[发明专利]以仅除悬浮物和硬度采油废液为给水的过热注汽锅炉系统

说明书

技术领域

本发明属于稠油注过热蒸汽热采和锅炉设备技术领域，特别涉及一种过热注汽锅炉系统。

背景技术

对于稠油油田而言，采油过程不仅需要大量的蒸汽，而且产生大量的采油废液。当前，采油废液一般需要进行除氧、除铁、除硬度、除硅、除盐、除悬浮物、除油脂、调pH等一系列复杂工艺的处理，才可用作注汽锅炉的给水，仅除硅工艺的运行费用就高达3元/m³废水，经济性比较差。另外，为了降低给水对含盐量的要求，保证注汽锅炉的安全运行，还要求出口蒸汽的干度低于80%，这一要求大大限制了注汽锅炉在油田上的应用范围。然而，采油废水水质较差，热采回用的采油废液的水质指标与注汽锅炉的水质要求相差甚远。另外，由于注汽锅炉产生的蒸汽将直接用于采油，因而对蒸汽品质的要求大大降低，使得常规过热锅炉的水质要求对于注汽锅炉而言过于苛刻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以仅除悬浮物和硬度采油废液为给水的过热注汽锅炉系统，既能连续安全产生符合注汽要求的过热蒸汽又能以经简单的水处理的采油废液作为过热注汽锅炉给水。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以仅除悬浮物和硬度采油废液为给水的过热注汽锅炉系统，包括除悬浮物、除硬度单元，调节pH单元，高压水泵，混合器，炉体，旋风分离器，上集箱和下集箱；炉体包括对流段、辐射段和过热段，过热段设置在对流段和辐射段之间；辐射段的进口端设有燃烧器；辐射段壳体为卧式圆筒结构，辐射段内布置辐射管束；过热段和对流段的壳体为立式方箱结构，与辐射段壳体在空间上相互垂直，过热管束和对流管束分别布置在过热段和对流段内；旋风分离器、上集箱和下集箱均布置在炉体外侧；除悬浮物、除硬度单元的出口和调pH单元入口相连，调pH单元出口连接高压水泵入口，高压水泵出口与混合器给水端连接，混合器出口与对流段入口连接，对流段出口与辐射段入口连接，辐射段出口与旋风分离器入口连接，旋风分离器蒸汽出口与过热段入口连接，旋风分离器底部饱和水出口连接至上集箱入口，上集箱底部出口与下集箱顶部入口相连，下集箱底部排污口设置排污阀，下集箱侧顶部出口与混合器饱和水入口相连，并在二者之间的管道上设置止回阀，过热段的出口为过热蒸汽出口。

本发明进一步的改进在于：除悬浮物、除硬度单元的入口连接采油废液。

本发明进一步的改进在于：所述除悬浮物、除硬度单元，用于将采油废液的悬浮物和硬度分别处理为2.0mg·L^-1、0.1mg·L^-1以下。

本发明进一步的改进在于：所述辐射管束由多排蛇形管往复连接为单回程管束，管束沿辐射段壳体呈圆形排列；所述对流管束由多排蛇形管往复连接为单回程管束，管束在壳体内呈矩形排列；所述过热管束由多排蛇形管往复连接为单回程管束，管束在壳体内呈矩形排列。

本发明进一步的改进在于：所述上集箱和下集箱均为圆筒结构。

本发明进一步的改进在于：下集箱的排污率低于5%，上集箱与下集箱之间通过一根或者多根管道连接。

本发明进一步的改进在于：辐射段出口的蒸汽干度为70～80%。

本发明进一步的改进在于：混合器的安装高度低于上集箱的安装高度，并且高于下集箱的安装高度。

本发明进一步的改进在于：所述调节pH单元，用于调节除悬浮物、除硬度单元处理后的采油废液的pH值，使得采油废液中的硅始终以硅酸盐的形式存在。

本发明进一步的改进在于：所述调节pH单元根据采油废液的二氧化硅含量对pH进行调节：当二氧化硅含量为50mg·L^-1时pH调节至7.2以上；当二氧化硅含量为80mg·L^-1时pH调节至9.5以上；当二氧化硅含量为120mg·L^-1时pH调节至11.0以上。

本发明进一步的改进在于：当二氧化硅含量为其它值时调节pH单元通过插值取得相应的pH调节值。

现有的注汽锅炉如果以采油废水为给水，必须进行严格的除氧、除铁、除硬度、除硅、除悬浮物、除油脂、调pH等复杂处理，并且以此水质作为给水的注汽锅炉无法产生过热蒸汽。本发明提供一种以简单处理的采油废液为给水的过热注汽锅炉系统；采油废液在进入注汽锅炉之前，只需进行简单的除硬度和除悬浮物处理；通过调节pH至适当值，使得采油废液中的硅始终以硅酸盐的形式存在，不会转化为二氧化硅而造成锅炉爆管，可节约除硅的巨大运行费用。通过采用以旋风分离器为主体设备的汽水分离技术，可将给水加热至过热状态，而不会析出盐类导致传热恶化引起安全事故。