注水殘渣充當流化床鍋爐煙氣脫硫劑在中原油田的試用

李素梅 張述坤（中原石油勘探局供熱管理處）

注水殘渣充當流化床鍋爐煙氣脫硫劑在中原油田的試用

李素梅 張述坤（中原石油勘探局供熱管理處）

為了減少油田注水污泥對環境的污染，中原油田在含油污泥處理和再利用上又做了新的嘗試。試用監測表明，油田注水殘渣摻入燃煤鍋爐可明顯降低 SO2的排放濃度與排放量，并可以滿足 GB13271—2001《鍋爐大氣污染物排放標準》的要求，利用油田注水污泥充當鍋爐的脫硫劑，可實現油田注水污泥的無公害化處理，降低鍋爐脫硫成本。

注水殘渣 脫硫劑 污染物 堿渣 摻燒 可燃性

1 項目的目的及意義

目前，中原油田每天產生 120t的污泥。由于含油污泥成分復雜，不僅含有原油從開采、運輸及初加工過程中的所有添加成分，還包括鉆井、洗井、泥漿處理及水處理過程中加入的各種藥劑，而且不同來源的污水產生的污泥成分也各異，因此環保處理和再利用難度很大。

為此開展了供熱燃煤摻渣燃燒試驗，以探尋注水殘渣處理的新途徑。鍋爐煙氣中存在一部分有害氣體，主要成分為 SO2及 SO3，目前處理方法主要有煙氣濕法脫硫及在煤燃燒過程中進行脫硫。煤燃燒過程中進行脫硫處理，即在煤中摻燒固硫劑固硫，固硫物質隨爐渣排出。在煤中摻入或向爐內噴射高活性脫硫石灰石粉作為固硫劑，在燃燒中，由于固硫劑的作用，煤燃燒產生的 SO2還沒有逸出就與煤中含鈣 的固 硫劑 (石灰 石)發 生化 學反應，生 成固 相硫酸鹽，隨爐渣排出，從而減少 SO2隨煙氣排入大氣而污染環境。

CaSO4形成固體爐渣排出，即將硫固態化。而含油污泥 50%的成分為 CaCO3，其余成分為泥沙及少 部 分 原 油 ， 發 熱 量 為 1000GJ/kg。 基 于 以 上 原因，考慮是否可將注水污泥當作鍋爐的脫硫劑，既可解決注水污泥的無公害化處理，又可節約鍋爐脫硫成本。

2 監測任務來源

本次注水殘渣脫硫試燃試驗由環保科領導、供熱管理處六大隊調配燃煤摻渣比例，環保監測總站負責對各種比例的摻渣燃燒情況進行監測。監測方案如下：

1）本次監測地點為基地北區鍋爐房一車間 5#鍋爐。

2）本 次 監測的采 樣 位 置 應 設 在 5#鍋爐除 塵 后出口測孔處。采樣點的位置和數目根據煙道的等面積環數、測量直徑數進行選取。

3）本次注水殘渣脫硫實驗煙氣排放監測因子為：煙塵濃度、 煙塵排 放量、SO2濃度、SO2排放量、相應的煙氣參數（煙氣溫度、濕度、流量、空氣過剩系數等）、煙氣黑度。

4）按 HJ/T397—2007 《固 定 源 廢 氣 監 測 技 術規范》要求進行監測。

3 工況分析

表1 5#鍋爐工況

由供 熱管理處六大隊 5#鍋爐運行記錄可知 （表1），監測期間 5#鍋爐工況比較穩定。監測期間瞬時耗煤量平均值為6.25t/h，累計熱值平均值為916760GJ。根據瞬時給煤量計算，監測期間鍋爐工況范圍為78.5%～114%。

除 3 月 10 日 10：00 與 3 月 12 日 16：30 瞬時耗煤量較低外，其他監測時間段中，均達到鍋爐平均工況的 96%以上。其中 3 月 12 日下午 5#鍋爐循環硫化床給煤嘴電動機發生故障，導致給煤量減少。

4 監測結果分析

煙氣溫度、含濕量、過剩系數比較穩定，摻燒比例的變換對這三個參數沒有明顯影響。

SO2排放分析：從監測結果可看出，隨著堿渣摻燒比例的增加，SO2濃度呈明顯下降趨勢；未添加堿渣最高折算濃度 664mg/m3，降低至最低 86mg/ m3（堿渣摻燒比 25%）；SO2排放量也呈明顯降低趨勢 （表2及圖1）。

圖1 折算 SO2排放濃度

煙塵分析：實測含塵濃度隨著摻燒比例的增大，濃度明顯增加，最高達到 142.2mg/m3；折算含塵 濃 度 最高 達 到 130.3mg/m3； 煙 塵 排 放 量 也 明顯 隨摻燒比例增加而增大 （圖2）。

3月11日下午，在摻燒比例增加為1∶6時，煙塵排放濃度反而降低，分析原因是：由于增加了引風機功率或引風機臺數，使得煙塵流速增加，爐膛負壓達－142Pa、 －124Pa；從監測數 據上 反映 ，則是煙塵監測濃度有所降低 （表3及圖2）。

圖2 實測含塵濃度

5 結論

1）煙氣溫度、含濕量、過剩系數比較穩定，摻燒比例 （最高 25%）的變化對這三個參數沒有明顯影響。

（2）各種摻燒比例在供熱管理處六大隊現有的除塵、高煙囪排放條件下，煙氣的林格曼黑度均小于 1，可以達到 GB13271—2001 《鍋爐大氣污染物排放標準》的排放要求。

（3）堿渣摻燒從無到有，隨著摻燒比例的增加，SO2的排放濃度與排放量呈明顯降低趨勢，說明堿渣摻燒比例的增加，替代了一部分燃煤量，降低了燃料中的含硫量；從鍋爐工況分析，瞬時熱值并沒有隨著摻燒比例的增加而有明顯降低。

4）煙塵排放濃度與排放量隨著摻燒比例的增加而增高，分析原因是：由于堿渣的可燃性差，導致煙塵排放濃度與排放量增加，煙塵排放量不能達到GB13271—2001《鍋爐大氣污染物排放標準》 的排放要求。

總之，油田注水殘渣摻入燃煤鍋爐可明顯降低SO2的排放濃度與排放量，并可以滿足 GB13271—2001《鍋爐大氣污染物排放標準》的排放要求，但是煙塵排放濃度無法達標，注水殘渣脫硫項目的成功還需要進一步改造除塵設備；如果升級現有靜電除塵設備，用油田注水污泥完全可以充當鍋爐的脫硫劑，實現油田注水污泥的無公害化處理并可降低鍋爐脫硫成本。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.018

2013-03-26）

表2 SO2排放數據分析

備注3月1 0日平均值3月1 1日上午平均值3月1 1日下午平均值3月1 2日平均值實測S O2濃度/（m g · m-3）5 3 9 . 5 5 8 4 . 5 1 7 2 . 5 1 5 8折算S O2濃度/（m g · m-3）6 1 9 6 0 6 . 5 1 8 3 1 7 0 . 9 S O2排放量/（k g · h-1）2 8 . 8 5 3 1 . 5 9 . 5 5 9 . 6 5未摻堿渣摻燒比例1∶8摻燒比例1∶6摻燒比例 2 5 %

表3 煙塵排放數據分析

3月1 0日平均值3月1 1日上午平均值3月1 1日下午平均值3月1 2日平均值實測煙塵濃度/（m g · m-3）6 7 . 1 5 1 2 3 . 2 5 9 0 . 2 5 1 2 7 . 4 5折算煙塵濃度/（m g · m-3）7 6 1 3 0 . 8 9 6 . 8 1 1 1 . 3煙塵排放量/（k g · h-1）3 . 7 7 . 5 5 5 . 8 5 6 . 2備注未摻堿渣摻燒比例1∶8摻燒比例1∶6摻燒比例 2 5 %

李素梅，工程師，2006年畢業于石油大學（熱能工程 專 業）， 從 事 專 業 技 術 工 作 ， E-mail： 981020267@qq.com， 地址：河南省濮陽市中原油田勘探局供熱管理處，457001。