SiO2含量對新疆油田六九區注汽鍋爐的影響及處理技術

唐 麗

（新疆克拉瑪依職業技術學院，新疆克拉瑪依 833600）

SiO2含量對新疆油田六九區注汽鍋爐的影響及處理技術

唐 麗

（新疆克拉瑪依職業技術學院，新疆克拉瑪依 833600）

新疆油田六九區回用注汽鍋爐的稠油污水SiO2含量達到80～120 mg/L，超過了給水水質標準中50 mg/L的要求。文章通過試驗分析了該稠油污水SiO2含量對注汽鍋爐結垢的影響，并對防垢劑等進行了篩選研究。結果表明：稠油污水SiO2含量對注汽鍋爐結垢影響不大，運行1年的爐垢厚度只有0.54 μm，由于除SiO2的藥劑費用較高，因此不需專門對污水除SiO2，只需對鍋爐運行一段時間后形成的薄垢進行定期清洗即可。

稠油污水；回用；注汽鍋爐；SiO2含量；結垢；預防

0 引言

稠油污水在深度處理達到高壓蒸汽鍋爐給水標準后，可作為注汽鍋爐用水。鍋爐進水中硅含量過高會導致鍋爐在運行中形成硅酸鹽水垢，該水垢的主要成分為SiO2（20%～50%）和含硅化合物，它通常在鍋爐凝汽器和加熱器等熱負荷高的部位形成。針對六九區回用鍋爐稠油污水SiO2含量超標的現象，有必要研究SiO2含量對注汽鍋爐的影響，以便采取預防措施，防止或減緩注汽鍋爐爐管結垢。

1 SiO2含量對六九區污水回用鍋爐的影響

硅垢的主要來源是硅酸鹽的溶解，主要存在形式是：懸浮硅、膠體硅、活性硅酸鹽和聚硅酸鹽，其中SiO2起晶核作用。

油田采出污水中含有比清水中高的SiO2，污水中的SiO2通常是地層中的石英在pH值大于9的未蒸發水和冷凝水中溶解產生的。SiO2能夠與Ca2+、Mg2+等離子共同沉積，造成鍋爐爐管結垢；另外，SiO2含量超過其溶解度時也能單獨結垢。由于SiO2的溶解度與壓力關系密切，壓力降低，溶解度減小，因此SiO2垢往往出現在壓力急劇下降的位置。

1.1 六九區回用鍋爐污水處理情況

在注汽鍋爐給水中，六九區稠油污水處理后其余指標都達到了注汽鍋爐給水標準SY/T 0097-2000的要求，但SiO2的含量超過了給水水質標準中50 mg/L的要求，達到了80～120 mg/L。由于在污水回用中去除SiO2的費用高，約為3元/m3，因而對六九區回用鍋爐稠油污水暫時沒有采取除硅措施，但由于SiO2含量超過了注汽鍋爐給水標準SY/T 0097-2000，一旦注汽鍋爐結垢將直接影響其安全經濟運行。

各國注汽鍋爐給水標準對SiO2允許含量的規定不同，國內外對SiO2允許含量的認識也不同，見表1。

表1 各國注汽鍋爐給水標準對SiO2允許含量的規定/（mg/L）

1.2 爐前爐后回用污水水質分析

由于我們采取的水處理軟化措施比較好，軟化處理后水的硬度都為零，但由于測量有誤差，可能有微量鈣、鎂離子進入鍋爐，所以可能會有微量的復合硅酸鹽垢產生。為此，對不同時段的水質進行了全分析，分析結果見表2、表3。

從表2可以看出，由于水的蒸發，當給水中Cl-質量濃度由1 220.58 mg/L變為4 769.10 mg/L時（即水被濃縮3.97倍），SiO2質量濃度由81.8 mg/L變為303 mg/L，濃縮了約3.64倍。從表3可以看出，當給水中Cl-質量濃度由1 053.06 mg/L變為4 369.19mg/L時 （即水被濃縮4.07倍），SiO2質量濃度由80.3mg/L變為298mg/L，濃縮了3.71倍。從以上兩表可以看出，SiO2質量濃度的濃縮倍數要小于Cl-質量濃度的濃縮倍數，這說明，SiO2除部分溶解在水中外，也部分溶解在蒸汽中，另有微量部分則可能與其他金屬離子結合形成垢，數據表明污水回用鍋爐以后有結垢趨勢，但結垢比較輕微。

表2 九區5號供熱站爐前和爐后水水質分析結果

表3 回用污水水質分析結果

1.3 注汽鍋爐系統結垢趨勢分析

統計分析回用污水前后注汽鍋爐的系統壓差，如果系統壓力升高明顯則表明結垢嚴重，回用污水前后注汽鍋爐的系統壓差見表4。

表4 回用污水前后注汽鍋爐的系統壓差統計/MPa

從表4可以看出，鍋爐的系統壓差變化不大，表明結垢及其趨勢不嚴重。另外，2007年5月4日對九區5號注汽站開爐檢查的情況也證實了這一結果。

2 注汽鍋爐結垢預防與應對措施

防垢的措施通常有：改變系統條件，以增大鹽的溶解度； 防止晶核化或抑制結晶變大；分離晶核；減少成垢陽離子，主要是螯合二價金屬離子；防止沉積，保持固體顆粒在水中懸浮并防止在金屬表面沉積等。

由于去除污水中的SiO2成本較高，所以我們認為通過控制給水中容易與SiO2結合形成垢的Fe3+、Ca2+、Mg2+等離子是比較經濟有效的方法。在注汽站給水處理中，將Ca2+、Mg2+等離子的質量濃度由0.1 mg/L降低到0（由于存在測量誤差，實際不可能降低到0，但應盡可能接近0），從而達到預防SiO2復合垢形成的目的。

由于六九區污水的堿度與硬度的比值平均在6倍以上，同時注汽鍋爐爐水的pH值在11以上，因而在控制好Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子的情況下，可以有效地預防注汽鍋爐結垢。

3 除SiO2的藥劑篩選

目前鍋爐水軟化一般采用的是熱石灰法，但采用熱法需將污水溫度升至100℃以上，在現場實施具有較大的困難，因此考慮通過調整離子的思路，研制出目前現場可行的除硅處理工藝與除硅藥劑。

3.1 pH值對除硅效果的影響

根據除硅的原理，當污水的pH值在一定的范圍內時 （采用SDJ-E2來調整），除硅劑與污水中的某些離子反應生成沉淀并吸附，從而達到除去水中SiO2的目的，見表5。

表5 pH值 （SDJ-E2加量）對除硅效果的影響

表5數據反映了當污水的pH值增加到10.5時，即SDJ-E2劑加量為600 mg/L時，可將水中的SiO2降至50 mg/L以下。

3.2 除硅劑加量對除硅效果的影響

在最合適的SDJ-E2加量下改變除硅劑的加藥濃度，以便找出除硅劑的最低加量，見表6。

表6 除硅劑加量對除硅效果的影響

表6表明了在合適的pH值下除硅劑的最低加量為500 mg/L。

3.3 溫度對除硅效果的影響

試驗時對熱法與冷法的除硅效果進行比較，見表7，其中熱法是將污水溫度升至105℃后加入各種藥劑，冷法的污水溫度則仍為60℃。

表7表明熱法的除硅效果明顯優于冷法。

表7 溫度對除硅效果的影響

4 水處理劑的經濟分析

水處理藥劑的詳細費用見表8。

表8 藥劑處理費用

5 結束語

國外稠油采出水當SiO2含量小于120 mg/L時，常常不進行藥劑處理。新疆油田稠油污水含SiO2不高，常常小于100 mg/L，2007年5月4日九區5號注汽站開爐檢查，運行1年的爐垢只有0.54μm，考慮到藥劑除SiO2的費用較高 （1.969元/m3），我們認為不需專門去除SiO2，對于運行一段時間后形成的薄垢，只需定期進行清洗即可。

[1]俞敦義．稠油污水的凈化處理[J]．水處理技術．1998,24（2）∶113-116.

Effect of SiO2Content in Wastewater on Steam Injection Boiler at Block 69 in Xinjiang Oilfield and Treatment Technique

TANG Li（Kelamayi Vocational&Technical College,Kelamayi 833600， China）

The SiO2content in wastewater from heavy oil reused for steam injection boiler at Block 69 in Xinjiang Oilfield reaches 80～120 mg/L， exceeding the standard of 50 mg/L given by the water supply quality criterion.The effect of SiO2content in above-mentioned wastewater on scale formation in steam injection boiler is experimented and analyzed,then the study on scale inhibitor selection is conducted.The results show that the effect of SiO2content in wastewater on scale formation in steam injection boiler is so unobvious that the scale thickness is only 0.54 μm after one year’s operation.Owing to high expense of SiO2scale inhibitors,it is unneeded using SiO2scale inhibitors to strip scale but is required to remove the thin scale periodically after each interval of operational time.

wastewater from heavy oil;reuse；steam injection boiler;SiO2content;scale formation;prevention

TE963

B

1001－2206（2010）05－0067－03

∶唐 麗 （1965-）,女，上海嘉定人，講師，2007年畢業于西安石油大學化學工程專業，碩士，現從事油田應用化學教學工作。

2009-12-28；

2010-06-12