申请日2015.02.09
公开(公告)日2015.06.03
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种稠油废水处理回用电站锅炉的系统及方法，包括依次相连的稠油热采油井、除硅反应器、软化反应器，软化反应器与蒸发器的液体入口相连，蒸发器的冷凝水出口依次与曝气生物滤池和脱盐装置相连，脱盐装置的产水出口连接在电站锅炉和汽轮机系统上;除硅反应器上设有除硅药剂加药口，软化反应器上设有软化药剂加药口，电站锅炉和汽轮机系统中汽轮机的排汽出口与蒸发器的热源入口相连;电站锅炉和汽轮机系统中电站锅炉的过热蒸汽出口连接在稠油热采油井上。该系统能够实现水、热、电联产，有效利用热能，提高了循环热效率。
权利要求书
1.一种稠油废水处理回用电站锅炉的系统，其特征在于：包括依次相连 的稠油热采油井(1)、除硅反应器(4)、软化反应器(5)，软化反应器(5) 与蒸发器(7)的液体入口相连，蒸发器(7)的冷凝水出口依次与曝气生物 滤池(9)和脱盐装置相连，脱盐装置的产水出口连接在电站锅炉和汽轮机系 统(14)上;除硅反应器(4)上设有除硅药剂加药口，软化反应器(5)上 设有软化药剂加药口，电站锅炉和汽轮机系统(14)中汽轮机的排汽出口与 蒸发器(7)的热源入口相连;电站锅炉和汽轮机系统(14)中电站锅炉的过 热蒸汽出口连接在稠油热采油井(1)上。
2.根据权利要求1所述的稠油废水处理回用电站锅炉的系统，其特征在 于：所述的稠油热采油井(1)和除硅反应器(4)之间设有闪蒸器(3)，闪 蒸器(3)的蒸汽出口与蒸发器(7)的热源入口相连。
3.根据权利要求2所述的稠油废水处理回用电站锅炉的系统，其特征在 于：所述的稠油热采油井(1)和闪蒸器(3)之间设有稠油热采废水池(2)， 软化反应器(5)与蒸发器(7)的液体入口之间设有过滤器(6)。
4.根据权利要求1所述的稠油废水处理回用电站锅炉的系统，其特征在 于：所述的蒸发器(7)采用降膜蒸发器，且蒸发器(7)上设有高温阻垢剂 入口，蒸发器(7)的浓缩料液出口上连接有结晶器(15)，蒸发器(7)的冷 凝水出口与曝气生物滤池(9)之间设有冷凝水箱(8)。
5.根据权利要求1所述的稠油废水处理回用电站锅炉的系统，其特征在 于：所述的脱盐装置包括依次相连的反渗透装置(12)和混合离子交换器(13)， 且混合离子交换器(13)与电站锅炉和汽轮机系统(14)相连，反渗透装置 (12)的入口与曝气生物滤池(9)相连，反渗透装置(12)的浓水出口与蒸 发器(7)的液体入口相连;曝气生物滤池(9)与反渗透装置(12)之间依 次设有高级氧化反应器(10)和超滤器(11)。
6.一种稠油废水处理回用电站锅炉的方法，其特征在于：基于权利要求 1所述的稠油废水处理回用电站锅炉的系统，稠油热采油井(1)产生的稠油 废水进入除硅反应器(4)，且利用除硅药剂加药口向除硅反应器(4)内分别 投加氢氧化钙、除硅剂、聚合氯化铝以及聚丙烯酰胺以对稠油废水除硅，除 硅后稠油废水进入软化反应器(5)，且利用软化药剂加药口向软化反应器(5) 内分别投加投加碳酸钠、聚合氯化铝以及聚丙烯酰胺，软化后稠油废水进入 蒸发器(7)进行处理，产生的浓缩料液(A)排出，产生的冷凝水进入曝气 生物滤池(9)进行生物处理，生物处理后出水进入脱盐装置进行脱盐，得到 的脱盐产水(B)的电导率小于0.15μS/cm、SiO2小于10μg/L、TOC小于400μg/L， 将脱盐产水(B)回用至电站锅炉和汽轮机系统(14)做功发电，电站锅炉和 汽轮机系统(14)中电站锅炉产生的过热蒸汽(C)回注稠油热采油井(1) 中，电站锅炉和汽轮机系统(14)中汽轮机产生的排汽送入蒸发器(7)内作 为一次蒸汽源。
7.根据权利要求6所述的稠油废水处理回用电站锅炉的方法，其特征在 于：所述的蒸发器(7)采用降膜蒸发器，且蒸发器(7)上设有高温阻垢剂 入口，蒸发器(7)的浓缩料液出口上连接有结晶器(15);利用高温阻垢剂 入口向蒸发器(7)内投加高温阻垢剂，蒸发器(7)蒸发产生的浓缩料液(A) 送入结晶器(15)中进行结晶。
8.根据权利要求6所述的稠油废水处理回用电站锅炉的方法，其特征在 于：所述的稠油热采油井(1)和除硅反应器(4)之间设有闪蒸器(3)，闪 蒸器(3)的蒸汽出口与蒸发器(7)的热源入口相连;稠油热采油井(1)产 生的稠油废水经过闪蒸器(3)闪蒸后进入除硅反应器(4)，闪蒸时产生的闪 蒸蒸汽(D)送入蒸发器(7)作为一次蒸汽源。
9.根据权利要求6所述的稠油废水处理回用电站锅炉的方法，其特征在 于：所述的脱盐装置包括依次相连的反渗透装置(12)和混合离子交换器(13)， 且混合离子交换器(13)与电站锅炉和汽轮机系统(14)相连，反渗透装置 (12)的入口与曝气生物滤池(9)相连，反渗透装置(12)的浓水出口与蒸 发器(7)的液体入口相连;生物处理后的出水通过反渗透装置(12)进行脱 盐处理，得到的反渗透浓水(E)回至蒸发器(7)进行蒸发，得到的反渗透 产水进入混合离子交换器(13)进行深度除盐，得到脱盐产水(B)。
10.根据权利要求6所述的稠油废水处理回用电站锅炉的方法，其特征 在于：所述的曝气生物滤池(9)与反渗透装置(12)之间依次设有高级氧化 反应器(10)和超滤器(11);生物处理后的出水在进入脱盐装置之前，进入 高级氧化反应器(10)进行氧化，氧化后出水进入超滤器(11)进行过滤。
说明书
一种稠油废水处理回用电站锅炉的系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理回用技术领域，具体涉及一种稠油废水处理回用电 站锅炉的系统及方法。
背景技术
中国油田开发、开采已进入中后期，为维持原油产量，稠油热采技术被 证明是油田后期维持原油产量的最有效的开采手段，但制约该采油工艺推广 应用的主要难点在于采油过程产生的高温、高盐含油污水的有效处理和回用。 目前，对稠油废水主要采用混凝沉淀、DAF浮选等工艺进行除油，除油后废 水采用两级阳树脂软化后，出水作为低压注汽锅炉补水，产出饱和蒸汽用于 稠油热采。由于注汽锅炉补水水质较低，锅炉排污率高，产生的蒸汽干度较 低，稠油的采出率低，难以满足油田生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稠油废水处理回用电站锅炉的系统及方法， 该系统能够实现水、热、电联产，有效利用热能，提高了循环热效率。
为了达到上述目的，本发明稠油废水处理回用电站锅炉的系统，包括依 次相连的稠油热采油井、除硅反应器、软化反应器，软化反应器与蒸发器的 液体入口相连，蒸发器的冷凝水出口依次与曝气生物滤池和脱盐装置相连， 脱盐装置的产水出口连接在电站锅炉和汽轮机系统上;除硅反应器上设有除 硅药剂加药口，软化反应器上设有软化药剂加药口，电站锅炉和汽轮机系统 中汽轮机的排汽出口与蒸发器的热源入口相连;电站锅炉和汽轮机系统中电 站锅炉的过热蒸汽出口连接在稠油热采油井上。
所述的稠油热采油井和除硅反应器之间设有闪蒸器，闪蒸器的蒸汽出口 与蒸发器的热源入口相连。
所述的稠油热采油井和闪蒸器之间设有稠油热采废水池，软化反应器与 蒸发器的液体入口之间设有过滤器。
所述的蒸发器采用降膜蒸发器，且蒸发器上设有高温阻垢剂入口，蒸发 器的浓缩料液出口上连接有结晶器，蒸发器的冷凝水出口与曝气生物滤池之 间设有冷凝水箱。
所述的脱盐装置包括依次相连的反渗透装置和混合离子交换器，且混合 离子交换器与电站锅炉和汽轮机系统相连，反渗透装置的入口与曝气生物滤 池相连，反渗透装置的浓水出口与蒸发器的液体入口相连;曝气生物滤池与 反渗透装置之间依次设有高级氧化反应器和超滤器。
一种稠油废水处理回用电站锅炉的方法，基于所述的稠油废水处理回用 电站锅炉的系统，稠油热采油井产生的稠油废水进入除硅反应器，且利用除 硅药剂加药口向除硅反应器内分别投加氢氧化钙、除硅剂、聚合氯化铝以及 聚丙烯酰胺以对稠油废水除硅，除硅后稠油废水进入软化反应器，且利用软 化药剂加药口向软化反应器内分别投加投加碳酸钠、聚合氯化铝以及聚丙烯 酰胺，软化后稠油废水进入蒸发器进行处理，产生的浓缩料液排出，产生的 冷凝水进入曝气生物滤池进行生物处理，生物处理后出水进入脱盐装置进行 脱盐，得到的脱盐产水的电导率小于0.15μS/cm、SiO2小于10μg/L、TOC小 于400μg/L，将脱盐产水回用至电站锅炉和汽轮机系统做功发电，电站锅炉和 汽轮机系统中电站锅炉产生的过热蒸汽回注稠油热采油井中，电站锅炉和汽 轮机系统中汽轮机产生的排汽送入蒸发器内作为一次蒸汽源。
所述的蒸发器采用降膜蒸发器，且蒸发器上设有高温阻垢剂入口，蒸发 器的浓缩料液出口上连接有结晶器;利用高温阻垢剂入口向蒸发器内投加高 温阻垢剂，蒸发器蒸发产生的浓缩料液送入结晶器中进行结晶。
所述的稠油热采油井和除硅反应器之间设有闪蒸器，闪蒸器的蒸汽出口 与蒸发器的热源入口相连;稠油热采油井产生的稠油废水经过闪蒸器闪蒸后 进入除硅反应器，闪蒸时产生的闪蒸蒸汽送入蒸发器作为一次蒸汽源。
所述的脱盐装置包括依次相连的反渗透装置和混合离子交换器，且混合 离子交换器与电站锅炉和汽轮机系统相连，反渗透装置的入口与曝气生物滤 池相连，反渗透装置的浓水出口与蒸发器的液体入口相连;生物处理后的出 水通过反渗透装置进行脱盐处理，得到的反渗透浓水回至蒸发器进行蒸发， 得到的反渗透产水进入混合离子交换器进行深度除盐，得到脱盐产水。
所述的曝气生物滤池与反渗透装置之间依次设有高级氧化反应器和超滤 器;生物处理后的出水在进入脱盐装置之前，进入高级氧化反应器进行氧化， 氧化后出水进入超滤器进行过滤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的系统内设有除硅反应器、软化反应器，利用它们对稠油废水进 行处理，使除硅软化产水的硅含量控制在50mg/L以下，Ca2+控制在5mg/L以 下;除硅软化产水经蒸发器、曝气生物滤池以及脱盐装置最终处理得到的产 水电导率小于0.15μS/cm、SiO2小于10μg/L、TOC小于400μg/L，达到《火力 发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T 12145-2008)的要求，可用于电站 锅炉补水。在该水质条件下，本发明以电站锅炉替代现有注汽锅炉，电站锅 炉和汽轮机系统中电站锅炉产生的过热蒸汽回注稠油热采油井中，电站锅炉 和汽轮机系统中汽轮机产生的排汽送入蒸发器内作为一次蒸汽源;因此，采 用本发明所述方法处理后的稠油废水作为电站锅炉补水，同时电站锅炉产生 的高品质过热蒸汽可回注稠油油井采油，蒸汽推动汽轮机做功发电后的低品 位排汽用于废水处理，实现余热再利用，有效利用热能，提高了循环热效率; 达到了水、热、电多联产，经济效益显著;另外，本发明系统中设有蒸发器 以及曝气生物滤池，稠油废水经蒸发器处理后产生的冷凝水中的TOC含量在 20mg/L左右，通过曝气生物滤池进行处理，可有效去除冷凝水中有机物含量， 处理后TOC含量降至7mg/L左右。
进一步，本发明在稠油热采油井与除硅反应器之间设有闪蒸器，且闪蒸 器的蒸汽出口与蒸发器的热源入口相连;因此，本发明利用闪蒸器产生的闪 蒸蒸汽作为废水处理蒸发器的一次蒸汽源，实现系统余热进一步的再利用。
进一步，本发明的蒸发器选用降膜蒸发器，蒸发器上设有高温阻垢剂入 口，蒸发器的浓缩料液出口上连接有结晶器;因此，本发明通过向蒸发器内 加入高温阻垢剂，能够有效降低蒸发器换热板结垢速率，而且系统产生的废 水主要为蒸发器循环浓缩料液，通过结晶工艺进行处理，可实现稠油废水处 理系统零排放。
进一步，本发明在曝气生物滤池与脱盐装置之间设置高级氧化反应器和 超滤器，通过曝气生物滤池、高级氧化反应器及超滤工艺处理稠油废水蒸发 产生的冷凝水，能够将冷凝水TOC含量从20mg/L左右降至4mg/L左右，同 时改变剩余有机物结构，有效减缓后续反渗透工艺污堵速率。曝气生物滤池 处理后出水若直接超滤，系统污堵速率较快，通过高级氧化反应器对曝气生 物滤池出水进行处理，改变水中有机物结构，能够有效减缓超滤系统污堵。
进一步，本发明的脱盐装置包括依次相连的反渗透装置和混合离子交换 器，且反渗透装置的浓水出口与蒸发器的液体入口相连，这样反渗透装置的 得到的浓水就被送到蒸发器中进行蒸发，进一步实现了稠油废水的利用。
