Technical College,Kelamayi 833600， China）

The SiO2content in wastewater from heavy oil reused for steam injection boiler at Block 69 in Xinjiang Oilfield reaches 80～120 mg/L， exceeding the standard of 50 mg/L given by the water supply quality criterion.The effect of SiO2content in above-mentioned wastewater on scale formation in steam injection boiler is experimented and analyzed,then the study on scale inhibitor selection is conducted.The results show that the effect of SiO2content in wastewater on scale formation in steam injection boiler is so unobvious that the scale thickness is only 0.54 μm after one year’s operation.Owing to high expense of SiO2scale inhibitors,it is unneeded using SiO2scale inhibitors to strip scale but is required to remove the thin scale periodically after each interval of operational time.

wastewater from heavy oil;reuse；steam injection boiler;SiO2content;scale formation;prevention

TE963

B

1001－2206（2010）05－0067－03

∶唐 丽 （1965-）,女，上海嘉定人，讲师，2007年毕业于西安石油大学化学工程专业，硕士，现从事油田应用化学教学工作。

2009-12-28；

2010-06-12