申请日2017.12.23
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F9/10; B01D53/78; B01D47/00; C02F103/10; C02F103/18
摘要
本实用新型公开一种油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，属于废水处理技术领域，包括依次联通的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统、气液分离子系统、净化气回注子系统和高盐废水闪蒸浓缩子系统，其中高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统将高温烟气和高盐废水对流，气液分离子系统将净化后的高温烟气进行冷却并进行气液分离，净化气回注子系统将来自气液分离子系统的净化气回注油井进行采油，高盐废水闪蒸浓缩子系统将与高温烟气喷淋升温之后的高盐废水进行减压闪蒸，本系统将热采锅炉高温烟气和油田高盐废水进行综合处理，实现油田热采锅炉高温烟气的净化回注及余热回收和油田高盐废水的回收利用。
权利要求书
1.一种油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：包括依次联通的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统、气液分离子系统和净化气回注子系统，其中高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统将高温烟气和高盐废水对流，除去高温烟气中的污染物以及回收高温烟气所带的热量，气液分离子系统将净化后的高温烟气进行冷却并进行气液分离，净化气回注子系统将来自气液分离子系统的净化气回注油井进行采油。
2.根据权利要求1所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的系统还包括高盐废水闪蒸浓缩子系统和浓缩液冷却结晶子系统，浓缩液冷却结晶子系统联通高盐废水闪蒸浓缩子系统，高盐废水闪蒸浓缩子系统将与高温烟气喷淋升温之后的高盐废水进行减压闪蒸，浓缩液冷却结晶子系统将高盐废水闪蒸浓缩子系统闪蒸浓缩之后的高盐水进行冷却结晶。
3.根据权利要求2所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的系统还包括水蒸汽冷凝回用子系统，水蒸汽冷凝回用子系统与高盐废水对流传质换热子系统联通，高温烟气与高盐废水对流传质后携带的水蒸气和闪蒸出的水蒸气分别进行冷凝，冷凝出的液体输送至锅炉补水系统。
4.根据权利要求3所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统包括高温风机(2)和喷淋塔(3)，热采锅炉放空烟囱(1)的高温烟气接入高温风机(2)的进口，高温风机(2)的出口与喷淋塔(3)的气相进口相连，喷淋塔(3)的气相出口与气液分离子系统相连，高盐废水管道与喷淋塔(3)的液相进口相连，喷淋塔(3)的液相出口与水蒸汽冷凝回用子系统联通。
5.根据权利要求3或4所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的气液分离子系统包括烟气冷却器(10)、气液分离器(11)，烟气冷却器(10)的热流体进口与喷淋塔(3)的气相出口相连，烟气冷却器(10)的气相出口与气液分离器(11)的气相进口相连，烟气冷却器(10)的冷凝液出口、气液分离器(11)的液相出口与水蒸汽冷凝回用子系统联通。
6.根据权利要求5所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的净化气回注子系统包括压缩机(12)和混合器(13)，气液分离器(11)的气相出口与压缩机(12)进口相连，压缩机(12)的出口与混合器(13)的净化气入口相连，高温蒸汽管道与混合器(13)的蒸汽入口相连，混合器(13)的出口联通油井。
7.根据权利要求6所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的高盐废水闪蒸浓缩子系统包括闪蒸汽冷凝器(6)、闪蒸槽(4)、高盐水集水槽(8)和高盐水泵(9)，闪蒸汽冷凝器(6)的冷流体进口联通高盐废水管道，喷淋塔(3)的液相出口、闪蒸汽冷凝器(6)的冷流体出口与高盐水集水槽(8)的进口相连，高盐水集水槽(8)的出口与高盐水泵(9)进口相连，高盐水泵(9)出口分别与喷淋塔(3)的液相进口和闪蒸槽(4)进口相连，闪蒸槽(4)气相出口与闪蒸汽冷凝器(6)的气相进口相连，闪蒸汽冷凝器(6)的冷凝液出口与水蒸汽冷凝回用子系统相连，闪蒸槽(4)液相出口与浓缩液冷却结晶子系统相连。
8.根据权利要求7所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的浓缩液冷却结晶子系统包括结晶釜(5)和离心机(7)，结晶釜(5)物料进口与闪蒸槽(4)液相出口相连，结晶釜(5)物料出口与离心机(7)进口相连，离心机(7)母液出口与高盐水集水槽(8)的进口相连。
9.根据权利要求8所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的结晶釜(5)冷流体进口联通锅炉补水 系统，结晶釜(5)冷流体出口与烟气冷却器(10)冷流体进口相连，烟气冷却器(10)冷流体出口通过管道接回锅炉补水系统。
10.根据权利要求9所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，其特征在于：所述的水蒸汽冷凝回用子系统包括冷凝液集水槽(15)和冷凝液水泵(14)，冷凝液集水槽(15)的进口分别和烟气冷却器(10)冷凝液出口、气液分离器(11)液相出口以及闪蒸汽冷凝器(6)的冷凝液出口相连，冷凝液集水槽(15)的出口与冷凝液水泵(14)进口相连，冷凝液水泵(14)出口通过管道接回锅炉补水系统。
说明书
油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，属于废水处理技术领域。
背景技术
油田热采锅炉在使用过程中，会产生大量的高温烟气，不仅造成热量的大量损失，而且在这部分高温烟气中含有大量的烟尘、二氧化硫和氮氧化合物等大气污染物，还对环境造成严重污染;采用注水开采的油田，从注水井注入油层的水，其中大部分通过采油井随原油一起回到地面，这部分在原油外运和外输前必须加以脱除，脱出的污水中含有原油，经过除油污、悬浮物及工业细菌杂质后产生高盐废水，且由于油田地层差异等原因，产生的高盐废水不仅水质差异大，而且水质变化大，这为油田高盐废水的处理带来困难。若不及时处理、利用，任意排放将会给人们生活和生产带来严重的危害。目前，国家对各种废气、废水的排放要求越来越严格，当下油田上废气废水的处理都是分开处理，成本较高，而且造成一定程度的资源浪费。所以对废气废水的综合处理达标排放迫在眉睫。
(1)目前工业上对热采锅炉高温烟气的处理方法主要有：
①水吸收法
利用锅炉烟气中某些物质易溶于水的特性，使烟气中不达标成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱除的目的。
②药液吸收法
利用锅炉烟气中某些物质和药液产生化学反应的特性，使烟气中不达标成分达到脱除的目的。
③吸附法
利用吸附剂的吸附功能使不达标物质由气相转移至固相。从而达到脱除的目的。
(2)目前工业上对油田高盐废水的处理方法主要有：
①物理法
物理法主要包括蒸馏法、闪蒸法及膜分离法：蒸馏法
对液体进行加热，当温度达到液体沸腾时，产生蒸汽，将这些蒸汽收集冷凝的方法。蒸馏法对于分离挥发和不易挥发的物质具有优越性，同时也可分离沸点不同的液体混合物。它只能作为污水回用及达标排放前期处理工艺，不能单独用。
蒸馏法设备结构紧凑简单，操作简单，运行可靠安全，技术成熟，投资及运行成本高。
闪蒸法
将高盐水在一定压力下加热到一定温度，然后将其注入一个压力较低的容器中。由于注入高盐水的温度高于此容器压力下的沸腾温度，一部分水汽化为蒸汽并使温度降低，一直到高盐水和蒸汽都达到该压力下的沸腾温度为止。如果不断地将水抽出，同时不断注入经预热的高盐水，就可以连续进行高盐水的处理。
膜分离法
充分利用具有膜的某些特点，这种膜的特点就是对溶液中的某些成分通过，对溶液中的另一些成分不能通过的方法。膜分离法包括超滤、纳滤、电渗析脱盐法、反渗透膜法等等。膜分离过程在常温下进行，因此特别适于热敏性物料，且装置简单，操作简单，分离效果高。但是，膜分离的运行成本高，且膜分离法也有它的局限性，就是对预处理要求高，一般只用一种膜是无法处理像石化行业废水的，因此，膜分离法多和其他方法结合使用。
在倡导资源最大化利用的今天，需要有更先进的技术对油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水进行高效利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，将热采锅炉高温烟气和油田高盐废水进行综合处理，实现油田热采锅炉高温烟气的净化回注及余热回收。
本实用新型所述的油田热采锅炉高温烟气及油田高盐废水的综合处理系统，包括依次联通的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统、气液分离子系统和净化气回注子系统，其中高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统将高温烟气和高盐废水对流，除去高温烟气中的污染物以及回收高温烟气所带的热量，气液分离子系统将净化后的高温烟气进行冷却并进行气液分离，净化气回注子系统将来自气液分离子系统的净化气回注油井进行采油。
结合油田热采锅炉的实际情况，将高盐水处理与高温烟气处理结合起来，利用高盐水对燃油锅炉高温烟气进行加药对流接触，脱除烟气中SO2、NOx、烟尘等污染物，处理完的烟气根据需要一部分进行加压与蒸汽混合回注，剩余部分放空。通过两者的结合既达到了烟气排放的标准，又能进行油井注气，同时实现了高盐水的回收利用，从而达到了废弃物零排放的目的。
所述的系统还包括高盐废水闪蒸浓缩子系统和浓缩液冷却结晶子系统，浓缩液冷却结晶子系统联通高盐废水闪蒸浓缩子系统，高盐废水闪蒸浓缩子系统将与高温烟气喷淋升温之后的高盐废水进行减压闪蒸，浓缩液冷却结晶子系统将高盐废水闪蒸浓缩子系统闪蒸浓缩之后的高盐水进行冷却结晶。
同时利用高温烟气带来的热量对高盐水升温蒸发提浓，为后续闪蒸和冷却结晶提供条件;对流传质后烟气携带的水蒸气及闪蒸出的水蒸气经过冷凝后作为锅炉用水产蒸汽，结晶出的固体盐经离心后产出纯净盐。
所述的系统还包括水蒸汽冷凝回用子系统，水蒸汽冷凝回用子系统与高盐废水对流传质换热子系统联通，高温烟气与高盐废水对流传质后携带的水蒸气和闪蒸出的水蒸气分别进行冷凝，冷凝出的液体输送至锅炉补水系统。
所述的高温烟气与高盐废水对流传质换热子系统包括高温风机和喷淋塔，热采锅炉放空烟囱的高温烟气接入高温风机的进口，高温风机的出口与喷淋塔的气相进口相连，喷淋塔的气相出口与气液分离子系统相连，高盐废水管道与喷淋塔的液相进口相连，喷淋塔的液相出口与水蒸汽冷凝回用子系统联通。
高温风机将高温锅炉烟道气从进入放空烟囱的主管道上引入喷淋塔，在喷淋塔内进行喷淋净化除尘;喷淋所用液体为加药的高盐废水，可除去烟气中的污染物;同时利用高盐废水回收高温烟气所带的热量，使一部分高盐水蒸发随烟气进入烟气冷却器。
所述的气液分离子系统包括烟气冷却器、气液分离器，烟气冷却器的热流体进口与喷淋塔的气相出口相连，烟气冷却器的气相出口与气液分离器的气相进口相连，气液分离器的液相出口与水蒸汽冷凝回用子系统联通。
净化之后的气体进入烟气冷却器冷却并回收冷凝液，剩余的气液混合相进入气液分离器，将净化气与冷凝液进行分离。分离出的液相进入冷凝液集水槽，再作为锅炉补水由泵打走，气相根据需要一部分进入净化气回注子系统，剩余部分放空。
所述的净化气回注子系统包括压缩机和混合器，气液分离器的气相出口与压缩机进口相连，压缩机的出口与混合器的净化气入口相连，高温蒸汽管道与混合器的蒸汽入口相连，混合器的出口联通油井。
来自气液分离系统的净化气经过压缩机压缩进入混合器与高压蒸汽混合一起回注油井进行采油。
所述的高盐废水闪蒸浓缩子系统包括闪蒸汽冷凝器、闪蒸槽、高盐水集水槽和高盐水泵，闪蒸汽冷凝器的冷流体进口联通高盐废水管道，喷淋塔的液相出口、闪蒸汽冷凝器的冷流体出口与高盐水集水槽的进口相连，高盐水集水槽的出口与高盐水泵进口相连，高盐水泵出口分别与喷淋塔的液相进口和闪蒸槽气相进口相连，闪蒸槽气相出口与闪蒸汽冷凝器的气相进口相连，闪蒸汽冷凝器的冷凝液出口与水蒸汽冷凝回用子系统相连，闪蒸槽液相出口与浓缩液冷却结晶子系统相连。
与烟气喷淋升温之后的高盐水加压之后进入闪蒸槽进行减压闪蒸，将高盐废水进一步浓缩，为后续冷却结晶做好准备。
所述的浓缩液冷却结晶子系统包括结晶釜和离心机，结晶釜物料进口与闪蒸槽液相出口相连，结晶釜物料出口与离心机进口相连，离心机母液出口与高盐水集水槽的进口相连。
所述的结晶釜冷流体进口联通锅炉补水系统，结晶釜冷流体出口与烟气冷却器冷流体进口相连，烟气冷却器冷流体出口通过管道接回锅炉补水系统。
经过闪蒸浓缩之后的高盐水进入结晶釜进行冷却结晶，然后进入离心机进行离心产出盐晶体和母液，盐晶体作为产品出售，母液进入高盐水集水槽回到高温烟气与高盐废水对流传质换热系统。
所述的水蒸汽冷凝回用子系统包括冷凝液集水槽和冷凝液水泵，冷凝液集水槽的进口分别和烟气冷却器冷凝液相出口、气液分离器液相出口以及闪蒸汽冷凝器的冷凝液出口相连，冷凝液集水槽的出口与冷凝液水泵进口相连，冷凝液水泵出口通过管道接回锅炉补水系统。
高温烟气与高盐废水对流传质后携带的大量水蒸气和闪蒸出的水蒸气分别进入烟气冷却器和闪蒸汽冷凝器冷凝，冷凝出的液体进入冷凝液集水槽，再作为锅炉补水由泵管线输送至锅炉补水系统。
本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：
将热采锅炉高温烟气和油田高盐废水进行综合处理，实现油田热采锅炉高温烟气的净化回注及余热回收和油田高盐废水的回收利用，降低了环保成本;高温烟气的余热回收是通过与高盐废水对流传质的方向去实现，提高了热效率;净化后的烟气可以加压与蒸汽混合后回注油井，提高稠油产出率;从高盐废水中传质蒸发冷凝出的液体可作为热采锅炉的补水;从高盐废水中浓缩离心分离出的晶体盐可作为副产品出售，提高了资源的合理利用率。