一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置及方法
【專利摘要】一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置及方法，涉及鍋爐設備技術領域。該裝置含有排污罐、射水器、射水泵、旋轉出料機和鍋爐補水池。由鍋爐排污管來的高溫、高壓、高鹽濃度的爐水切向進入排污罐，在罐內擴容、降壓，“閃蒸”產生大量蒸汽；由于射水泵的作用，射水器內處于負壓狀態?50kPa～?100kPa；排污罐內產生的蒸汽被射水器吸入并溶于射水泵來的冷水中，蒸汽加熱冷水并存儲在鍋爐補水池中循環利用；高鹽濃度的水由于“閃蒸”及旋轉作用從蒸汽中被分離，存儲在排污罐底部，由旋轉出料機排出罐外，以避免結晶后的鉀、鈉等鹽類或堿類附在排污罐壁面上。本發明可與油田注汽鍋爐配套使用，注汽鍋爐可以是流化床鍋爐、煤粉爐、爐排爐、燃氣鍋爐或燃油鍋爐。
【專利說明】
一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置及方法
技術領域
[0001]本發明是一種污水回收節能裝置，涉及鍋爐設備技術領域。
【背景技術】
[0002]油田注汽鍋爐以稠油污水凈化軟化水為主，其水質以氯離子和鈉、鉀離子含量極高為主要特征。鍋爐給水進入鍋筒后，由于飽和蒸汽的不斷的蒸發，爐水不斷被濃縮，鍋水中氯離子和鈉、鉀離子濃度也隨之增高，當氯離子和鈉、鉀離子濃度增高到一定程度后就會在鍋筒和水冷壁的管壁上結垢并產生腐蝕，當腐蝕達到一定程度時就產生爆管而使鍋爐設備失效。為了確保鍋筒和水冷壁管在運行中的安全，除了對給水中的離子濃度加以控制外，還必須對鍋爐爐水中的離子濃度加以適當的控制。為此，要求這種油田注汽鍋爐的排污率高達10% (正常鍋爐的排污率為3%)。盡管如此，實際運行中通過對爐水水質的檢測，10%的排污率還不能滿足鍋爐正常運行的需要，經過事實證明，排污率必須達到18%才能滿足正常運行的需要，這樣就造成了大量高溫高壓的排污水外排，造成大量的熱量和水資源的損失，特別是在沙漠等嚴重干旱地區，大量的水白白流失非常可惜。為此，需要開發一種既能夠回收污水中水資源及其熱量又能分離污水中鈉、鉀鹽的裝置。
【發明內容】
[0003]為了減少排污過程中造成大量的熱量和水資源的損失，實現熱能回收、水資源循環利用并從污水中分離出鈉、鉀鹽，本發明提出一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置及方法。
[0004]本發明的技術方案如下:
[0005]—種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置，其特征在于:該裝置包括排污罐、射水器、射水栗和鍋爐補水池;所述排污罐設有切向入口、底部排污口和頂部排汽口；所述切向入口與注汽鍋爐排污管通過法蘭連接;所述頂部排汽口通過管道與射水器連接;所述射水器底部通過擴壓管與鍋爐補水池連接;所述鍋爐補水池通過管道與射水栗入口連接；所述射水栗出口通過管道與射水器連接;在排污罐下部安裝有旋轉出料機，該出料機由設在排污罐內下部的攪拌葉片和設在排污罐外部的電機組成。
[0006]優選地，所述頂部排汽口與射水器之間的連接管道沿流動方向具有向下的傾斜度，該傾斜角優選為4°?6°。
[0007]本發明所述的注汽鍋爐采用流化床鍋爐、煤粉爐、爐排爐、燃氣鍋爐或燃油鍋爐。
[0008]本發明提供的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離方法，其特征在于該方法包括如下步驟:
[0009]I)啟動時排污罐處于真空狀態，由注汽鍋爐排污管出來的溫度為212°C?347°C、壓力為2.0MPa?16MPa的含鹽爐水經排污罐切向入口進入排污罐，在罐內擴容、降壓且高速旋轉，使爐水處于“閃蒸”狀態，產生大量蒸汽；
[0010]2)射水器在射水栗的作用下處于負壓狀態，負壓范圍是-50kPa?-1OOkPa;排污罐內產生的蒸汽被射水器吸入并與射水栗中的冷水混合，然后通過擴壓管進入鍋爐補水池中，再經射水栗進入射水器，實現循環利用；
[0011]3)含鹽爐水由于爐水在罐內的“閃蒸”和高速旋轉作用而從蒸汽中分離出來，在旋轉
[0012]出料機的作用下經底部排污口排出。
[0013]本發明與常規的鍋爐連續排污相比具有以下優點及突出性的技術效果:①普通連排只能將生成的蒸汽排空，而本發明能將蒸汽回收并加熱鍋爐給水，節水、節能效果明顯；②能夠回收鉀、鈉鹽等鹽類，為從鉀、鈉鹽中進一步分離提取稀有、貴重金屬提供了可靠的保障，經濟效益可觀;③本發明結構簡單、易于實施，可以與新建的或者舊的油田注汽鍋爐配套使用，注汽鍋爐可以是流化床鍋爐、煤粉爐、爐排爐、燃氣鍋爐或燃油鍋爐;④能夠完全實現電動控制，工人勞動強度低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置結構原理示意圖。
[0015]圖中:1-排污罐切向入口；2-排污罐;3-排污罐底部排污口 ； 4-攪拌葉片；5-電機；
6-排污罐頂部排汽口 ； 7-射水器;8-鍋爐補水池;9-射水栗；10-排污管；11-擴壓管；12-連接管道。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖進一步說明本發明的原理、具體結構及最佳實施方式。
[0017]圖1為本發明提供的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置的結構原理示意圖，該裝置包括排污罐2、射水器7、鍋爐補水池8和射水栗9;在排污罐2上設有切向入口 1、底部排污口3、和頂部排汽口6、減溫器和安全閥；所述切向入口 I與注汽鍋爐排污管通過法蘭連接;所述頂部排汽口 6通過連接管道12與射水器7連接，射水器7底部通過擴壓管11與鍋爐補水池8連接，鍋爐補水池通過管道與射水栗9入口連接，射水栗出口通過管道與射水器7連接;在排污罐2下部安裝有旋轉出料機，該出料機由設在排污罐內下部的攪拌葉片4和設在排污罐外部的電機5組成。注汽鍋爐可以采用流化床鍋爐、煤粉爐、爐排爐、燃氣鍋爐或燃油鍋爐。
[0018]本發明的工作過程如下:
[0019]啟動時排污罐處于真空狀態，由排污管來的溫度為212°C?347°C、壓力為2.0MPa?16MPa、總固溶量為2500mg/L?25000π^/1的爐水經排污罐切向入口高速切向進入排污罐，在罐內擴容、降壓且高速旋轉，爐水“閃蒸”產生大量蒸汽;隨著爐水的進入及蒸汽的產生，排污罐內壓力由真空逐漸增大，可達到的極限壓力為1.1MPa，極限溫度為310°C，若排污罐內壓力高于1.1MPa，則安全閥就開啟泄壓，若排污罐內溫度超過310°C，則減溫器就噴水降溫;運行過程中，壓力為2.0MPa?16MPa的爐水在壓力相對較低的排污罐內為“閃蒸”狀態，產生大量蒸汽;射水器在射水栗的作用下處于負壓狀態，負壓范圍是_50kPa?-1OOkPa;射水栗運行電流為33A?40A，射水器入口的設計性能參數為負壓-55kPa，對應飽和溫度為68°C;排污罐內產生的蒸汽被射水器吸入并與射水栗來的冷水混合，蒸汽加熱冷水并存儲在鍋爐補水池中循環利用，使得水資源和熱量從污水中被回收，鍋爐補水池溫度為18°C?25°C;排污罐和射水器之間的連接管道沿蒸汽流動方向具有向下的傾斜度，一般傾斜角度為4°?6°，便于排污罐內的蒸汽被吸入射水器中；高鹽濃度的水在排污罐內由于旋轉作用，從蒸汽中分離出來，存儲在排污罐底部;排污罐底部設有旋轉出料機，在其攪拌作用下使結晶后的鉀、鈉等鹽類或堿類不會附在排污罐壁上，而順利的經排污罐底部排污口排出罐外；旋轉出料機由一個電機帶動具有攪拌功能的葉片構成，電機運行轉速為I Orad/min，運行電流為1.5A。需要說明的是，這些運行數據是隨著鍋爐及其系統的設計參數以及鍋爐的運行工況的變化而變化的。
【主權項】
1.一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置，其特征在于:該裝置包括排污罐(2)、射水器(7)、鍋爐補水池(8)和射水栗(9);所述排污罐(2)設有切向入口(I)、底部排污口(3)和頂部排汽口(6);所述切向入口(I)與注汽鍋爐排污管通過法蘭連接;所述頂部排汽口(6)通過連接管道(12)與射水器(7)連接;所述射水器(7)底部通過擴壓管(11)與鍋爐補水池(8)連接;所述鍋爐補水池(8)通過管道與射水栗(9)入口連接;所述射水栗(9)出口通過管道與射水器(7)連接;在排污罐(2)下部安裝有旋轉出料機，該旋轉出料機由設在排污罐內下部的攪拌葉片(4)和設在排污罐外部的電機(5)組成。2.按照權利要求1所述的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置，其特征在于:所述頂部排汽口(6)與射水器(7)之間的連接管道(12)沿流動方向具有向下的傾斜度。3.按照權利要求2所述的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置，其特征在于:所述向下傾斜度為傾斜角度為4°?6°。4.按照權利要求1、2或3所述的一種油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離裝置，其特征在于:所述注汽鍋爐采用流化床鍋爐、煤粉爐、爐排爐、燃氣鍋爐或燃油鍋爐。5.—種采用如權利要求1所述裝置的油田注汽鍋爐排污節水節能回收分離方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)啟動時排污罐處于真空狀態，由注汽鍋爐排污管出來的溫度為212°C?347°C、壓力為2.0MPa?16MPa的含鹽爐水經排污罐切向入口進入排污罐，在罐內擴容、降壓且高速旋轉，使爐水處于“閃蒸”狀態，產生大量蒸汽； 2)射水器在射水栗的作用下處于負壓狀態，負壓范圍是_50kPa?-1OOkPa;排污罐內產生的蒸汽被射水器吸入并與射水栗中的冷水混合，然后通過擴壓管進入鍋爐補水池中，再經射水栗進入射水器，實現循環利用； 3)含鹽爐水由于爐水在罐內的“閃蒸”和高速旋轉作用而從蒸汽中分離出來，在旋轉出料機的作用下經底部排污口排出。
【文檔編號】F22D11/00GK105864743SQ201610363511
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】顧君蘋, 呂俊復, 蔣文斌, 吳玉新, 張縵
【申請人】清華大學