《《污水回收系统》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《污水回收系统》PPT课件.ppt（54页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、SAGD试验区高温污水处理系统技术汇报,中国石油集团工程设计有限责任公司,汇报人：朱新立,新疆油田勘察设计研究院2009年06月,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需要研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,一、项目概述,立项背景：解决含盐高温(160-180)高压(0.6-0.8MPa)污水的能量回收与达标处理外排问题成为SAGD开采工艺非常重要的一环。它对于减少资源消耗，提高开采效益以及降低环境污染具有重要作用。,一、项目概述,国内工艺技术现状：1.新疆油田目前普遍应用的常压低温(100)污水深度处理工艺。但应
2、用于处理高温、高压污水有诸多不足之处,且不能实现密闭流程。用于高温处理流程将导致大量能源的浪费。2.各类常规污水处理技术存在以下的问题：离子交换技术耐温80；再生耗水5-10%。膜分离技术 30%的浓缩污水排放；耐温45；对处理介质物理化学性质有一定要求。纤维过滤技术耐温 80。,一、项目概述,国际先进工艺技术简介,加拿大阿尔伯特SAGD开采中，开始使用“直管降膜机械压缩蒸发技术”，辅以种晶制浆技术(特殊晶种)的应用，其水加收率可高达98%，盐、碴等最终以固态形式回收，因此称为“ZLD”污水零排放技术。主要工艺技术包括：,利用垂直管降膜蒸发技术；借助蒸汽压缩机（热泵）循环利用二次蒸汽所含能量做
3、为蒸发热源；能耗：约16kWh/m；浓缩比高，对前期油的预处理要求相对较低。,一、项目概述,工艺原理,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需要研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,二、技术调研与比选,2.1 技术介绍 多级闪蒸技术 多效蒸馏技术 MVR(MVC)机械压缩蒸馏技术2.2 技术比选与方案论证2.3 论证比选结论,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.1 多级闪蒸技术,加热蒸汽进入加热器，将处理液加热达到一定温度；处理液进入第1级降压、闪蒸，从处理液中释放出来的蒸汽进入冷凝释放室热量凝结成淡水，这种“闪蒸
4、+热回收”在多个有序排列的容器内进行，完成多级闪蒸过程。,沙特热电联产多级闪蒸海水淡化厂,应用现状：广泛应用于海水淡化优 势：工艺简单,单机容量大(可达9万吨/日)。不 足：冷凝水收率低，抽真空负荷大；需要大量冷却水(1：1)。,2.1.1 多级闪蒸技术,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.2 多效蒸馏技术,强制循环蒸馏技术,二、技术调研与比选-技术介绍,工作原理加热蒸气进入第1效，循环物料被加热后进入蒸发室，释放出二次蒸气，得到浓缩；第一效产生的二次蒸气进入第2效，重复第1效的蒸馏过程；直到末效蒸发器；各效浓缩率大致相同适合于真空制盐。,四效逆循环轴向出料蒸发罐带浓缩器、平流进料及部分逆流
5、转料、顺流排盐流程示意图,典型实例-四川久大盐业60万吨/年真空制盐装置,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.2 多效蒸馏竖管降膜蒸馏技术,工艺原理 处理液经分配装置均匀分配于蒸发器各加热管内，物料在重力和真空诱导及气流作用下，呈膜状自上而下流动，并与管外壁加热蒸汽发生热交换而蒸发。其关键技术是竖管降膜蒸发器。,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.2 多效蒸馏竖管降膜蒸馏技术,二、技术调研与比选-技术介绍,竖直管降膜蒸发器,关键设备,一体化竖管降膜蒸发器实物,典型实例-广西华银铝业160万吨/年氧化铝项目竖管降膜蒸发器组,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.3 MVR(MVC)机械压缩蒸
6、馏技术,工艺原理 在同一蒸发器中，依靠蒸汽压缩机将二次蒸汽进行压缩升温，升温后的蒸气与蒸发器膜管内的循环母液换热，使其蒸发产生二次蒸汽。,二、技术调研与比选-技术介绍,2.1.3 MVR(MVC)机械压缩蒸馏技术-关键设备与工作过程,二、技术调研与比选-技术介绍,蒸汽压缩机实物,MVR工作过程,典型实例-MVR在氧化铝行业的应用,二、技术调研与比选-技术介绍,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,以目前所掌握的风城SAGD开采部分实际数据为依据，结合前述几种技术，分别进行计算设计，最终比选出最佳处理方案。系统复杂性、可靠性力图流程简单能源费用要求有优良的节能效果节水最大可能降低水资源消耗占地
7、面积小投资经济,2.2.1 比选原则,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,该方案计算工艺图如右所示，其具有如下特点：技术简单、成熟单机容量大(90000t/d)余热回收品位较高(可达145，甚至更高)但是从16040回收率：21%冷却水量：1:1,结论：多级闪蒸回收率低、冷却水耗量大，不适于风城油田采油 污水的回收处理,2.2.2 闪蒸方案比选计算,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,回收高温淡水要求显著增加效数，各效传热温差显著减小，传热面积急剧增大各效蒸发器分体设计不可避免参考真空制盐和氧化铝系统系统复杂性、投资等都会急剧增大污水含油的影响更加难以控制。,2.2.3 多效降膜蒸发方
8、案比选计算,工艺过程的主要特点：淡水回收率高各效介质流量变化大,介质流动与设备结构的关系复杂化,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,该方案计算工艺图如右所示，其具有如下特点：系统流程简单操作温度高，回收淡水的能量品位高节能合适的操作温度：96冷却水量小系统电耗：10kWh/m3,2.2.4 MVR降膜蒸发方案比选计算,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,2.2.5 预热发电+MVR降膜蒸发方案比选计算,需设置冷凝器，在干旱缺水地区应设计为空冷器，但造价高，冬季运行条件比较恶劣。,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,2.2.6 方案比选结论,二、技术调研与比选-技术比选与方案论证,M
9、VR(MVC)竖管降膜蒸发系统是回收处理SAGD采油高温含盐污水一个最佳的选择(详细论证见附录)。关键是采油高温污水余热利用与排出问题。从系统总体角度考虑，最好是考虑将余热回收用于加热高干度锅炉给水，从锅炉热平衡角度调整空气预热器，以减小锅炉燃气消耗。尽量不考虑水冷或空冷。贵阳铝镁设计研究院对机械压缩蒸馏的工程实践及新疆油田设计院对含油污水的处理经验，证明国内完全有能力完成风城油田SAGD采油高温含盐污水回收处理系统项目技术方案的设计工作；通过与张家港化机厂、沈鼓等关键设备生产厂商的深入交流与相关实践项目考查，进一步证明国内完全有能力组织实施该技术方案。,2.2.7 方案比选结论,1.项目概述
10、2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需要研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,3 方案设计与优化,3.1 设计依据 3.2 总体方案 3.3 节点参数 3.4 关键设备 3.5 系统控制 3.6 后处理方案(推荐),污水及原油物性见附表1克拉玛依风城地区气象参数见附表2处理要求：处理量：150m3/d(6.25m3/h)；冷凝水收率：90%水质标准：符合100%干度锅炉用水要求 综合能耗：10kWh/m,3 方案设计与优化-设计依据,方案简介：总体工艺方案由膨胀发电系统、污水除油预处理系统及MVR机械压缩蒸馏系统三部分组成。,
11、3 方案设计与优化-总体方案,3 方案设计与优化-总体方案,从螺杆机出来呈汽液两相，经汽水分离后，二次蒸汽进入冷凝器凝结成95左右的蒸馏水，汇入锅炉给水管线；含油污水进入预处理系统，经除硬除油处理后进入竖直管降膜蒸发系统。预处理后的含油污水(温度：96，含油：50mg/l)与蒸发器底部抽出水一起，经循环泵送至蒸发器顶部缢流式布水器，均匀分配于各竖真管内，并与高温蒸汽换热,换热后的部分液体进入蒸发室进行蒸发。蒸发室产生的二次蒸汽经除沫装置后,一部经压缩机增加(增压比:1.2)后(温升5)，进入竖直管换热腔与竖直管内部的液体换热，另一部分进冷凝器与低温水(25)换热后，汇入锅炉给水管线。蒸发器底部
12、的浓盐水经排污泵抽出。在蒸发器壳侧顶部设置对空排气口，将不凝气体排除。,总体方案简介,?,150t/d(6.25t/h)节点参数表,3 方案设计与优化-节点参数,?,3 方案设计与优化-节点参数,150t/d(6.25t/h)节点参数表,3 方案设计与优化-节点参数,物料、能耗平衡图(360t/d),360t/d(15t/h)节点参数表,3 方案设计与优化-节点参数,?,3 方案设计与优化-节点参数,360t/d(15t/h)节点参数表,3 方案设计与优化-关键设备,系统功能：螺杆膨胀发电系统的作用，是将含油污水(20t/h)的余热余压(160,0.6MPa)转化成电能，供污水处理系统自用。另
13、一附带功能是可将部分油包水颗粒破碎。利用多余能量,工艺流程：如图所示，来水经计量、调节后，进入螺杆膨胀机发电，产生的蒸汽一部分进冷凝器，冷凝后作为锅炉给水；另一部分与未汽化含油污水进污水进入预处理系统，然后进入MVR竖管降膜蒸馏系统。,3 方案设计与优化-关键设备,机型:SEPG250-100-4000-1.65-S进口压力：0.35MPa(a)进口温度：139 进口流量：20t/h出口压力：0.11MPa(a)出口温度：102额定发电功率：50kW效率：56%尺寸:200010001500重量:2000kg,工作原理：进入螺杆膨胀机的高压饱和水在变径螺杆腔内膨胀，推动螺杆转动，从而带动发电机
14、发电。,3 方案设计与优化-关键设备,蒸发量：6.25t/h有效传热温差：4.5传热面积：550m2尺 寸：D-3200 D1-1800mm换热管规格：513 换热管长度：9000mm蒸发管数量：386,需要研究的主要问题：1.污水含盐成分、浓度及其腐蚀结垢特性2.污水含油对竖管降膜蒸馏传热的影响3.蒸发器除油技术等,3 方案设计与优化-关键设备,机 型：离心式流 量：6250kg/h吸入压力：876.86mbar出口压力：1049.96mbar吸入温度：96温 升：5效 率：77%内 功 率：73.2kW转 速：4692rpm叶轮直径：900mm重 量：2100kg(无电机),关注重点：运行
15、规范与维护技术,主要参数,MVR蒸汽压缩机,3 方案设计与优化-控制系统,系统来水温度压力流量监测；螺杆机转速压力发电量监测；蒸发器温度压力监测；压缩机转速温度压力监测；螺杆机出口压力控制；蒸发器的排污量调节，来控制蒸发器底部液位高度；循环水流量调节,以满足降膜蒸馏工艺的要求；蒸汽压缩机进气量控制；蒸汽压缩机转速调节(出口温度控制)；冷凝器冷却水量调节；冷凝水温度流量监测；蒸发室间歇自动排油控制；应急停启机控制。,控 制 设 计 节 点,3 方案设计与优化-后处理方案,设置浓缩污水存放池约10%的浓缩污水存放自然风力除湿(夏季)气温34.9，相对湿度25%平均风速：5m/s每1kg水，需要空气
16、174kg夏季三个月风力除湿、污水喷淋蒸发浓缩与结晶。,蒸发器外排污水(含盐2%,含油500mg/L)在该部分风干到盐浓度5-6%然后进结晶预处理系统，进行污油回收及污水风力蒸发后，进入下一个环节结晶系统。,结晶预处理,?,3 方案设计与优化-后处理方案,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需要研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,4 投 资 估 算,主要工艺设备表,4 投 资 估 算,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需研究内容7.结论,SAGD试验区高温
17、污水处理系统,汇报内容,5经济效益分析,成本核算-以推广规模(160t/h)计算,一次投资折旧：3.80元/m3-以30年服役期，平均利率6%，年运行300天计算 运行维护费：0.52元/m3-以年1%工程总投资的费用计算人工费：0.56元/m3-以12人4班，人均50000元收入计算药剂费：0.50元/m3-参考其他工程能耗：4.5元/m3-以单位电耗10kWh/m3，电价0.45元/kWh计算总成本：9.88元/m3,5经济效益分析,效益分析,效益计算投资回收期,减排、社会效益,5经济效益分析,多效竖管降膜蒸馏工艺的氧化铝设备造水比只有1:4，根据国内平均500元/t的标准煤价，针对锅炉直
18、供、热电联产和MVR竖管降膜系统。其能源成本分别为：,风城油田高温污水回收处理系统可采用螺杆膨胀发电机，可使单位产水能耗低至10kWh/t以下，能源费用低于4.5元/t，小型试验装置的总淡水成本有望控制在12元/t以内。,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,6 存在的问题及需研究的内容,1、原油不同含水不同粘度下的闪蒸模拟实验目的:确定原油粘度含水的变化对闪蒸效果的影响,由此确定整体原油闪蒸工艺的可行性及参数预置。2、含油污水的膨胀模拟实验目的:确定污水含油量对膨胀效果的影响
19、,并观察膨胀后水包油的变化(破坏)情况。3、风城污水“含盐浓度沸点”关系变化实验目的:确定风城污水综合含盐浓度与污水沸点变化之间的关系,并由此确定压缩机实际所需压缩比。4、风城超稠原油粘温曲线目的:找出具有代表性的原油粘温曲线,为整体工艺及部功能设计提供有效参数。,6 存在的问题及需研究的内容,5、降膜蒸发器蒸发室油膜对蒸发效率的影响目的:确定在一定温度下,油膜厚度对蒸发效率的影响,并据此确定除油方式及时间间隔。6、降膜管原油颗粒附着可能性及对传热效率的影响目的:通过“原油粘度与管壁附着性实验”“母液流量 与管壁附着性实验”测定不同附着率时，对传热效率的影响，为优化降膜蒸发器工作参数提供准确资
20、料。7、高温污水净化剂筛选目的:利用本工艺污水温度高（汽浮能力强）的条件，筛选出具有更强上浮能力的絮凝剂。8、晶种筛选与实验目的:实现SAGD采油污水零排放。,1.项目概述2.技术调研与比选3.方案设计与优化4.投资估算5.经济效益评估6.存在的问题及需研究的内容7.结论,SAGD试验区高温污水处理系统,汇报内容,7 结论,根据风城油田采油污水水质条件，其回收处理宜采用螺杆机膨胀发电+MVR(MVC)竖管降膜蒸馏工艺。螺杆机发电技术是采用高温污水能量回收利用的最佳选择，具有技术可靠、适应性强、投资回收期短等优点。螺杆发电机为国内成熟技术，已有比较广泛的工程应用实例。MVR(MVC)竖管降膜蒸馏工艺具有流程简单，技术先进可靠，系统节能、节水、投资低等优点。MVR(MVC)竖管降膜蒸馏工艺，国内完全具有大型设备的工业化生产成套能力。结合凤城油田实际，开展集成与优化研究，以及工业化试验，可形成具有完全自主知识产权的污水处理技术，促进中国SAGD采油技术的可持续发展。,
