移動(dòng)車載脫水機(jī)組在罐底油泥處理中的應(yīng)用

李　強(qiáng)

海申機(jī)電總廠（象山）（寧波　象山　315718）

化工設(shè)備

移動(dòng)車載脫水機(jī)組在罐底油泥處理中的應(yīng)用

李強(qiáng)

海申機(jī)電總廠（象山）（寧波象山315718）

主要介紹了移動(dòng)車載脫水機(jī)組在油田罐底油泥無(wú)害化處理中的應(yīng)用，對(duì)油田罐底油泥處理的工藝流程及工作原理，移動(dòng)車載離心脫水機(jī)組的組成、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、處理量、處理效果等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

罐底油泥移動(dòng)車載脫水機(jī)組LW430EB離心機(jī)絮凝劑分離效果

1　概述

罐底油泥主要來(lái)源于油田采油、集輸過(guò)程中所產(chǎn)生的含油污泥，其中采油過(guò)程中產(chǎn)生的含油污泥主要為試采放噴、酸化、壓裂、維修作業(yè)、管線穿孔而產(chǎn)生的落地原油及含油污泥；集輸系統(tǒng)含油污泥主要為接轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站的油罐、沉降罐、污水罐等清除出的油沙、油泥。該類污泥的含固率一般在15%～30%之間，其具有黏度大、溫度高、黏結(jié)性強(qiáng)、藥劑利用率低、成分復(fù)雜、自然沉降慢等特性。

本文從目前罐底油泥處理中比較常見(jiàn)的熱洗工藝入手，詳細(xì)介紹了移動(dòng)車載脫水機(jī)組在罐底油泥處理中的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的污泥處理技術(shù)由于施工進(jìn)展慢、占用空間大、需要固定的土建設(shè)施、工程投資及運(yùn)行成本較高、無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)等，不能滿足油田各聯(lián)合站需要現(xiàn)場(chǎng)快速脫水處理的特殊要求。而移動(dòng)車載脫水機(jī)組能滿足高速處理、污泥脫水率高、占地面積小、能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、可方便移動(dòng)等要求,適用于油田罐底泥、打樁污泥和河道清於污泥的脫水處理。該裝置集離心脫水、自動(dòng)配藥、污泥進(jìn)料及輸送為一體，避免了對(duì)環(huán)境的二次污染，同時(shí)配備了先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。[1-2]

2　油田罐底油泥處理工作原理及工藝流程

2.1工作原理

油田各收集站收集的罐底油泥通過(guò)挖泥斗放入滾動(dòng)篩中并在80℃下進(jìn)行熱洗，主要目的是將油泥溶解。油泥溶解后，浮在水面上的油和油泡沫經(jīng)螺桿泵輸送到儲(chǔ)油罐，下半部分油、泥、水混合物輸送到油、泥、水加熱罐中進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的混合物進(jìn)入油、泥、水分離器中，加入藥劑使油、泥完全分離，分離后的油排放至儲(chǔ)油罐中，泥水則通過(guò)進(jìn)泥泵輸送至離心機(jī)進(jìn)行固液分離。

2.2罐底油泥處理工藝流程

罐底油泥處理工藝流程見(jiàn)圖1。

2.3移動(dòng)車載脫水機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)

專門為油田罐底油泥這類流動(dòng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的移動(dòng)式流動(dòng)處理車，外形尺寸為標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，安裝方式與集裝箱相同，運(yùn)輸?shù)谋憷院桶踩钥梢缘玫胶芎玫谋Ｕ?。安裝過(guò)程中，用戶只需將整套設(shè)備放置在平整的地面上，無(wú)需進(jìn)行設(shè)備間的繁瑣連接，只需用快速接頭與儲(chǔ)泥槽、外接自來(lái)水管和外接動(dòng)力柜的動(dòng)力電源連接即可。油田罐底油泥集中處理時(shí)，無(wú)需油罐槽車來(lái)回運(yùn)輸；對(duì)污泥進(jìn)行減量化處理，將脫水后的泥干化后外運(yùn)，減少車輛的運(yùn)輸次數(shù)，節(jié)約運(yùn)輸成本。分離后的液體可循環(huán)使用，降低用水費(fèi)用，不需要專用建筑，降低資金投入。圖2為專門集裝箱式的移動(dòng)車載脫水機(jī)組示意圖。

3　移動(dòng)車載脫水機(jī)組的組成、技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵設(shè)備工作原理

3.1移動(dòng)車載脫水機(jī)組的組成

整套罐底油泥處理系統(tǒng)由LW430EB離心機(jī)、JY1000型絮凝劑配制裝置、進(jìn)料泵、加藥泵、流量計(jì)和PLC（可編程邏輯控制器）全自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。

圖1　罐底油泥處理工藝流程（虛線為移動(dòng)車載脫水機(jī)組）

圖2　移動(dòng)車載脫水機(jī)組的主視圖（a）和俯視圖（b）

3.2工藝控制流程

移動(dòng)車載脫水機(jī)組的工藝流程如圖3所示。

3.3各關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特性

3.3.1LW430EB離心機(jī)結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及工作原理

（1）結(jié)構(gòu)

LW430EB離心機(jī)主要由主電機(jī)、副電機(jī)、差速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機(jī)座、機(jī)罩及傳動(dòng)裝置等部件組成。

（2）技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑：430 mm；長(zhǎng)徑比：4.1；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速：3200 r/min；最大設(shè)計(jì)分離因素：2 466；主電機(jī)功率：37 kW；副電機(jī)功率：11 kW。

（3）工作原理

泥水與絮凝劑充分混合后,經(jīng)進(jìn)料管和螺旋出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓,在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下,質(zhì)量較大的泥渣沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的泥渣刮下并推出排渣口，分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開(kāi)口流出轉(zhuǎn)鼓。

圖3　移動(dòng)車載脫水機(jī)組的工藝流程

（4）技術(shù)特性

a.獨(dú)特的渦流式進(jìn)料口設(shè)計(jì)

采用渦流式結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4）可以加快物料進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的速度，縮短物料與液池的接觸距離，減少進(jìn)料對(duì)已分離固相的擾動(dòng)，提高處理能力，避免螺旋內(nèi)的堵塞和進(jìn)料管抱死現(xiàn)象。在物料出口處堆焊碳化鎢硬質(zhì)合金，以延長(zhǎng)螺旋體的使用壽命。

圖4　渦流式進(jìn)料口

b.關(guān)鍵部位采用硬質(zhì)合金和轉(zhuǎn)鼓防磨技術(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)罐底油泥物料特性，在轉(zhuǎn)鼓出料口及螺旋推力面采用硬質(zhì)合金鑲塊技術(shù)，可將使用壽命提高1.5倍以上，大大提高了機(jī)器的穩(wěn)定性和可靠性；轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)壁采用防磨條結(jié)構(gòu)，可有效防止轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁磨損，并有利于渣相的推出。

c.采用大長(zhǎng)徑比和變螺距技術(shù)

LW430EB離心機(jī)采用長(zhǎng)徑比為4.1的結(jié)構(gòu)，大的長(zhǎng)徑比可增加物料的沉降區(qū)域，延長(zhǎng)物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間，使固形物去除率提高，這也是分離技術(shù)行業(yè)所追求的目標(biāo)。同時(shí)采用變螺距技術(shù)可以增大處理量。

d.采用雙電機(jī)雙變頻驅(qū)動(dòng)，節(jié)能省電

主、副電機(jī)運(yùn)行采用主、副變頻控制的方式，在螺旋滯后時(shí)，副電機(jī)工作時(shí)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，其產(chǎn)生的能量被送至副變頻器的直流母線上，由于主、副變頻器的直流母線并聯(lián)，該能量就經(jīng)過(guò)主變頻器被主電機(jī)利用。該方式比雙電機(jī)差速控制節(jié)能15%,且啟動(dòng)平穩(wěn)。

（5）電氣系統(tǒng)的組成及特性

采用當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的PLC為核心，以界面友好的彩色液晶觸摸屏為人機(jī)操作界面，二者與節(jié)能優(yōu)良的雙電機(jī)、雙變頻、恒扭矩控制等組成了穩(wěn)定可靠的離心機(jī)電器控制系統(tǒng)。采用一鍵式操作，初始運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，整個(gè)流程按照編制好的程序自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人為干預(yù)，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。在進(jìn)料運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)恒力矩與恒差速兩種控制方式來(lái)檢測(cè)物料濃度、流量的變化并自動(dòng)調(diào)節(jié)，以提高離心機(jī)對(duì)生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性，保證良好的分離效果和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、功能完備。[3]

3.3.2高分子有機(jī)絮凝劑配投裝置

整套加藥裝置配制能力為2 m3/h,配比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1‰～3‰，裝置包括三個(gè)部分：干粉投放裝置、攪拌裝置及管路系統(tǒng)。其工作原理為：清水由進(jìn)水管進(jìn)入混合器，在此與由螺旋輸送器送入的絮凝劑干粉初步混合；初步配制的絮凝劑進(jìn)入配制箱，由第一分箱至第三分箱進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，整個(gè)過(guò)程大概需要1～1.5 h；最后是配制和加藥同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。

4　離心機(jī)處理量及處理效果分析

4.1處理量的各項(xiàng)參數(shù)

進(jìn)料含固率在5%～10%之間時(shí)，離心機(jī)處理量為8～10 m3/h，分離后渣相含水率≤65%（見(jiàn)圖5），清液含固率≤0.2%,每噸絕干污泥耗藥量約2.5 kg。處理量隨進(jìn)料濃度的變化而變化，物料濃度高時(shí)處理量相應(yīng)減小，進(jìn)料濃度控制在5%時(shí)，處理量可達(dá)10 m3/h?？梢?jiàn)，運(yùn)行中進(jìn)料濃度的控制對(duì)于離心機(jī)分離效果的穩(wěn)定性與絮凝劑用量影響顯著。

4.2影響分離效果的因素[4]

4.2.1絮凝劑的選型、加藥點(diǎn)與進(jìn)料部位距離

離心機(jī)分離前應(yīng)根據(jù)罐底泥物料特性進(jìn)行絮凝劑、物料小試，經(jīng)過(guò)多次小試最終選擇絮凝速度較快、抱團(tuán)緊且不易打散、比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高分子絮凝劑。選擇加藥點(diǎn)時(shí)，一定要根據(jù)物料與絮凝劑小試情況進(jìn)行加藥點(diǎn)的定位，如果物料與絮凝劑反應(yīng)速度較快、絮團(tuán)較大、液較清，但經(jīng)燒杯來(lái)回傾倒8次左右后絮團(tuán)出現(xiàn)破碎，這時(shí)加藥點(diǎn)應(yīng)定位至距離離心機(jī)進(jìn)料部位0.8 m左右處，以避免因加藥點(diǎn)偏后而造成物料與絮凝劑提前絮凝且在進(jìn)離心機(jī)分離前絮團(tuán)被打碎，從而直接影響離心機(jī)的分離效果。

圖5　分離出的渣相

4.2.2分離因數(shù)

從理論上來(lái)說(shuō)，離心機(jī)轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)也就越大，分離效果也就越好。但是，當(dāng)分離因數(shù)提高到某一值后，再增加轉(zhuǎn)速不但沒(méi)有意義，反而會(huì)明顯增加離心機(jī)的功率損耗。因此，轉(zhuǎn)速的調(diào)整會(huì)直接影響離心機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的處理量和處理效果。

4.2.3差轉(zhuǎn)速

差轉(zhuǎn)速大，螺旋排料速度快，但固相中的含水率隨之升高；差轉(zhuǎn)速小，螺旋排料速度慢，分離后的固相含水率降低。離心機(jī)差轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，只需降低或升高副變頻器的頻率即可。

4.2.4液層深度

液層調(diào)節(jié)板（片）的開(kāi)口越接近轉(zhuǎn)鼓中心，液層越深，反之越淺；加深液層會(huì)降低液相的含固率并增加固相的含水率，降低液層深度則結(jié)果相反。

4.2.5前期熱洗工藝

前期熱洗工段中油、泥、水分離器中溫度的控制和藥劑的配比對(duì)后段離心機(jī)分離后渣相的含水率、液相的含固率、液相的含油率有至關(guān)重要的影響，需要長(zhǎng)期探索實(shí)踐并進(jìn)行總結(jié)。

4.2.6進(jìn)料泵的流量配置

罐底油泥中含泥沙量較大，若進(jìn)料泵配置不合理，極易在短時(shí)間內(nèi)造成進(jìn)料泵轉(zhuǎn)子與定子的磨損，因此在進(jìn)料泵選型過(guò)程中應(yīng)在實(shí)際處理量的基礎(chǔ)上將其型號(hào)規(guī)格放大一倍。

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（新2008）中廢物類別HW08，油田含油污泥（含罐底油泥）屬于危險(xiǎn)廢物范圍?！吨腥A人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》要求必須對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處理。含油污泥的污染治理技術(shù)已引起國(guó)家環(huán)保部門的重視。

在吐哈油田、冀東油田、定邊油田、中國(guó)石油鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司等進(jìn)行的罐底油泥分離實(shí)踐表明，無(wú)論從環(huán)境保護(hù)、能源回收、清潔生產(chǎn)的角度，還是從經(jīng)濟(jì)性、有效性等方面考量，采用移動(dòng)車載脫水機(jī)組進(jìn)行罐底油泥的處理是一種經(jīng)濟(jì)有效的含油污泥無(wú)害化處理技術(shù)。

[1]水工業(yè)市場(chǎng)雜志.“十一五”水處理關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用案例大全[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2010.

[2]李強(qiáng).離心機(jī)在藍(lán)藻處理領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].水工業(yè)市場(chǎng), 2012(5)：54-57.

[3]李振威.新型一體化臥螺離心式污泥脫水機(jī)組[J].中國(guó)給水排水,2003,19(4)：105-106.

[4]施震榮.工業(yè)離心機(jī)選用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

Application of Mobile Vehicle-borne Dewatering Unit in Disposing Oily-sludge of Tank Bottom

Li Qiang

The application of mobile vehicle-borne dewatering unit in the harmless disposal of tank bottom oilysludge from oil field is introduced.The technological process and working principal of tank bottom oily-sludge disposal,as well as the components,working principal,technical characteristics,treatment capacity and treatment effect of mobile vehicle-borne centrifugal dewatering unit are described in detail.

Oily-sludge of tank bottom;Mobile vehicle-borne dewatering unit;LW430EB centrifuge;Flocculant; Separating effect

TE 992.3

李強(qiáng)男1973年生本科工程師主要從事離心機(jī)的設(shè)計(jì)、制造及售后服務(wù)工作

2015年11月