全膜法水处理技术在燃煤过热蒸汽注汽锅炉补给水处理中的应用.pdf

石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报) 2 0 1 0 年 6 月第 3 2 卷第 3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y( J J P I ) J u n 2 0 1 0 V o 1 3 2 N o 3 全膜法水 处理技术 在燃 煤过热蒸汽 注汽锅炉补给水处理 中的应 用 聂惟 国 ( 河南石油勘探局机动处， 河南南阳4 7 3 1 3 2 ) 李防震 ( 河南油田分公司第二采油厂， 河南唐河4 7 3 4 0 0 ) 摘要用 于稠 油开发 生产的高压燃煤 过热蒸汽注汽锅炉的配套全膜 法水处理 系统，是一种新 型的环保水 处理 系统 ，其现场应用 表 明，该 系统 不仅 能保 证锅 炉 的给水质 量 ，且 能确 保锅 炉 的 “ 安 、稳、长、满、 优”运行 ，满足 “ 清洁 生产” 的要求 ，实现 了经济效益 与社会效益相结合 的综合效 益最 大化 。 关键词全膜 法；水处理 ；蒸汽 ；注汽锅炉 ；河南油田 中图分类号TE 9 3 4 5 文献标识码A 文章编 号 1 0 0 0 9 7 5 2 ( 2 0 1 0 )0 3 0 3 8 0 0 3 中石化河南油田分公司为了改善稠油开发效果 ，提高油汽 比和采收率，降低稠油开采成本。2 0 0 7 年 1 0月开 始与 四川 锅炉 厂联合 进行 了燃 煤过 热蒸 汽 注 汽锅 炉 ( 也 称燃 煤 过热 蒸 汽机 发 生 器 ) 的研 发工 作 ，并 于 2 0 0 9年 6月投入 使用 。在 该锅 炉配 套水 处理 系 统设 计 上 ，根 据锅 炉 的结 构特 点 ，确 立 了 锅炉 的给水 水 质标 准 ，按 照设 备可 靠 、环保 、综合 费用 最低 、系统先 进 的要 求 ，通 过与其 他形 式 的水处 理对 比，决 定 了全膜 法水 处理 工艺 。 1 水质标准的确立 根 据 过热蒸 汽发 生器 的结 构特 点 ，结 合 国 内外 高压 过热 蒸汽 锅炉 的给 水水 质要求 ，通 过 给水水 质影 响研究 ，燃 煤过 热 蒸 汽 发 生 器 给 水 与现 有 的湿 饱 和 蒸 汽 注 汽锅 炉 给 水 相 比 ，需 进 行 除 盐 、除 二 氧 化 硅等 。 考虑 目前国内还未有高压过热蒸汽发生器的给水水质标准 ，为确保高压过热蒸汽发生器的安全 运行，确定其给水水质满足 GB 1 2 1 4 5 1 9 9 9 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准 。 2 全膜法水处理工艺设计 根 据锅 炉设 计 要 求 ，配 套 水 处 理 系 统 制 水 能 力 9 0 t h ，出水 品 质 应 达 到 GB T 1 2 1 4 5 1 9 9 9标 准 要 求 。 设计水源为浅层地表水 ，根据原水水质特点并综合考虑建设费用等因素 ，系统采用 了 “ 多介质过滤 +超 滤 +单级 反渗 透 +E DI( 连 续 电除盐 ) ” 方 案 ，整 套 系统 分 为 3个 子 系 统 ，即预 处 理 系 统 、预 脱 盐 系统和精 脱盐 系统 。 系统 采用 工控 机 +P L C的上 、下 位 机控制 方式 ，能 实现 全 自动运行 。 原水 及 出水 水 质指标 见表 1 。 收稿 日期2 0 1 00 3 2 2 作者简介聂惟国 ( 1 9 6 6一 ) ，男，1 9 8 9年江汉石油学院毕业 ，硕士 ，高级 工程师 ，现主要从事设备管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 3期 聂惟国等 ：全 膜法水处理技术在 燃煤过热蒸汽 注汽 锅炉补给水处理 中的应用 表 1 原 水 及 出 水 水 质 指 标 在原水 中 反渗透出水中 E DI 出水 中 在原水 中 反渗透 出水 中 E D I出水 中 分析项 目 含量 含量 含量 分 ，。， 含 含量 含量 ( 离子 ) ， mR L ，I ng 1 ， i n g 1 _ _ 1 ( 离子 、金 属、化合物) 一 。 L g mg L mgL mg1 K+ 2 3 8 0 0 5 0 0 4 N0 2 4 5 0 01 0 01 Na + 7 2 0 4 1 8 3 0 0 0 F一0 9 4 0 0 5 0 0 5 Ca 2 + 3 9 4 0 1 7 7 0 1 3 HPo；0 0 4 d 0 0 2 0 0 2 M g 。 1 4 3 0 0 09 0 0 1 S e 0 0 0 0 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 2 Fe 3 0 2 6 O 01 O 0 1 S r 0 3 0 0 0 1 0 0l Fe 2 0 0 0 2 d 0 0 02 d 0 0 0 2 Ba 0 0 7 0 01 0 01 A1 3 0 0 3 d 0 01 d 0 0 1 M n 0 0 4 d 0 0 1 0 01 NH 0 1 2 0 1 4 0 1 4 游离 C O2 5 1 8 6 2 2 1 ( ) 4 Cl 3 3 6 8 0 1 2 0 0 0 H a Si 03 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 S 0； 一 9 1 2 6 4 1 8 0 0 0 总硬度 ( 以 C a C O3 计 ) 1 5 7 0 O 5 0 0 0 3 7 HC( ) 2 1 9 0 6 6 1 0 1 3 7 p H 值 7 5 O 6 5 O 6 5 0 c ol 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 全膜法系统组件选择 3 1超滤 膜 组件 超滤膜 组 件采 用 了 S a v e y o r内压式 超 滤膜 ，每 个 组件 包含 7 5 6 0根 毛 细管 ，膜 丝 内径 1 2 ram，平 均 截 留分子 量 4 5 0 0 0 。该 膜 以改性 聚砜( mP S ) 为主要 原 料 ，经过 成 膜 后 亲水 处 理 而 制成 。其 特点 是 通 量 稳 定 ，过 滤精 度 高 ，机械 强 度佳 ，抗 污染 能力强 ，化学 稳定 性 好 。 3 2 反渗 透 膜 反渗透膜元 件 采用 了 Hy d r a n a u t i c s P RO C1 0增强 型 反渗 透 复 合膜 ，具 有 技术 成熟 、脱 盐 率 高 ( 9 9 7 5 ) 、耐化学清洗等优点。 3 3 E DI组件 E DI( 连 续 电除 盐 )是利 用 混合 离 子交换 树 脂 吸附 给水 中的 阴 阳离 子 ， 同时 这些 被 吸 附 的离 子 又在 直 流 电压 的作 用 下 ，分别 透 过 阴 阳离 子交 换 膜 而被 去除 的过 程 。 带负 电荷 的阴离 子 ( 例 如 OH、C 1 )被 正极( + ) 吸 引而 通 过 阴离 子 交 换 膜 ，进 入 到邻 近 的浓 水 室 。此 后这 些 离子 在继 续 向正 极 迁移 中 遇 到邻 近 的 阳离 子 交 换 膜 ，而 阳离 子 交 换 膜 不 允 许 阴离 子通 过 ，这些 离子 即被 阻 隔 在 浓水 中 。淡 水 流 中 的 阳 离 子( 例 如 Na 、 H。 。 ) 以 类 似 的 方 式 被 阻 隔在 浓 水 室 。在浓水室 ，透过阴阳膜的离子维持电中性。这一新技术可以代替传 统的离子交换(DI)装置 ，生 产 出电阻 率 高达 1 8 1 0 Q m 的超 纯水 。此过 程 离子 交换 树脂 不需 要 用 酸和碱 再 生 。 E DI 组 件选 用 加拿 大 C a n p u r e生 产 的 3 C P 一 3 6 0 0 S型模 块 ，该 产 品通 过 在 组 件 结 构 上 的革 新 ，耗 电 量 降低 7 5 以上，使 E D I 给水硬度从传统的 l mg L提高至 1 0 mg L，从而摆脱 了以往 的 “ E D I 必须依 赖 双 极反 渗 透” 的制 约 ，实 现 “ 单极 反 渗透 +E DI ”工 艺 ，降低 了全膜 法水 处 理 系统建 设 的投 资 门槛 。 4 全膜法水处理系统的现场应用及运行成本分析 全膜 法 水处 理工 程 于 2 0 0 9年 6月竣 工投 产 ，实 际 出力 达到 了设 计 的 9 0 t h ，处 理后 的硬度 等各 指标 达到 了锅 炉水 质标 准( 见 表 1 )要求 ，通过 1年 的运行 ，系统 运行 平 稳 、可 靠 ，水 质 均 优 于 国家 锅 炉水 质标 准 。运行 情 况见 表 2 、3 ；系统 运 行成 本分 析 见表 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 ( 江汉石油学院学报) 2 0 1 0 年 6 月 表 2 E D I 产水 水质 测试 报告 分析项 目 质量浓度 摩尔浓度 摩尔百分比 分析项目摩尔浓度 分析项 目 摩尔浓度 ( 离子) mgL 一 1 retoo l L一 1 ( 金属) mgL 一 ( 以 C C 03计) mg L 一 阳离子 K 0 0 4 0 O 0 0 0 L i 0 0 O 1 总硬度0 3 7 Na +0 O 0 0 O 0 0 0 S r 0 0 1 永久硬度0 0 C a 2 0 1 3 0 0 6 8 5 7 1 Z n 0 0 0 5 暂时硬度0 3 7 Mg 0 0 1 0 O 0 0 0 Cu 0 0 0 5 负硬 度0 0 F e 3 + 0 0 1 0 O 0 0 0 Pb O 0 0 5 总碱度 1 1 2 F c 2 0 0 0 2 0 O 0 0 0 C d 0 0 0 0 1 总酸度 1 2 Al O 0 1 0 0 O 0 0 Mo 0 O O 1 分析项 目 质量浓 度 NH 0 1 4 0 0 1 1 4 2 9 S e 0 0 0 0 2 ( 化合物) mgL。 Hg 0 0 0 01 H2 S i 03 0 O 0 合 计0 3 4 0 0 7 1 0 0 0 Mn 0 0 1 HB 0 2 0 0 0 2 阴离子 C I 0 O 0 0 O 0 0 O 0 As 0 O O 1 游离 C 02 1 O 4 S o；0 O 0 0 O 0 0 O 0 Ag 0 0 1 侵 蚀 C Oz HC0 1 3 7 0 0 2 1 O 0 O 0 Co 0 0 0 1 C0DM 0 O 0 CO i 0 O 0 0 O 0 0 0 N i 0 0 0 5 生化耗氧 一 ( ) H 0 O 0 0 O 0 0 0 C r 6 0 0 0 1 硫化物 一 N( ) i _ 0 0 1 0 O 0 0 O 0 B a 0 0 1 氰化物 O 0 0 1 N( ) 0 0 0 2 0 O 0 0 0 V 0 O 0 1 酚类 0 0 0 2 F O 0 5 0 O 0 0 O 0 矿化度 1 9 3 B r 0 0 4 0 O 0 0 O 0 固形物 1 2 0 I 0 0 5 0 O 0 0 O 0 I 0 0 0 2 0 O 0 0 O 0 合计 1 5 4 0 0 2 ,t 1 0 0 0 p H值 ：6 5 0 表 3 全膜法水处理 1 6 8 h 连续试运行产水水质表 ( E D I 出水) 表 4 全膜 法水处理 系统运行成本表 由于系统采用分系统、模块化设计 ，为进一步在处理能力 、处理原水水质范围方面的扩展提供便 利 。目前使用单位正在同系统提供商开展关于 “ 油 li t 生产污水”回用锅炉的相关试验 ，取得了阶段性 成 果 。 参考文献 _ 1 聂惟国 ， 李仁多 稠油热采过热蒸汽发生器 J 石油机械，2 0 1 0 ，3 8 ( 3 ) ：2 2 2 5 2 王德河 ，张勇，阎振元 ，等 全膜法深度处理污水厂出水并回用 于热 电厂 J 中国给水排水 ，2 0 0 8 ， 2 4( 1 6 ) ：2 2 2 4 编辑 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m