污水回收系统课件

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

2、应用于处理高温、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

3、做为蒸发热源；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

4、蒸+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转料、

5、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)机械压缩蒸馏技术 工艺原理 在同

6、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面积小投资经济2.2.1 比

7、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 多效降膜蒸发方案比选计算工艺过程的主要特点：淡水回收

8、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/m32.2.4 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项目多效闪蒸竖管降膜蒸馏强制循环蒸馏MVR降膜蒸馏最大单机容量大较大较大中操作弹性较高高高较高能量消耗高高高低占地面积

9、大较小较小较小装置质量高较高较高较高水回收率低较高较高高比造价较低较高高较高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MVR(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

10、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

11、 综合能耗：10kWh/m3 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。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

12、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-节点参数工位参数名称单位数值备注膨胀机进液量t/h20进液含油mg/l300进液温度160进液压力MPa0.6进液含砂mm d 0.1vv0.1出汽量t/h2.1出液量m/h17.9温度99.6压力MPa0.1输出电力kW50降膜蒸发器进液含油mg/l 50温度96压力MPa0.0877?3 方案设计与优化-节

13、点参数工位参数名称单位数值备注降膜蒸发器母液缩环量m/h120冷凝水出量m/h6.25冷凝水温度101排污量m/h0.8蒸汽压缩机压汽量m/h6.25进出口压差MPa0.0173进口温度96出口温度120过热蒸汽冷凝器冷却水量m/h18.5冷却水换热温差37.5冷却水温度25凝结水量m/h2.3凝结水温度95150t/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-节点参数工位参数名称单位数值备注膨胀机进液量t/h20进液含油mg/l300进液温度160进液压力MPa0.6进液含砂mm d 0.1

14、vv0.1出汽量t/h2.1出液量m/h17.9温度99.6压力MPa0.1输出电力kW50降膜蒸发器进液含油mg/l 50温度96压力MPa0.0877?3 方案设计与优化-节点参数工位参数名称单位数值备注降膜蒸发器母液缩环量m/h300冷凝水出量m/h15冷凝水温度101排污量m/h1.5蒸汽压缩机压汽量m/h15进出口压差MPa0.0173进口温度96出口温度120过热蒸汽冷凝器冷却水量m/h18.5传热温差37.5冷却水温度25凝结水量m/h2.3凝结水温度95360t/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)

15、的余热余压(160 ,0.6MPa)转化成电能，供污水处理系统自用。另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

16、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： 469

17、2rpm叶轮直径：900mm重 量：2100kg(无电机)关注重点：运行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3

18、4.9，相对湿度25%平均风速：5m/s每1kg水，需要空气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 算主要工艺设备表序号标号名称规格数量备注1Ev101蒸发器550m21碳钢2He101水冷式冷凝器50m21

19、3Nc101冷凝水罐600*80014Co101增压风机Q=6.25t/h, P=173.1mbar1引进5Tu101螺杆发电机组Q=20t/h, P=5.33bar16Pc101循环泵Q=120 m3/h17Pc102出料泵Q=0.8 m3/h18Pc103冷凝水泵Q=6.25 m3/h19Pc104冷凝水泵Q=0.95 m3/h110Pc105预处理泵Q=7.15 m3/h111Pc106排放泵Q=10.65 m3/h112Pt101预处理器-1 4 投 资 估 算序号 装置规模项目名称试验规模23T单锅推广规模6.25方/小时15方/小时160方/小时1工艺设备投资合计407616352

20、5降膜蒸发器1282561800压缩机2072701200膨胀机6060400泵12201252工艺管网及设备70130400(估)3电气/仪表45501004控制阀件及软件901303005基础工程100160800(估)6工程费合计712107645057各种取费10%711084518不可预见费10%71108451总投资(万元)854129260271. 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

21、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经济效益分析指标名称单位锅炉直供+6效竖管热电联产+6效竖管MVR+单效燃料成本元/t500500-电成本元/kWh0.450.260.45锅炉效率%65抽汽压力MPa0.6比耗电kWh/t8.638.6316.

22、4造水比t/t44产水能源成本元/t18.1+3.9=22.011.2+3.9=15.1=7.38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