張立峰

摘 要 注汽鍋爐主要依賴水處理設(shè)備為其提供的高質(zhì)量的軟化水。正常運(yùn)行情況下，單臺(tái)注汽鍋爐每天再生一次，每次平均產(chǎn)生污水30m3，約占當(dāng)日總用水量9%。針對(duì)目前產(chǎn)生污水主要采用車輛拉運(yùn)的處理方式費(fèi)用較高的問題，設(shè)計(jì)一種便攜式回收設(shè)備，可回收利用反洗水和正洗水，并可跟隨活動(dòng)鍋爐靈活轉(zhuǎn)場部署，達(dá)到節(jié)約活動(dòng)鍋爐運(yùn)費(fèi)和水費(fèi)，降低環(huán)境污染的目的。

關(guān)鍵詞 便攜式 活動(dòng)鍋爐 污水回收箱 研制 應(yīng)用

1背景介紹

除了部分采用軟化水供應(yīng)的注汽鍋爐外，油田活動(dòng)注汽鍋爐主要采用活動(dòng)水處理設(shè)備軟化給水。現(xiàn)河采油廠注汽（氮）大隊(duì)注汽一隊(duì)共轄6臺(tái)活動(dòng)注汽鍋爐，單臺(tái)注汽鍋爐每天再生一次，根據(jù)排量不同每次平均產(chǎn)生污水30m3，約占當(dāng)日總用水量9%。一般而言，這些污水通過污水車輛進(jìn)行拉運(yùn)，單口井根據(jù)注汽量不同，拉運(yùn)費(fèi)在1-2萬之間，一年單臺(tái)活動(dòng)鍋爐注汽超過20井次，運(yùn)費(fèi)合計(jì)20-40萬元。運(yùn)費(fèi)高昂成為注汽成本居高不下的重要因素。

2主要技術(shù)路線

水處理設(shè)備工作一段時(shí)間后，再生樹脂上部會(huì)攔截很多污物，把這些污物除去后，離子交換樹脂才能完全曝露出來，再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入，從頂部流出，這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。反洗部分耗時(shí)近20分鐘，產(chǎn)生污水量約10m3。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)該步驟除了泥沙和雜質(zhì)以外，水質(zhì)合格，經(jīng)過過濾后完全可以回收再利用。

而一、二級(jí)正洗是采用與實(shí)際工作接近的流速，用原水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗，將殘留的鹽徹底沖洗干凈，使最后出水成為達(dá)標(biāo)軟水。在該步驟中，每步設(shè)定控制時(shí)間在40分鐘左右，共計(jì)1小時(shí)20分鐘，平均產(chǎn)生水量30 m3。由于大多數(shù)鍋爐依賴人工化驗(yàn)水質(zhì)，在正洗末期，部分正洗水已經(jīng)符合鍋爐給水水質(zhì)要求，卻被當(dāng)作污水排出，造成了水資源浪費(fèi)。

通過廣泛論證，決定研制一套便攜型污水過濾回收箱，加裝在水處理排污流程上，處理并回收反洗水和部分正洗水，實(shí)現(xiàn)再次利用。從而減少清水用量、降低運(yùn)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)降本增效。同時(shí)，該裝置具備便攜性，可以伴隨活動(dòng)注汽設(shè)備靈活轉(zhuǎn)場部署。

2.1便攜式回收箱的結(jié)構(gòu)

該回收箱主要由流程、不銹鋼箱體、沉降過濾池和集水池、自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備部分構(gòu)成（圖1）。

（1）流程設(shè)計(jì)。用活動(dòng)軟管將水處理污水出口接頭和入口管線接頭相連接，污水通過活動(dòng)軟管進(jìn)入口管線，通過氣動(dòng)閥動(dòng)作被引導(dǎo)進(jìn)入回收箱管線回收，或是進(jìn)入排污管線排出。氣動(dòng)閥組采用GE-Aquamatic公司氣動(dòng)氣開隔膜閥兩個(gè)，采用水處理自帶空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)通氣時(shí)關(guān)閉，無氣時(shí)打開。

（2）不銹鋼箱體?；厥障溟L期運(yùn)行在高鹽環(huán)境中，需要使用不銹鋼作為材料以滿足耐腐蝕性要求。處于靈活轉(zhuǎn)場部署需要，不銹鋼箱體應(yīng)具備較高強(qiáng)度和小型化兩特征。該回收箱箱體采用304號(hào)不銹鋼板和槽鋼制作，兼顧了高耐腐性和使用強(qiáng)度。箱體長、寬、高分別為1.5m*2m*1.5m，小巧靈活?；厥障渑渖w板一塊、吊耳四個(gè)、掛鉤兩個(gè)?？刹捎媒M合拼裝或者吊裝運(yùn)輸方式，便捷性高。

（3）沉降過濾池和集水池。沉降過濾池和集水池是該回收箱的主要部分。沉降過濾池可將污水中的雜質(zhì)充分沉降過濾，達(dá)到回收要求。箱體左側(cè)安裝沉降過濾池一座，下部留有排污管線和進(jìn)水管線，上部集成過濾體一塊。

（4）自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備。回收箱在并聯(lián)進(jìn)水處理設(shè)備之后，應(yīng)能夠充分實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，無需人工干預(yù)。為此團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了設(shè)備組一套，包括集水池內(nèi)浮子式液位計(jì)一枚，回收箱外控制柜一個(gè)，電導(dǎo)率儀一個(gè)，氣動(dòng)閥氣源電磁閥兩個(gè)。

2.2工作方式

將回收箱流程接好，接通380V三項(xiàng)電源，電信號(hào)管線和氣源信號(hào)管線。電導(dǎo)率儀設(shè)定值為900%eS/cm（清水中鹽離子含量，高于此值時(shí)發(fā)出電信號(hào)通過繼電器打開或關(guān)閉氣動(dòng)閥）。

（1）反洗時(shí)的工作方式。反洗步驟主要目的是清除樹脂罐頂部污物，將樹脂床裸露。在反洗水中，除了部分雜質(zhì)外鹽分很少，經(jīng)過濾后可以全部回收。

（2）進(jìn)鹽、沉降、置換時(shí)的工作方式。進(jìn)鹽、沉降、置換是通過鹽水流過樹脂床，對(duì)樹脂進(jìn)行再生的過程。

（3）正洗流程時(shí)的工作方式。正洗初期，正洗水中含鹽量很高無法回收。在末期，正洗水中鈣、鎂、鈉等離子絕大多數(shù)已經(jīng)洗出，符合使用標(biāo)準(zhǔn)。電導(dǎo)率檢測可有效區(qū)分兩階段，實(shí)現(xiàn)正洗末期達(dá)標(biāo)水回收再利用。

3現(xiàn)場應(yīng)用及效果

3.1裝置的現(xiàn)場應(yīng)用

2016年9月，便攜式回收箱組裝完畢后在現(xiàn)河6#活動(dòng)注汽鍋爐試運(yùn)行并采集數(shù)據(jù)，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。在6#鍋爐3次注汽鍋爐搬家過程中，該回收箱2次掛裝在水處理廠房后部隨設(shè)備轉(zhuǎn)場部署。一次通過吊車吊裝部署，部署占?jí)簣龅孛娣e均在5m2以下，體現(xiàn)了良好的便捷性。

該裝置在試運(yùn)行的504小時(shí)中，除初裝時(shí)因鍋爐電路松動(dòng)導(dǎo)致的停運(yùn)外，均實(shí)現(xiàn)無人值守式自動(dòng)化運(yùn)行。其中浮子式液位計(jì)跟蹤水位正常啟停清水泵，兩氣動(dòng)閥組可根據(jù)電導(dǎo)率儀對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開閉。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)率達(dá)到99%以上。

在C20-P85注汽井場上，現(xiàn)河6#活動(dòng)鍋爐共再生7次。通過安裝流量計(jì)的方式監(jiān)測到，在單次再生過程中：反洗水共計(jì)10.2立方米，裝置回收水量8立方米；一級(jí)正洗過程中產(chǎn)生水量12.8立方米，二級(jí)正洗產(chǎn)生水量12.5 立方米，裝置回收量4.8立方米?；厥樟抗灿?jì)12.8立方米，占全部污水總量總量36.1%。通過人工化驗(yàn)，水質(zhì)均達(dá)到鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)。通過污水回收，注汽鍋爐平均噸汽耗水由之前的1.20 m3/h變?yōu)?.14m3/h，節(jié)水效果明顯。

3.2效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益。在單臺(tái)活動(dòng)鍋爐每次再生過程中：反洗平均能回收反洗水6噸，正洗水12噸?；顒?dòng)鍋爐24小時(shí)再生一次，按2016生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)計(jì)算，單臺(tái)活動(dòng)鍋爐平均一年注汽247天， 單臺(tái)活動(dòng)鍋爐每年創(chuàng)造效益9.01萬元。

（2）社會(huì)效益。生水運(yùn)行的活動(dòng)鍋爐安裝該回收箱后，污水的排放量大為減少，大大降低了污水拉運(yùn)途中泄露的概率，有效減少了污染發(fā)生，社會(huì)效益顯著。