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胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 摘要 油泥砂是指在油田生产活动中产生的，主要来源于原油集输及处理过 程的各个环节，被原油及其它有机物污染了的泥、砂、水的混合物。由于 油泥砂所含的烃类物质对环境危害较大，被列入国家危险废物名录中 的危险废物( h w 0 8 项) 。现在全国各油田在生产过程中都有大量的油泥砂 产生，据统计仅胜利油田每年的油泥砂产生量就在1 1 万吨左右，油泥沙的 排放已成为危害当地环境质量的重要因素。而按国务院排污费征收管理 条例( 国务院令第3 6 9 号) 规定，每吨油泥砂将征收1 0 0 0 元的排污费， 如果不加以处理直接排放，势必会给企业带来严重的经济负担，因此研究 寻求一种高效的方式处理油泥砂成为油田发展的当务之急。 为解决油田发展当务之急，作者与胜利油田有关技术部门合作对油泥 砂的无害化处理方法和技术进行了研究。首先，本文对国内外油泥砂的无 害化处理方法进行了调查分析研究。研究表明当前使用的多种处理方法存 在着不能满足现行环保要求、处理成本很高、二次污染、操作复杂不具备 工业化生产条件等缺陷。其次，在此基础上对固化剂配方进行攻关研究， 研究出新的固化剂配方，它不仅达到了固化油泥砂的目的，而且使得油泥 砂固化物在焚烧阶段能够充分的燃烧，对燃煤的燃烧效率没有任何影响。 由此提出了油泥砂固化焚烧及综合利用技术，即将油泥砂脱粘固化处理后， 制作成仿煤燃料，掺入燃煤中，用作燃煤锅炉燃料，焚烧产生的废气，利 用燃煤锅炉的烟气处理系统，可确保排放废气达标，废渣按现行的燃煤废 渣的处理方式，可用于建材或绿化。因此在回收利用油泥砂中的石油类物 质的热量的同时实现对油泥砂的无害化处理，达到了综合利用的目的。再 次，对油泥砂的固化焚烧综合利用技术进行了工业性试验对油泥砂的工 业化固化工艺、固化设备的选择、固化物与燃煤的混合燃烧进行试验研究， 提出了切合实际的固化焚烧工艺方案最后，对试验的结果进行环境监测 分析和经济效益分析环境监测分析表明燃烧过程中的烟气排放各项指标 完全符合国家的大气污染物排放标准，而且固化油泥砂经焚烧完全去除了 有害有机物，炉渣中检不出石油类物质，有害重金属含量和辐射剂量也都 低于国家控制标准同时焚烧产生的废渣可用于生态建材产品的生产，实 现了油泥砂中所含油和泥土资源的完全回收利用，杜绝了任何形式的二次 污染经济效益分析表明这种处理方式在对油泥砂进行无害化处理的同时， 可实现化害为利、变废为宝的目的，顺应了国家提出的可持续发展和循环 经济的思路。 油泥砂固化焚烧及综合利用技术研究试验表明，该项技术对油泥砂处 理彻底，并能有效回收油泥砂中所含的石油类物质的热量和泥土资源，同 时具有较强的实用性、可操作性及良好的环境效益和经济效益，已具备了 大规模推广的条件。 关键词 油泥砂焚烧技术综合利用环境影响分析经济效益分析 t h es t u d yo1 3ir i c i n e r a t i o nt e c h n o i o g ya n d n t e g r a t e du t iii z a t i o no fo il s a n d i ns h e n g i o il f i e l d a b s t r a c t o i l s a n d ，t h em i x t u r eo fm u d ，s a n da n dw a t e rp o l l u t e db yo i la n do t h e r o r g a n i c s ，i st h eb y p r o d u c to ft h eo i lf i e l dp r o d u c t i o na c t i v i t i e s ，w h i c hc o m e s f r o mt h ep r o c e s s e so fc r u d eo i lc o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o n b e c a u s et h e h y d r o c a r b o nc o n t a i n e di nt h eo i l - s a n di sh a r m f u lt ot h ee n v i r o n m e n t 。o i l - s a n di s l i s t e da sad a n d e rw a s t ei nt h e ( t h el i s to fn a t i o n a ld a n g e rw a s t e ( h w 0 8 t e r m ) a tp r e s e n t ，t h e r ei sag r e a ta m o u n to fo i l s a n dp r o d u c e di nt h ec o u r s eo fo i lf i e l d p r o d u c t i o n a c c o r d i n gt ot h es t a t i s t i c s ，t h ey i e l do fo i l s a n di nt h es h e n g l i o i l f i e l di sa b o u t1 1 0 0 0 0t o ne v e r yy e a r t h e r e f o r e ，t h eo i l - s a n dd i s c h a r g ei so n e o ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o r st oa f f e c tt h eq u a l i t yo fl o c a le n v i r o n m e n t d u et o t h es t i p u l a t eo f ( t h ef e ec o l l e c t i o ns t a t u t ef o rt h ew a s t ed i s c h a r g e ) ) s t a t e db y s t a t ed e p a r t m e n t ( n o 3 9o r d e ro ft h es t a t ed e p a r t m e n t ) ，o n et o no i l s a n dw i l l c o s t ￥1 0 0 0 i ft h eo i l s a n di sd i s c h a r g e dw i t h o u ta n yp r o c e s s i tw i l ld e f i n i t e l y b eas e r i o u se c o n o m i cl o a dt ot h ec o m p a n y s oa ne f f i c i e n ta n de f f e c t i v ew a yt o p r o c e s st h eo i l ，s a n di st h eu r g e n tn e e df o rd e v e l o p m e n to ft h eo i l - f i e l dc o m p a n y i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m ，a u t h o rc o o p e r a t e dw i t ht h et e c h n i c a l d e p a r t m e n to fs h e n g l io i l f i e l dc o m p a n ya n dd i dt h er e l a t i v er e s e a r c ha b o u tt h e h a r ml e s s e np r o c e s s f i r s t l y , t h ep a p e rr e s e a r c h e so nt h ep r e s e n tt r e a t m e n to f o i l s a n di nt h ew o r l d w i d es c o p e a n di ti n d i c a t e st h a tt h e s em e t h o d sc o u l dn o t m e e tt h en e e di n c l u d i n ge n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n 。h i l g hp r o c e s s i n gc o s t ，t h e s e c o n dt i m ep o l l u t i o n ，h i g hc o m p l e x i o nf o ri n d u s t r yr e a l i z a t i o n s e c o n d l y , w e d i dat a r g e tr e s e a r c ho nt h ei n g r e d i e n t so ft h es o l i d i f i c a t i o n ，a n dw o r ko u ta i ln e w k i n ds o l i d i f i c a t i o n w h i c hn o to n l yc a ns o l i dt h eo i l s a n d ，b u ta l s oc a nm a k ei t w e l l b u r n t f u r t h e r m o r e ，t h a tc a nn o te f f e c tt h eb u r n i n ge f f i c i e n c y b a s e do nt h i s p r o c e d u r e ，w ep r e s e n tt h en e wt e c h n o l o g ya sf o l l o w e d a f t e rs o l i d i f i c a t i o n t r e a t m e n t , m a k et h eo i l s a n dt oac o a l - l i k ef u e l a n dp u ti ti nt h ec o a lf u e lt 0u s e i ta st h ef u e lt ot h ec o a lb u r n i n gb o i l e r t h i sc a nr e a l i z et h eo i lm a t e r c a l o r i c r e c y c l ei nt h eh a r ml e s s e np r o c e s s t h i r d l y , w eu s et h et e c h n o l o g yi nt h e i n d u s t r i a l i z a t i o n ，a n dp u tf o r w a r dam o r er e a s o n a b l es o l i d i f i c a t i o nb u r n i n g p r o g r a m f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h er e s u l to ft h ee n v i r o n m e n ti n s p e c t i o n ，e v e r y ol-i-r 01l i n d e xo ft h eo u t l e tg a sc a l lm e e tt h en a t i o n a ls t a t u t es t a n d a r d t h er e s u l t so f e n v i r o n m e n t - i m p a c ta n de c o n o m i c e f f e c ta n a l y s i si n d i c a t et h a tt h i st e c h n o l o g y p o s s e s s e sb o t hf a v o r a b l ee n v i r o n m e n tb e n e f i ta n de c o n o m i cb e n e f i t b a s eu p o no u rr e s e a r c ha b o u tt h i st e c h n o l o g y , w ec a nc o n c l u d et h a tt h i s m e t h o dn o t o n l yc a np r o c e s st h eo i l s a n dc o m p l e t e l y , b u ta l s oi sa b l et o e f f e c t i v e l yr e c y c l et h eo i l sc a l o r i ca n dc l a yc o n t a i n e di nt h eo i l s a n d s oi th a sa p r o s p e r o u sd e v e l o p i n gf o r e g r o u n da n ds t r o n gp r a c t i c a b i l i t ya n dm a n e u v e r a b i l i t y k e yw o r d s ：o i l e d s a n d i n c i n e r a t i o nt e c h n o l o g y i n t e g r a t e du t i l i z a t i o n e n v i r o n m e n t a le f f e c ta n a l y s i se c o n o m i ce f f i c i e n c ya n a l y s i s jjjj111 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国海洋大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 口 7 0 1 0 1 3 5 6 联合站 流体，有臭味 粘稠状黑色半 26 7，7 0 1 0 4 1 2 8 7 联合站流体有臭味 油泥砂的外观形态见图4 1 和4 2 。 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 圈4 - 1 油泥砂池中的油泥移 圈4 - 2 抽泥砂小样 ( 3 ) 含油率和含水率 表4 3 4 - 4 列出了几次油泥砂原样含油率和含水率的测定结果。 x x 采油厂 表4 - 3x 采油厂油泥砂原样组成测定结果 监测项目备注 序号采样地点含水率矿物油 含水率为原 ( )( ) 样分析 l 联合站 9 4 74 4 0 6 矿物油为风 干样分析 2联合站3 1 6 42 6 8 6 3 2 2 4 63 4 4 8 4 3 6 23 5 5 注：依据胜利石油管理局环境监测总站监测报告 采油厂 表4 - 4x 采油厂油泥砂原样组成测定结果 监测项目备注 样品 采样地点 含水率矿物油含水率为原样分析 序号 ( )( ) 矿物油为风干样分析 l 注水站 9 0 04 2 7 2联合站2 2 71 2 9 l 33 9 33 4 1 9 4 联合站2 4 62 0 8 9 5三站9 31 0 5 3 注：依据胜利石油管理局环境监测总站监测报告 ( 4 ) 发热量 表4 5 4 6 列出了几次油泥砂原样弹筒发热量的测定结果 采油厂 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 注： 表4 5x 四站油泥砂原样弹筒发热量测定结果 序号 样品 弹筒蹙执量( k j i k ) 1 四站原样1 1 2 7 1 0 5 2四站固化物 7 8 9 8 9 采油厂 注：依据 表4 - 6x 联油泥砂原样弹筒发热量测定结果 序号 样品 弹筒笈热量( k j ，k 2 ) 1联原样 1 0 0 5 6 9 2联固化物 7 7 4 7 3 告” 由以上监测结果可以看出，油泥砂是一种密度稍大于水、粘度很大的 粘稠状黑色半流体，极富粘附性；油泥砂的含水率和含油率随来源和存放 时间的不同而有很大差别，上表列出的几种油泥砂原样的含水率在l o 至 9 0 问，含油率在5 至5 0 ( 千重) 之间；发热量随油泥砂含油率而变， 1k g 原油的发热量理论值约为4 0 0 0 0 k j ( 9 7 0 0 k c a l ) ，若油泥砂含1 0 的原 油，则l k g 油泥砂的发热量约为4 0 0 0 k j ( 1 0 0 0 k c a l ) 。 由胜利油田各采油厂油泥砂的物理性质和组成的统计结果看，胜利油 田新排放泥砂的含水率通常在5 0 9 0 之间，含油率通常在1 0 一3 0 ( 干重) 之间。 根据油泥砂含水率高，含油率差异大的情况，在油泥砂固化前，对含 油率高的油泥砂，先进行原油回收，对含水量高的油泥砂采取多级脱水的 工艺，以及为了保证油泥砂固化物有一定的发热量，同时减少固化剂投加 量，降低处理成本。 4 2 油泥砂固化物技术指标分析 通过调节固化剂配比和操作条件，利用油泥砂可生产出不同粒度的油 泥砂固化物产品，其外观形态见图4 - 3 - 4 6 。 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 圈4 _ 3 油泥砂原样 圈4 5 小颗粒状油泥砂固化韵 ( 1 ) 含油率和含水率 圈4 - 4 输末状固化物 对部分油泥砂固化物取样测定含水、含油率，测定结果列于表4 7 和 4 8 中。 采油厂 表4 - 7x 四站油泥砂固化物组成测定结果 监测项目备注 序号样品含水率矿物油含水率为原样分析 ( )( ) 矿物油为风干样分析 l 四站4 5 99 3 9 2 1 9 61 8 1 4 注：依据胜利石油管理局环境监测总站监测报告 xx 采油厂 表4 - 8联油泥砂固化物组成测定结果 序 监测项目备注 号 样品 含水率矿物油含水率为原样分析 ( )( ) 矿物油为风干样分析 l 联合站2 09 3 0 2 7 o 1 3 5 ( 2 ) 发热量 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 中。 对部分油泥砂固化物发热量进行了检测，检测结果列于表4 - 9 4 1 1 采油厂 表4 9x 四站油泥砂固化物弹筒发热量测定结果 序号油泥砂固化物 弹筒发热量( k j k g ) l最大颗粒6 2 0 9 1 2较小颗粒7 5 0 6 1 3粉末状6 0 3 5 5 注：依据胜利石油管理局能源检测站。油泥砂固化物发热量检测报告” 表4 1 0四站油泥砂固化物弹筒发热量测定结果 序号 样品 弹筒发热量( k j k g ) 1 四站油泥砂固化物 7 8 9 8 9 2四站油泥砂原样 1 1 2 7 1 0 5 注：依据胜乖j 石油管理局能源检测站“固化物弹简发热量检铡报告” 采油厂 表4 i l 联油泥砂原样弹筒发热量测定结果 序号 样品弹筒发执量( k j ，l 【e ) 1 联固化物 7 7 4 7 3 2联原样l 0 0 5 6 9 注：依据胜利石油管理局能源检测站“油泥砂弹简发热量检测报告” 表中列出的油泥砂固化物的发热量在6 0 0 0 8 0 0 0 k j k g 之间，平均折 合为1 6 7 0 k c a l k g ，若煤的低位发热量以5 0 0 0 k c a l k g 计，则油泥砂固化物 的发热量约为同等重量煤的发热量的三分之一左右。 ( 3 ) 油泥砂固化物的流动性 燃料的流动特性对其储存、运输以及燃烧过程的影响也很大。评价固体 颗粒群流动性的指标是堆积角，它是指当颗粒处于自由堆积状态时，其堆积 体的自由表面在静止平衡状态下与水平面问形成的最大夹角。堆积角越小， 则说明颗粒的流动性也越好四站固化物和联固化物堆积角测定结 果列于表4 1 2 中。 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 表4 1 2油泥砂固化物堆积角测定结果 序号样品堆积角( )备注 l四站固化物 3 9 2x 联固化物 3 6 一般用作链条炉燃料的煤颗粒堆积角的变化范围在3 0 4 0 。之间，油 泥砂固化物的流动性同锅炉燃料类似，因此在燃料煤中掺烧油泥砂固化物 不会影响煤在链条炉中的流动性。 ( 4 ) 油泥砂固化物的平均粒径和粒度分布 燃料的粒径以及粒度分布对其在锅炉内的燃烧有较大的影响。粒径太 大，颗粒不易燃烧完全，粒径太小，颗粒在炉膛内容易被风吹走，也不能 完全燃烧。另外，颗粒粒度大小过于悬殊，也对燃烧不利。为了有利于油 泥砂的焚烧，通过调整固化工艺使所生产的油泥砂固化物与实际链条炉所 用原煤的颗粒特性相近。对油泥砂固化物的筛分分析结果如表4 1 3 所示。 通过表中数据计算得到油泥砂固化物颗粒的算术平均粒径为4 4 9 r a m 。 从表中数据也可以发现最大和最小粒径颗粒所占份额均较少，大部分颗粒 的粒径在5 m m 左右，可以满足链条炉对燃料颗粒特性的要求。 表4 - 1 3x 联油泥砂固化物粒径分布舞定结果 粒径i o n8 1 0 m m6 - 8 m m，6 m 皿 4 5 m m3 - 4 m2 - 3 m m0 9 2 m m o 9 m m 质量份额 玑0 3 8 3饥0 5 4 3o 1 1 7 70 。1 2 5 60 立4 9 00 1 4 5 7d 。0 9 1 ， 0 1 3 5 7 0 。0 4 1 7 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 5 油泥砂固化物焚烧试验 5 1 小型燃煤炉焚烧油泥砂固化物试验 在小型燃煤炉上进行油泥砂固化物燃烧试验，只用油泥砂固化物作燃 料，用废旧报纸、小木块引燃，点火后燃烧正常，可见菊红色火苗，烟气 林格曼黑度小于l ，烧尽后的灰渣为土色。燃烧情况及焚烧炉渣外观见图 5 1 和5 2 。而油泥砂原样不但粘连所接触的设备，含水率高的油泥砂难以 燃烧，而且燃烧时产生大量的黑烟 圈5 1 油泥砂固化物小炉焚烧 圈5 - 2 油泥砂焚烧的菠样 5 2 采暖、工业锅炉焚烧试验 5 2 1 试验过程 ( 1 ) 焚烧试验要求 将油泥砂固化物与煤按一定比例掺混均匀( 保证混合后燃料燃烧热 值在4 0 0 0 k c a l 以上) ；掺混后的燃料外观见图5 3 不改变锅炉结构，利用原有燃烧设备和除尘脱硫设备； 按正常操作规程操作； 保持锅炉满负荷运行工况。 ( 2 ) 焚烧地点、时间和数量 x 集团化工二厂热力分厂锅炉房( 见图5 4 ) ， 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 位置：工业园 锅炉型号：d z d 2 0 一2 4 5 4 0 0 ai i 焚烧时间：2 0 0 5 年1 1 月2 0 日至2 0 0 6 年3 月3 1 日 焚烧数量：1 2 0 0 吨 焚烧配比：与锅炉燃煤按2 0 的比例混合 圈5 - 3 参混后的堪科 圈5 - 4 化工二厂热力分厂锅炉房 x 社区锦华锅炉房 锅炉型号：d z d l 4 1 5 7 ，1 5 0 ，9 0 ，a 焚烧时间：2 0 0 5 年1 2 月1 日至2 0 0 6 年3 月l o 日 焚烧数量：5 0 0 吨 焚烧配比：与锅炉燃煤按2 0 的比例混合( 图5 5 为锦华锅炉房检 测情况) 圈s 5 儡华锅炉房检舅 x 社区世嘉建材厂燃煤锅炉房 地点：x 社区世嘉建材厂院内 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 锅炉型号：s l z 4 1 2 5 a i i 焚烧时间：2 0 0 5 年1 1 月2 0 日至2 0 0 6 年3 月3 1 日 焚烧数量：3 0 0 吨 焚烧配比：与锅炉燃煤按2 0 的比例混合( 图5 - 6 为世嘉建材厂检 测情况，图5 7 为混合燃料在炉膛内燃烧情况) 圈5 - 6世矗建材厂锅炉房检测 圈5 - 7 炉火燃烧状杏 5 2 2 焚烧效果分析 从本技术的工艺特点看，保证油泥砂固化物与煤掺混后能在锅炉中稳 定、充分、清洁地燃烧，是实现燃煤锅炉焚烧油泥沙这一油泥砂无害化处 理的关键。 ( 1 ) 燃烧性能分析 固体燃料燃烧是一个复杂的物理化学过程，这个过程是通过燃烧装置 来完成的。为了加速燃烧过程，减少不完全燃烧损失，燃料进入燃烧装置 后，除了应保证燃烧室有较高的温度外，还必须有适当的空气消耗系数和 充裕的燃烧时间，这是保证燃烧过程顺利进行的三个基本条件。这三个基 本条件中，空气消耗系数和燃烧时间，可通过燃烧装置的设计或改变装置 设定条件来保证，燃烧室的温度除与上面两个条件有关外，主要取决于燃 料性质。 固体燃料的燃烧一般都包括加热干燥、干馏析出挥发物、形成焦炭燃 烧和燃烬形成灰渣等四个阶段。从燃烧的角度来看，燃料中过多的水分不 利于着火，但适当( 1 1 0 ) 的水分有利于燃料的成型，并可减少细末粒 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 被风带走的损失，而且燃料中的水分在烘干后，能使燃料层中的空隙率增 大，通风性能变好。燃料中挥发物含量的增多，有利于燃料的着火燃烧。 从固体燃料燃烧的基本过程来看，油泥砂固化物作为燃料有以下几个 特点： 油泥砂固化物中的可燃成份主要足烃类，烃类易于挥发，比煤更加 易燃，燃烧不经过煤的焦炭燃烧阶段，更容易燃烬；烃类物质的易燃性， 有助于煤的焦炭燃烧阶段的迸行和燃烧彻底； 油泥砂固化物热值比普通煤低，燃剩的炉渣量比燃煤多，炉膛温度 会因此会受到不利影响； 油泥砂固化物含水比普通煤要商，过多的水分不利于着火，适当的 水分有利于燃料的成型和减少细末被风带走的损失，水分在烘干后使燃烧 层中的空隙率增大，通风性能变好，烟尘量减少； 油泥砂固化物一般来说由于热值过低，不能单独使用，要与煤掺混 后使用才能保证一定的炉膛温度。 煤与油泥砂固化物混合物下面简称为。混合燃料”。 混合燃料在燃煤锅炉中的焚烧试验证实了油泥砂固化物的以上特点， 如：燃烧混合燃料时的炉膛温度与烧煤时的炉膛温度无显著差别，但为保 持炉膛温度，需要向炉膛中添加比单用煤时多一些的混合燃料( 具体按混 合燃料中油泥砂固化物的掺加量和固化物中的含油量，以总发热量不低于 单用煤时的发热量为原则) ，产生的炉渣量也大；对炉渣或冲灰水的监测分 析表明，其中基本无未燃烬的残余油，对燃烧废气的监测分析表明，废气 中的烟尘排放基本保持在烧煤时的水平上。 ( 2 ) 锅炉燃烧状况 对多台燃煤锅炉燃煤和焚烧混合燃料时的运行状况进行了检测，主要 的监控项目有排烟温度、烟气含氧量、炉膛温度、火焰温度等四项燃烧状 况指标和出水温度、出水压力、回水温度等三项锅炉运行指标 第一次检测 日期：2 0 0 5 4 1 地点：x 社区锦华锅炉房，5 号炉 锅炉型号：d z d l 4 1 5 7 ，1 5 0 ，9 0 a 2 3 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 表5 - 1锅炉运行状况指标 一燃烧状况运行指标 l 烟气含氧量( ) 5 8 4 6 2 排烟温度( ) 3 1 63 0 4 3 炉膛温度( ) 7 4 17 6 l 4 火焰盘度( ) 1 2 5 01 2 9 0 二出力状况运行指标 5 锅炉出水温度( ) 1 1 71 1 9 6 出水压力( m p a ) o 8 9o 8 9 7 回水温度( ) 7 87 9 注：依据胜利石油管理局能源检测站。锅炉运行状况监控报告”， 第二次检测 日期：2 0 0 6 0 3 0 7 地点：社区世嘉建材厂锅炉房，l 号炉 锅炉型号：d z l 4 1 2 5 a 表5 - 2锅炉热效率及运行状况指标 一、锅炉产汽量以及蒸汽参数 蒸汽蒸发量k 蚰 1 3 3 6 9 61 4 8 4 3 51 0 3 6 3 2 锅炉压力m p a 0 5 9o 5 9o 5 6 饱和蒸汽焓，k j k g 2 7 5 6 4 0 ”5 6 4 02 7 5 1 4 0 蒸汽湿度， 5 0 05 o o5 0 0 二、锅炉热效率 三、锅炉燃烧状况 燃烧效率， 9 1 48 9 7 8 6 5 火焰温度。1 1 5 7 1 0 8 4 9 2 5 注：依据胜利石油管理局能源检测站“锅炉运行状况监控报告” ( 3 ) 油泥砂掺烧实验结果分析 掺烧油泥砂对锅炉出力的影响 对表5 1 和5 2 中使用不同燃料时锅炉产汽( 热) 量以及蒸汽( 热水) 参数数据进行比较可以发现，在燃料掺烧最多达4 0 油泥砂固化物的情况 下，基本不影响锅炉正常的出力 掺烧油泥砂对锅炉燃烧状况的影响 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 在焚烧现场对锅炉炉膛内的燃烧状况用肉眼进行观察发现，在最多掺 烧4 0 油泥砂的情况下，锅炉燃烧状况正常。具体表现在： a 燃料在离煤闸门o 2 0 3 m 处开始着火，并在挡渣设备前0 3 0 5 m 处 基本结束燃烧( 灰渣呈暗色) ； b 燃料层甲整，无火口和局部发黑现象； c 火苗密而均匀，火焰呈桔红色，火区长度及位置适中； d 烟囱内冒出的烟呈淡灰色( 除尘设备运行不正常) ； e 炉渣无严重的结焦现象。 对表5 - l 和5 2 中使用不同燃料时锅炉炉膛温度、火焰温度以及燃烧效 率等数据进行比较也可以证明，在燃料掺烧最多达4 0 油泥砂固化物的情 况下，基本不影响燃料在炉膛中的燃烧过程。 掺烧油泥砂对锅炉燃烧热效率的影响 对表5 2 中使用不同燃料时锅炉的正平衡热效率数据进行比较可以发 现，在油泥砂固化物掺烧比例增加后锅炉的热效率略有下降。但这并不是 由于油泥砂混合燃料在炉膛内燃烧不好，而是主要由以下原因引起的，一 是油泥砂固化物热值较低、但总投料量未加大( 有效燃烧成分降低) ：二是 锅炉引风机无法调整配风，在有效燃烧成分降低的情况下，给引风不变， 空气过剩系数大大增大，从而引起排烟热损失较大。 对锅炉腐蚀的影响 锅炉腐蚀主要分为外腐蚀和内腐蚀，内腐蚀主要和锅水的各项性能有 关，与燃料性能无关。与锅炉外腐蚀有关的主要是燃料中所含的硫分经燃 烧后，与燃料中的水蒸汽结合生成硫酸、亚硫酸，当低于酸露点( 1 5 0 度一 2 0 0 度) 时，凝结在锅炉锅筒、烟道等金属材料上，对锅炉造成腐蚀，因为 锅炉炉膛内的温度和烟道温度都在3 0 0 度( 排烟温度分别为3 0 4 度、3 1 4 度、3 0 3 度) 以上，远高于酸露点，因此不会对锅炉造成酸腐蚀。 油泥砂含油率与燃烧价值 当油泥砂焚烧发出的热量大于等于排渣热损失时，则油泥砂就有燃烧 价值炉渣温度为8 2 0 度，油泥砂渣带走的热量为1 5 3 1 0 2 大卡k g ( 1 、 油泥沙比热容：o 8 k j k g * k ：2 、常温：2 0 ( 2 ；3 、燃煤发热值：2 9 0 0 0 k j k g ； 4 、热效率：9 0 5 ，大卡- - 4 1 8 7 k j ；) ，折合含油率为：1 5 3 也就是说 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 当油泥砂含油率不低于1 5 3 时，就有燃烧价值。 此外，油泥砂固化后焚烧主要目的是对其中的有机成分进行焚烧消解， 从而达到无害化处理的目的，对于它的燃烧价值来说，只是在达到对油泥 砂进行无害化处理时得到的副产品。 对锅炉燃烧效率的影响 燃烧效率是指燃烧完全程度，可用燃烧残渣中含可燃物质量来表示， 油泥砂中的可燃物质主要为石油类物质，经对掺烧油泥砂后的炉渣进行取 样分析，其中石油类物质检测结果为检不出，证明煤中掺烧油泥砂后，对 锅炉的燃烧效率没有影响。 对锅炉燃烧控制的影响 根据实际运行状况看，掺烧油泥砂后对锅炉控制有如下影响： 功率相同，投料量加大，配风系数加大，炉排转速没有变化。以上三 项具体数据在试验中发现，由于掺烧比例不同，煤种不同，由操作人员具 体根据炉内燃烧情况，现场调整。 3 l 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 6 环境影响分析 为了验证油泥砂固化焚烧后的效果，对油泥砂中重金属、放射性以及油泥砂 固化物焚烧后产生的废气、废渣，进行了监测，以验证这些因素是否会对环境产 生不利影响，是否符合国家有关的排放标准。 6 1 油泥砂中重金属含量及放射性监测结果 ( i ) 油泥砂中重金属含量 表6 - i 列出了油泥砂和油泥砂的重金属含量分析结果。 表6 - l油泥砂重金属含量 测定结果( m g k g ) 土壤一级标准 序号分析项目 l = 蒂现 ( m g k g ) l 总c u 7 6 47 8 8 三3 5 2 总c r 1 4 94 8 6 1 9 0 3 总p b 1 5 91 8 8 三3 5 4 总c d 未检出未检出 - 0 2 0 5 总a s o 0 6o 5 8 s 1 5 6 总h g o 0 2 50 0 5 - 0 1 5 7 总n i 2 2 83 2 5 s 4 0 8总z n5 71 2 8曼1 0 0 g b1 5 6 1 8 1 9 9 5 土壤环境质量标准 表中数据表明，两处的油泥砂中的8 种重金属含量，皆小于土壤一级 标准值。 ( 2 ) 油泥砂浸出液中重金属含量 表6 - 2 列出了油泥砂和油泥砂浸出液的重金属含量分析结果 表6 - 2 油泥砂浸出液重金属含量 序 测定结果( m g r l ) 浸出毒性标准 号 分析项目 1 总c u未检出未检出s 5 0 2 总c r未检出来检出 1 0 3 总p b 未检出未检出璺 3 2 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 4 总c d 未检出未检出粤0 3 5总a s o 0 6 未检出s 1 5 6 总h g o 舵5未检出! d 0 5 7 总n i 9 80 1 1 5s l o 8总z n 5 7 0 0 9s 5 0 g b 5 0 8 5 3 1 9 9 6 危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别 表中数据表明：两处的油泥砂浸出液中的8 种重金属含量，皆小于浸 出毒性国家标准值。 ( 3 ) 油泥砂放射性水平 表6 3 分别列出了xx 油泥砂和x 油泥砂放射性分析结果。 表6 3 油泥砂放射性分析结果 序 分析项目 测定结果( p s v ) 大气中辐射公众成员年有 剂量率范围 效剂量当量限 号 ( i t s v )值( 1 t s v ) 1 小时辐射剂量率 o 2 30 3 20 1 一o 1 8 2月辐射剂量率2 3 23 2 51 4 0 - 2 0 5 折算年辐射剂量 2 7 63 8 71 0 0 0 盛 表中数据表明：两处的油泥砂的辐射剂剂量率，分别为2 7 6 9 s v 、3 8 7 9 s v ， 大大低于公众成员年有效剂量当量限值1 0 0 0 9 s v 的标准。( 微西韦特 人员接受的放射性照射有效剂量当量) 6 2 油泥砂固化物焚烧废气、废渣监测结果 下面列出了锅炉燃烧煤与油泥砂固化物掺混燃料排放的废气、废水和废 渣的监测结果。 ( 1 ) 锅炉燃烧废气 锦华锅炉房 监测日期：2 0 0 6 3 1 监测结果：见表6 4 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 表6 - 4 煤加1 5 油泥砂固化物和原煤燃烧废气监测结果 s 0 2n o 。 烟尘 林格曼黑 监测项目 ( m g m 3 )( m g m 3 ) ( m g m 3 ) 度备注 ( 度) 煤加1 5 油测定值为 泥沙固化物5 9 7 1 9 47 8 4 1 折算排放 浓度 原煤 6 8 4 2 3 2 1 5 0 1 l 测定值为 折算排放 浓度 排放减少值 8 73 87 1 7 排放标准 1 2 0 0，2 5 0， 注：依据胜利石油管理局环境监测总站监捌报告 世嘉建材厂锅炉房 监测日期：2 0 0 6 0 3 0 2 监测结果：见表6 5 ( 锅炉烟气净化设备不正常) 表6 5馔加4 0 油泥沙周化物和原煤燃烧废气监测结果 s 0 2n o ,烟尘 林格曼黑度 监测项目备注 ( m g m 3 ) ( m g m 3 )( m g m 3 ) ( 度) 煤加4 0 测定值为折 油泥沙固化物 1 9 2 7 3 4 26 5 3 l 算排放浓度 测定值 测定值为折 原煤测定值2 9 3 94 9 85 3 7 l 算排放浓度 排放减少值 1 0 1 21 5 61 1 6 排放标准1 2 0 0，2 5 0， 注；依据胜利石油管理局环境监测总站监测报告 监测地点：x 集团化工二厂热力分厂锅炉房 监测时间：2 0 0 5 1 2 2 9 监测结果：见表6 - 6 表6 - 6 煤加1 5 油泥沙固化物和原煤燃烧废气监测结果 s 0 2n o 。 烟尘林格曼黑度 备注监测项目 ( m g m 3 )( m g m 3 )( m g m 3 ) ( 度) 煤加1 5 油泥沙固化5 8 63 7 94 5l 测定值为折 物测定值 算捧放浓度 原煤测定值 6 4 3 2 8 01 1 4 6 i 测定值为折 捧放减少值5 79 96 9 6 算排放浓度 排放标准 1 2 0 0 ，2 5 0 ， 由于油泥( 砂) 固化剂及油泥( 砂) 中含有大量的含c a 物质，如c a o 、 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 c a c 0 3 等，这些物质是良好的脱硫、脱氟和固硫剂，对s 0 2 、h f 具有一定 的脱除作用，n o 。略有增加。 c a c o ，+ s 0 2 = c a s 0 3 + c 0 2 2 c a c o ，+ o ：= 2 c a s o ( 2 ) 锅炉燃烧废渣 c a ( o h ) z + s 0 2 = c a c 0 3 + h ：o c a 0 ( s ) + 2 h f ( g ) = c a f 2 ( s ) + h ：o ( g ) 废渣浸出液矿物油含量 表6 - 7 列出了锅炉废渣浸出液矿物油含量的监测结果。废渣为燃烧煤 和油泥砂固化物产生的。燃煤灰渣浸出液矿物油的含量为未检出。 表6 7锅炉灰渣矿物油含量监测结果 矿物油含量 序号 采样地点锅炉燃料 备注 f l n g k g ) l 胜大锅炉煤+ 1 5 固化物未检出 风干样品分析结果 房 掺混的油泥砂固化物 2 世嘉锅炉煤+ 1 5 固化物未检出 中含水5 ，6 ，含油1 4 房 3 锦华锅炉煤+ 1 5 固化物未检出 房 注：依据胜利石油管理局环境监测总站监剥报告 冲灰水 表6 - 8 6 9 列出了锅炉冲灰水监测结果，其中包括燃烧煤和燃烧混合 燃料产生的冲灰水的监测结果。 表6 8锦华冲灰水水质监测结果 监铡结果( m g k g ) 序号锅炉燃料备注 矿物油c o d o p h l煤未检出， 水样采自5 号炉 2 煤+ 1 5 固化物 o 2 7， ， 冲灰水排放口 3煤- - i - 1 5 固化物 o 3 l， ， 注：依据胜和石油管理局环境监铡总站监测报告 袭6 9世嘉锅炉房冲灰水水质监测结果 监测结果( m g k g ) 序号锅炉燃料备注 矿物油c o d c f p h 1煤+ 2 5 固化物0 3 9 71 0 7 85 3 9水样采自锅炉冲灰水捧放口 2煤+ 4 0 固化物1 0 19 2 9 45 3 2 胜利油田油泥砂焚烧及综合利用技术研究 6 3 环境影晌分析 6 3 1 分析依据 锅炉大气污染物排放标准( g b l 3 2 7 1 2 0 0 1 ) 锅炉大气污染物最高允许排放浓度摘列于表6 1 0 和6 1 1 中。 表6 1 0锅炉烟尘最高允许捧放浓度 烟尘排放浓度( m g m 3 ) 烟气黑度 锅炉种类适用区域 i 时段时段( 林格曼黑度林度) 自然通风锅炉 一类区1 0 08 0l ( 0 7 m w ( 1 t h ) )二、三类区 1 5 01 2 0l 燃煤锅炉 一类区1 0 08 0l 其它锅炉二类区 2 5 02 0 0 1 三类区 3 5 02 5 01 中。 表6 1 l锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度 s 0 2 捧放浓度( m g m 3 )n o x 排放浓度( m g m 】) 锅炉种类适用区域 i 时段 n 时段 i 时段i i 时段 燃煤锅炉全部区域 1 2 0 09 0 0， 污水综合排放标准( g b8 9 7 8 1 9 9 6 ) 污水中第一类和第二类污染物最高允许排放浓度摘列于表6 1 2 和6 1 3 表6 - 1 2第一类污染物最高允许排放浓度单位；m l