熱采鍋爐水質(zhì)除氧技術(shù)研究

沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報熱采鍋爐水質(zhì)除氧技術(shù)研究張紹東，文鳳余，付繼彤勝利油田孤島采油廠，山東東營257231汽鍋爐的新型除氧劑一NCC除氧劑，找出了適合熱采鍋爐水質(zhì)除氧的最佳工藝，避免了因氧腐蝕發(fā)生鍋爐爆管事故解決了生產(chǎn)難題。

　　熱采鍋爐是油田專用采油設(shè)音，它的主要用途是生產(chǎn)高溫高壓壓力17.2MPa，溫度354P）的飽和濕蒸汽并高速注入干米深的油層加熱地層原油熱采鍋爐是一種較特殊的工業(yè)鍋爐，在工作方式上不同于電站鍋爐和其它普通工業(yè)鍋爐，這決定了它在水質(zhì)處理方面尤其是在除氧方面有其復(fù)雜性和獨特性。

　　水質(zhì)除氧問題曾一度影響熱采鍋爐的生產(chǎn)，主要問題是：對給水的溶解氧要求很高展求小于0.01mg/1），現(xiàn)場工藝技術(shù)達(dá)不到要求，造成鍋爐管和輸汽管道氧腐蝕速度極快，鍋爐爆管事故頻繁發(fā)生探討適合熱采鍋爐的水質(zhì)除氧工藝十分必要為解決這一技術(shù)難題，勝利油田孤島采油廠在實際生產(chǎn)中引進(jìn)推廣了多種除氧工藝，并注重在生產(chǎn)中對各種工藝進(jìn)行對比和優(yōu)化，經(jīng)過五年的時間，終于摸索出了一套成熟的、適用于熱采鍋爐的除氧工藝，解決了生產(chǎn)難題，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　1熱采鍋爐除氧工藝的發(fā)展過程熱采鍋爐水質(zhì)除氧工藝的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下幾個階段。

　　第一階段給水高含氧階段。

　　熱采鍋爐投產(chǎn)初期沒有配套任何除氧設(shè)備，芫全依靠化學(xué)藥劑Na2S3除氧，對溶解氧沒有任何監(jiān)測手段。

　　孤島采油廠鍋爐用水來源于黃河黃河水為地表水，溶氧豐富，冬季高達(dá)12.7mg/1.Na2S3的除氧需要較高的反應(yīng)溫度，現(xiàn)場應(yīng)用效果很差熱采鍋爐的給水為常溫）給水含氧高達(dá)2mg/1以上。由于除氧工藝落后，高含氧的水進(jìn)入鍋爐，爐管腐蝕速度極快，年腐蝕速率為4.25mm/a（13mm的壁厚運行僅'年就減薄到最低4. 5mm），鍋爐頻繁爆管。

　　第二階段中低含氧階段。

　　隨著對氧腐蝕危害性的認(rèn)識，加快了除氧工藝的芫善和設(shè)備的配套形成了以物理除氧為主，化學(xué)除氧為輔的除氧工藝先后引進(jìn)配套解吸除氧器、過濾式除氧器和熱力除氧器，Na2S3僅作為一種輔助手段加在除氧器后除殘氧郵表1）。鍋爐給水含氧下降至0.1310.52mg/1幅為75Q以上。在這一時期，鍋爐管氧腐蝕速度大大降低，爆管事故得到有效控制但存在的問題是除氧效果不穩(wěn)定，給水含氧仍不達(dá)標(biāo)另外，除氧工藝還對鍋爐帶來副作用和其它危害，如解吸除氧器由于除氧過程生成C02，溶解于水中時給水PH值降低引起鍋爐管酸腐蝕，過濾除氧時水中Fe3造成樹脂表1除氧器除氧效果調(diào)查統(tǒng)計表Table1Statisticalchart/graph熱采站編號熱采鍋爐數(shù)/臺除氧器類別除氧器進(jìn)口含氧/（mg卜除氧器出口含化學(xué)藥劑給水含氧解吸除氧器熱力除氧器活動1過濾除氧器活動2熱力除氧器氧化中毒失效等必須繼續(xù)對除氧工藝進(jìn)行優(yōu)化和探索。

　　第三階段湖底達(dá)標(biāo)階段。

　　經(jīng)過實踐證實，應(yīng)用Na：S3消除殘氧不僅效果不好，而且根據(jù)清華大學(xué)對熱采鍋爐爆管機理研究的成果，認(rèn)為Na：S3進(jìn)入鍋爐后，在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生爆炸性氣體H：S和S2，是誘發(fā)鍋爐爆管的主導(dǎo)因素之一，反應(yīng)機理如下在這種情況下，我廠決定淘汰原有的Na：S3除氧工藝，和東北大學(xué)聯(lián)合研制新型除氧藥劑。

　　經(jīng)過一年多的研究，終于成功開發(fā)出了適合注汽鍋爐的新型除氧劑――NCC除氧劑。

　　NCC除氧劑是一種復(fù)合化學(xué)藥劑，它由主劑和副劑組成，反應(yīng)機理是主劑和溶解氧反應(yīng)生成穩(wěn)定的鹽從而達(dá)到消除氧的目的，生成的鹽隨蒸汽中的水一起注入地下不會對鍋爐造成危害。

　　其化學(xué)反應(yīng)方程式為+20H-+0：2S0r+H：0副劑的作用有兩方面一是改善主劑和氧的反應(yīng)環(huán)境，提高反應(yīng)速度，使藥劑的反應(yīng)對環(huán)境的要求較低，以適應(yīng)現(xiàn)場的需要；另一方面，可提高給水的pH值曲原來的6.5提高至8.0），避免管道的酸腐蝕。

　　經(jīng)試驗確定，NCC最佳加入量為水中溶解氧的7.2倍，由于原水中含氧高，冬季高達(dá)12mg/l以上，如果單純依靠加NCC除氧，NCC加入的量較大，增加了爐水中的含鹽量，勢必增大鍋爐的排污量，造成熱量的浪費；因此現(xiàn)場對除氧工藝進(jìn)行了對比和優(yōu)化。

　　2除氧工藝的對比和優(yōu)化解吸除氧、熱力除氧、過濾除氧在實際生產(chǎn)中各有優(yōu)點，同時也都有各自的局限性表2是根據(jù)現(xiàn)場對幾種除氧做出的對比結(jié)論。

　　表2除氧工藝對比優(yōu)化表可靠性差效果不穩(wěn)定濰護(hù)工作量大；降低給水pH值造成酸腐蝕差不可用消耗蒸汽，浪費熱能，降低鍋爐出力；出水溫度高對鍋爐給水泵不利好推薦要作