[發明專利]以僅除懸浮物和硬度采油廢液為給水的過熱注汽鍋爐系統

有效

• 申請號: 201310268854.3
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103343960A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 王樹眾;馬紅和;周璐;吳志強;陳林
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F22D11/00
• 分類號: F22D11/00;C02F1/66
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于稠油注過熱蒸汽熱采和鍋爐設備技術領域，特別涉及一種過熱注汽鍋爐系統。

背景技術

對于稠油油田而言，采油過程不僅需要大量的蒸汽，而且產生大量的采油廢液。當前，采油廢液一般需要進行除氧、除鐵、除硬度、除硅、除鹽、除懸浮物、除油脂、調pH等一系列復雜工藝的處理，才可用作注汽鍋爐的給水，僅除硅工藝的運行費用就高達3元/m³廢水，經濟性比較差。另外，為了降低給水對含鹽量的要求，保證注汽鍋爐的安全運行，還要求出口蒸汽的干度低于80%，這一要求大大限制了注汽鍋爐在油田上的應用范圍。然而，采油廢水水質較差，熱采回用的采油廢液的水質指標與注汽鍋爐的水質要求相差甚遠。另外，由于注汽鍋爐產生的蒸汽將直接用于采油，因而對蒸汽品質的要求大大降低，使得常規過熱鍋爐的水質要求對于注汽鍋爐而言過于苛刻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以僅除懸浮物和硬度采油廢液為給水的過熱注汽鍋爐系統，既能連續安全產生符合注汽要求的過熱蒸汽又能以經簡單的水處理的采油廢液作為過熱注汽鍋爐給水。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

以僅除懸浮物和硬度采油廢液為給水的過熱注汽鍋爐系統，包括除懸浮物、除硬度單元，調節pH單元，高壓水泵，混合器，爐體，旋風分離器，上集箱和下集箱；爐體包括對流段、輻射段和過熱段，過熱段設置在對流段和輻射段之間；輻射段的進口端設有燃燒器；輻射段殼體為臥式圓筒結構，輻射段內布置輻射管束；過熱段和對流段的殼體為立式方箱結構，與輻射段殼體在空間上相互垂直，過熱管束和對流管束分別布置在過熱段和對流段內；旋風分離器、上集箱和下集箱均布置在爐體外側；除懸浮物、除硬度單元的出口和調pH單元入口相連，調pH單元出口連接高壓水泵入口，高壓水泵出口與混合器給水端連接，混合器出口與對流段入口連接，對流段出口與輻射段入口連接，輻射段出口與旋風分離器入口連接，旋風分離器蒸汽出口與過熱段入口連接，旋風分離器底部飽和水出口連接至上集箱入口，上集箱底部出口與下集箱頂部入口相連，下集箱底部排污口設置排污閥，下集箱側頂部出口與混合器飽和水入口相連，并在二者之間的管道上設置止回閥，過熱段的出口為過熱蒸汽出口。

本發明進一步的改進在于：除懸浮物、除硬度單元的入口連接采油廢液。

本發明進一步的改進在于：所述除懸浮物、除硬度單元，用于將采油廢液的懸浮物和硬度分別處理為2.0mg·L^-1、0.1mg·L^-1以下。

本發明進一步的改進在于：所述輻射管束由多排蛇形管往復連接為單回程管束，管束沿輻射段殼體呈圓形排列；所述對流管束由多排蛇形管往復連接為單回程管束，管束在殼體內呈矩形排列；所述過熱管束由多排蛇形管往復連接為單回程管束，管束在殼體內呈矩形排列。

本發明進一步的改進在于：所述上集箱和下集箱均為圓筒結構。

本發明進一步的改進在于：下集箱的排污率低于5%，上集箱與下集箱之間通過一根或者多根管道連接。

本發明進一步的改進在于：輻射段出口的蒸汽干度為70～80%。

本發明進一步的改進在于：混合器的安裝高度低于上集箱的安裝高度，并且高于下集箱的安裝高度。

本發明進一步的改進在于：所述調節pH單元，用于調節除懸浮物、除硬度單元處理后的采油廢液的pH值，使得采油廢液中的硅始終以硅酸鹽的形式存在。

本發明進一步的改進在于：所述調節pH單元根據采油廢液的二氧化硅含量對pH進行調節：當二氧化硅含量為50mg·L^-1時pH調節至7.2以上；當二氧化硅含量為80mg·L^-1時pH調節至9.5以上；當二氧化硅含量為120mg·L^-1時pH調節至11.0以上。

本發明進一步的改進在于：當二氧化硅含量為其它值時調節pH單元通過插值取得相應的pH調節值。

現有的注汽鍋爐如果以采油廢水為給水，必須進行嚴格的除氧、除鐵、除硬度、除硅、除懸浮物、除油脂、調pH等復雜處理，并且以此水質作為給水的注汽鍋爐無法產生過熱蒸汽。本發明提供一種以簡單處理的采油廢液為給水的過熱注汽鍋爐系統；采油廢液在進入注汽鍋爐之前，只需進行簡單的除硬度和除懸浮物處理；通過調節pH至適當值，使得采油廢液中的硅始終以硅酸鹽的形式存在，不會轉化為二氧化硅而造成鍋爐爆管，可節約除硅的巨大運行費用。通過采用以旋風分離器為主體設備的汽水分離技術，可將給水加熱至過熱狀態，而不會析出鹽類導致傳熱惡化引起安全事故。