河南油田稠油污水回用锅炉技术及应用

2015-02-08刁星中国石化河南石油工程设计有限公司地面设计所

油气田地面工程 2015年3期

刁星中国石化河南石油工程设计有限公司地面设计所

河南油田稠油污水回用锅炉技术及应用

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河南油田近年来在稠油污水回用锅炉方面做了大量的研究和现场应用工作，回用湿饱和注汽锅炉和10t/h低压饱和蒸汽锅炉主要去除油、悬浮物、硬度等；回用75t/h过热蒸汽注汽锅炉应主要去除油、悬浮物、硅、COD、硬度、盐等。稠油污水回用锅炉研究内容包括：过滤系统；离子交换树脂系统；进双膜前除硅、除COD等预处理技术；双膜工艺研究及选择。回用湿蒸汽锅炉系统工程应用表明，锅炉回用水处理单位成本费用为8.80元／立方米，锅炉回用水处理单位收益为13.65元/立方米回用75t/h锅炉中试工程应用表明，锅炉回用水处理单位成本费用为13.407元／立方米，锅炉回用水处理单位收益为23.22元/立方米。

河南油田；稠油污水；湿蒸汽锅炉系统；过热蒸汽注汽锅炉

河南油田近年来在稠油污水回用锅炉方面做了大量的研究和现场应用工作，包括稠油污水出路选择、水质特性、油和悬浮物的去除、COD的去除、总硬度和二氧化硅的去除等。该油田采油二厂稠联、王集区块污水回用10t/h低压燃煤蒸汽锅炉以及回用75t/h燃煤过热蒸汽注汽锅炉收到了很好的效果。

1 稠油污水回用锅炉技术

湿饱和蒸汽注汽锅炉遵循《稠油注汽系统设计规范》，燃煤饱和蒸汽锅炉遵循《工业锅炉水质标准》，燃煤过热蒸汽注汽锅炉遵循《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》。回用湿饱和注汽锅炉和10t/h低压饱和蒸汽锅炉主要去除油、悬浮物、硬度等；回用75t/h过热蒸汽注汽锅炉应主要去除油、悬浮物、硅、COD、硬度、盐等。该稠油联合站气浮出水水质分析结果表明为低矿化度、高硅、HCO3-水型的水质。根据水质特性对比，同时结合离子交换树脂、超滤、反渗透、电除盐等膜分离技术的发展趋势，稠油污水回用锅炉研究内容包括：过滤系统；离子交换树脂系统；进双膜前除硅、除COD等预处理技术；双膜工艺研究及选择。进双膜前除硅、除COD等预处理技术的研究结果表明，除硅可选择氯化镁作为除硅剂；采用超声波活性炭法进行COD去除较为适宜。采用双膜法处理回用过热蒸汽注汽锅炉，研究结果表明，流程为缓冲+沉降+气浮+过滤+除COD+双膜(超滤+两级反渗透)+EDI较为适宜。本文主要介绍过滤系统和离子交换树脂系统的研究方法。

（1）过滤系统。过滤系统主要作用是去除油和悬浮物，以保证进后端深度处理油和悬浮物含量小于2mg/L的要求。过滤滤料的筛选是必须研究的内容之一。考察了国内油田过滤器的使用，河南油田稠联回用湿蒸气注汽锅炉、新庄回用湿蒸气注汽锅炉，采用双滤料+多介质过滤系统。特别是河南油田稠联已建的双滤料、多介质过滤器，经过多年运行，出水含油、悬浮物指标已证明能达到小于2mg/L的要求。一级过滤双滤料过滤，上层采用无烟煤，粒径较大的轻质滤料，下层采用石英砂粒径较小的重质滤料；二级过滤采用多介质过滤，上层内装填上下两层粒状滤料，采用核桃壳和石英砂，下层采用皓英石；上层采用普通粗滤料进行深床过滤，下层设置极细的特种滤料起表面过滤作用，如此提高了过滤效率和过滤精度。稠油联合站回用饱和湿蒸气锅炉的过滤器水质指标见表1。从表1可以看出双滤料、多介质运行比较平稳，出水水质可满足深度处理进水的要求。

表1 双滤料、多介质过滤器进出水水质指标

（2）离子交换树脂系统。根据稠联气浮出水水质和回用锅炉水质标准对比可以看出，回用锅炉需除硬度。离子交换树脂是除硬最常用的处理方法，对大孔弱酸阳离子树脂和强酸阳离子树脂进行小试性能对比，实验结果见表2。通过对比大孔弱酸阳离子树脂和强酸阳离子树脂物理、化学特性，确定软化树脂采用大孔弱酸阳离子树脂，固定床离子交换，满足河南油田稠联污水软化要求，能够达到锅炉用水指标。采用两级吸附能力强、抗污染能力强、容易再生恢复的大孔弱酸阳离子交换树脂对污水进行软化除硬，硬度达到检不出的程度。两级离子交换树脂软化除硬，出水水质能达到回用湿饱和蒸汽注汽锅炉的水质标准。河南油田采油二厂于2007年底投产稠联污水回用锅炉，综合利用率由工程投用前的30.33%提高到应用后的60.66%。采用离子交换树脂软化法，稠联回用湿饱和蒸汽注汽锅炉回用水处理单位成本费用为8.80元∕立方米。