SiO2含量對(duì)新疆油田六九區(qū)注汽鍋爐的影響及處理技術(shù)

唐 麗

（新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆克拉瑪依 833600）

SiO2含量對(duì)新疆油田六九區(qū)注汽鍋爐的影響及處理技術(shù)

唐 麗

（新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆克拉瑪依 833600）

新疆油田六九區(qū)回用注汽鍋爐的稠油污水SiO2含量達(dá)到80～120 mg/L，超過(guò)了給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中50 mg/L的要求。文章通過(guò)試驗(yàn)分析了該稠油污水SiO2含量對(duì)注汽鍋爐結(jié)垢的影響，并對(duì)防垢劑等進(jìn)行了篩選研究。結(jié)果表明：稠油污水SiO2含量對(duì)注汽鍋爐結(jié)垢影響不大，運(yùn)行1年的爐垢厚度只有0.54 μm，由于除SiO2的藥劑費(fèi)用較高，因此不需專(zhuān)門(mén)對(duì)污水除SiO2，只需對(duì)鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后形成的薄垢進(jìn)行定期清洗即可。

稠油污水；回用；注汽鍋爐；SiO2含量；結(jié)垢；預(yù)防

0 引言

稠油污水在深度處理達(dá)到高壓蒸汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)后，可作為注汽鍋爐用水。鍋爐進(jìn)水中硅含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鍋爐在運(yùn)行中形成硅酸鹽水垢，該水垢的主要成分為SiO2（20%～50%）和含硅化合物，它通常在鍋爐凝汽器和加熱器等熱負(fù)荷高的部位形成。針對(duì)六九區(qū)回用鍋爐稠油污水SiO2含量超標(biāo)的現(xiàn)象，有必要研究SiO2含量對(duì)注汽鍋爐的影響，以便采取預(yù)防措施，防止或減緩注汽鍋爐爐管結(jié)垢。

1 SiO2含量對(duì)六九區(qū)污水回用鍋爐的影響

硅垢的主要來(lái)源是硅酸鹽的溶解，主要存在形式是：懸浮硅、膠體硅、活性硅酸鹽和聚硅酸鹽，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通常是地層中的石英在pH值大于9的未蒸發(fā)水和冷凝水中溶解產(chǎn)生的。SiO2能夠與Ca2+、Mg2+等離子共同沉積，造成鍋爐爐管結(jié)垢；另外，SiO2含量超過(guò)其溶解度時(shí)也能單獨(dú)結(jié)垢。由于SiO2的溶解度與壓力關(guān)系密切，壓力降低，溶解度減小，因此SiO2垢往往出現(xiàn)在壓力急劇下降的位置。

1.1 六九區(qū)回用鍋爐污水處理情況

在注汽鍋爐給水中，六九區(qū)稠油污水處理后其余指標(biāo)都達(dá)到了注汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0097-2000的要求，但SiO2的含量超過(guò)了給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中50 mg/L的要求，達(dá)到了80～120 mg/L。由于在污水回用中去除SiO2的費(fèi)用高，約為3元/m3，因而對(duì)六九區(qū)回用鍋爐稠油污水暫時(shí)沒(méi)有采取除硅措施，但由于SiO2含量超過(guò)了注汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0097-2000，一旦注汽鍋爐結(jié)垢將直接影響其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

各國(guó)注汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SiO2允許含量的規(guī)定不同，國(guó)內(nèi)外對(duì)SiO2允許含量的認(rèn)識(shí)也不同，見(jiàn)表1。

表1 各國(guó)注汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SiO2允許含量的規(guī)定/（mg/L）

1.2 爐前爐后回用污水水質(zhì)分析

由于我們采取的水處理軟化措施比較好，軟化處理后水的硬度都為零，但由于測(cè)量有誤差，可能有微量鈣、鎂離子進(jìn)入鍋爐，所以可能會(huì)有微量的復(fù)合硅酸鹽垢產(chǎn)生。為此，對(duì)不同時(shí)段的水質(zhì)進(jìn)行了全分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

從表2可以看出，由于水的蒸發(fā)，當(dāng)給水中Cl-質(zhì)量濃度由1 220.58 mg/L變?yōu)? 769.10 mg/L時(shí)（即水被濃縮3.97倍），SiO2質(zhì)量濃度由81.8 mg/L變?yōu)?03 mg/L，濃縮了約3.64倍。從表3可以看出，當(dāng)給水中Cl-質(zhì)量濃度由1 053.06 mg/L變?yōu)? 369.19mg/L時(shí) （即水被濃縮4.07倍），SiO2質(zhì)量濃度由80.3mg/L變?yōu)?98mg/L，濃縮了3.71倍。從以上兩表可以看出，SiO2質(zhì)量濃度的濃縮倍數(shù)要小于Cl-質(zhì)量濃度的濃縮倍數(shù)，這說(shuō)明，SiO2除部分溶解在水中外，也部分溶解在蒸汽中，另有微量部分則可能與其他金屬離子結(jié)合形成垢，數(shù)據(jù)表明污水回用鍋爐以后有結(jié)垢趨勢(shì)，但結(jié)垢比較輕微。

表2 九區(qū)5號(hào)供熱站爐前和爐后水水質(zhì)分析結(jié)果

表3 回用污水水質(zhì)分析結(jié)果

1.3 注汽鍋爐系統(tǒng)結(jié)垢趨勢(shì)分析

統(tǒng)計(jì)分析回用污水前后注汽鍋爐的系統(tǒng)壓差，如果系統(tǒng)壓力升高明顯則表明結(jié)垢嚴(yán)重，回用污水前后注汽鍋爐的系統(tǒng)壓差見(jiàn)表4。

表4 回用污水前后注汽鍋爐的系統(tǒng)壓差統(tǒng)計(jì)/MPa

從表4可以看出，鍋爐的系統(tǒng)壓差變化不大，表明結(jié)垢及其趨勢(shì)不嚴(yán)重。另外，2007年5月4日對(duì)九區(qū)5號(hào)注汽站開(kāi)爐檢查的情況也證實(shí)了這一結(jié)果。

2 注汽鍋爐結(jié)垢預(yù)防與應(yīng)對(duì)措施

防垢的措施通常有：改變系統(tǒng)條件，以增大鹽的溶解度； 防止晶核化或抑制結(jié)晶變大；分離晶核；減少成垢陽(yáng)離子，主要是螯合二價(jià)金屬離子；防止沉積，保持固體顆粒在水中懸浮并防止在金屬表面沉積等。

由于去除污水中的SiO2成本較高，所以我們認(rèn)為通過(guò)控制給水中容易與SiO2結(jié)合形成垢的Fe3+、Ca2+、Mg2+等離子是比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。在注汽站給水處理中，將Ca2+、Mg2+等離子的質(zhì)量濃度由0.1 mg/L降低到0（由于存在測(cè)量誤差，實(shí)際不可能降低到0，但應(yīng)盡可能接近0），從而達(dá)到預(yù)防SiO2復(fù)合垢形成的目的。

由于六九區(qū)污水的堿度與硬度的比值平均在6倍以上，同時(shí)注汽鍋爐爐水的pH值在11以上，因而在控制好Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子的情況下，可以有效地預(yù)防注汽鍋爐結(jié)垢。

3 除SiO2的藥劑篩選

目前鍋爐水軟化一般采用的是熱石灰法，但采用熱法需將污水溫度升至100℃以上，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施具有較大的困難，因此考慮通過(guò)調(diào)整離子的思路，研制出目前現(xiàn)場(chǎng)可行的除硅處理工藝與除硅藥劑。

3.1 pH值對(duì)除硅效果的影響

根據(jù)除硅的原理，當(dāng)污水的pH值在一定的范圍內(nèi)時(shí) （采用SDJ-E2來(lái)調(diào)整），除硅劑與污水中的某些離子反應(yīng)生成沉淀并吸附，從而達(dá)到除去水中SiO2的目的，見(jiàn)表5。

表5 pH值 （SDJ-E2加量）對(duì)除硅效果的影響

表5數(shù)據(jù)反映了當(dāng)污水的pH值增加到10.5時(shí)，即SDJ-E2劑加量為600 mg/L時(shí)，可將水中的SiO2降至50 mg/L以下。

3.2 除硅劑加量對(duì)除硅效果的影響

在最合適的SDJ-E2加量下改變除硅劑的加藥濃度，以便找出除硅劑的最低加量，見(jiàn)表6。

表6 除硅劑加量對(duì)除硅效果的影響

表6表明了在合適的pH值下除硅劑的最低加量為500 mg/L。

3.3 溫度對(duì)除硅效果的影響

試驗(yàn)時(shí)對(duì)熱法與冷法的除硅效果進(jìn)行比較，見(jiàn)表7，其中熱法是將污水溫度升至105℃后加入各種藥劑，冷法的污水溫度則仍為60℃。

表7表明熱法的除硅效果明顯優(yōu)于冷法。

表7 溫度對(duì)除硅效果的影響

4 水處理劑的經(jīng)濟(jì)分析

水處理藥劑的詳細(xì)費(fèi)用見(jiàn)表8。

表8 藥劑處理費(fèi)用

5 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)外稠油采出水當(dāng)SiO2含量小于120 mg/L時(shí)，常常不進(jìn)行藥劑處理。新疆油田稠油污水含SiO2不高，常常小于100 mg/L，2007年5月4日九區(qū)5號(hào)注汽站開(kāi)爐檢查，運(yùn)行1年的爐垢只有0.54μm，考慮到藥劑除SiO2的費(fèi)用較高 （1.969元/m3），我們認(rèn)為不需專(zhuān)門(mén)去除SiO2，對(duì)于運(yùn)行一段時(shí)間后形成的薄垢，只需定期進(jìn)行清洗即可。

[1]俞敦義．稠油污水的凈化處理[J]．水處理技術(shù)．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 麗 （1965-）,女，上海嘉定人，講師，2007年畢業(yè)于西安石油大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，碩士，現(xiàn)從事油田應(yīng)用化學(xué)教學(xué)工作。

2009-12-28；

2010-06-12