注水残渣充当流化床锅炉烟气脱硫剂在中原油田的试用

李素梅 张述坤（中原石油勘探局供热管理处）

注水残渣充当流化床锅炉烟气脱硫剂在中原油田的试用

李素梅 张述坤（中原石油勘探局供热管理处）

为了减少油田注水污泥对环境的污染，中原油田在含油污泥处理和再利用上又做了新的尝试。试用监测表明，油田注水残渣掺入燃煤锅炉可明显降低 SO2的排放浓度与排放量，并可以满足 GB13271—2001《锅炉大气污染物排放标准》的要求，利用油田注水污泥充当锅炉的脱硫剂，可实现油田注水污泥的无公害化处理，降低锅炉脱硫成本。

注水残渣 脱硫剂 污染物 碱渣 掺烧 可燃性

1 项目的目的及意义

目前，中原油田每天产生 120t的污泥。由于含油污泥成分复杂，不仅含有原油从开采、运输及初加工过程中的所有添加成分，还包括钻井、洗井、泥浆处理及水处理过程中加入的各种药剂，而且不同来源的污水产生的污泥成分也各异，因此环保处理和再利用难度很大。

为此开展了供热燃煤掺渣燃烧试验，以探寻注水残渣处理的新途径。锅炉烟气中存在一部分有害气体，主要成分为 SO2及 SO3，目前处理方法主要有烟气湿法脱硫及在煤燃烧过程中进行脱硫。煤燃烧过程中进行脱硫处理，即在煤中掺烧固硫剂固硫，固硫物质随炉渣排出。在煤中掺入或向炉内喷射高活性脱硫石灰石粉作为固硫剂，在燃烧中，由于固硫剂的作用，煤燃烧产生的 SO2还没有逸出就与煤中含钙 的固 硫剂 (石灰 石)发 生化 学反应，生 成固 相硫酸盐，随炉渣排出，从而减少 SO2随烟气排入大气而污染环境。

CaSO4形成固体炉渣排出，即将硫固态化。而含油污泥 50%的成分为 CaCO3，其余成分为泥沙及少 部 分 原 油 ， 发 热 量 为 1000GJ/kg。 基 于 以 上 原因，考虑是否可将注水污泥当作锅炉的脱硫剂，既可解决注水污泥的无公害化处理，又可节约锅炉脱硫成本。

2 监测任务来源

本次注水残渣脱硫试燃试验由环保科领导、供热管理处六大队调配燃煤掺渣比例，环保监测总站负责对各种比例的掺渣燃烧情况进行监测。监测方案如下：

1）本次监测地点为基地北区锅炉房一车间 5#锅炉。

2）本 次 监测的采 样 位 置 应 设 在 5#锅炉除 尘 后出口测孔处。采样点的位置和数目根据烟道的等面积环数、测量直径数进行选取。

3）本次注水残渣脱硫实验烟气排放监测因子为：烟尘浓度、 烟尘排 放量、SO2浓度、SO2排放量、相应的烟气参数（烟气温度、湿度、流量、空气过剩系数等）、烟气黑度。

4）按 HJ/T397—2007 《固 定 源 废 气 监 测 技 术规范》要求进行监测。

3 工况分析

表1 5#锅炉工况

由供 热管理处六大队 5#锅炉运行记录可知 （表1），监测期间 5#锅炉工况比较稳定。监测期间瞬时耗煤量平均值为6.25t/h，累计热值平均值为916760GJ。根据瞬时给煤量计算，监测期间锅炉工况范围为78.5%～114%。

除 3 月 10 日 10：00 与 3 月 12 日 16：30 瞬时耗煤量较低外，其他监测时间段中，均达到锅炉平均工况的 96%以上。其中 3 月 12 日下午 5#锅炉循环硫化床给煤嘴电动机发生故障，导致给煤量减少。

4 监测结果分析

烟气温度、含湿量、过剩系数比较稳定，掺烧比例的变换对这三个参数没有明显影响。

SO2排放分析：从监测结果可看出，随着碱渣掺烧比例的增加，SO2浓度呈明显下降趋势；未添加碱渣最高折算浓度 664mg/m3，降低至最低 86mg/ m3（碱渣掺烧比 25%）；SO2排放量也呈明显降低趋势 （表2及图1）。

图1 折算 SO2排放浓度

烟尘分析：实测含尘浓度随着掺烧比例的增大，浓度明显增加，最高达到 142.2mg/m3；折算含尘 浓 度 最高 达 到 130.3mg/m3； 烟 尘 排 放 量 也 明显 随掺烧比例增加而增大 （图2）。

3月11日下午，在掺烧比例增加为1∶6时，烟尘排放浓度反而降低，分析原因是：由于增加了引风机功率或引风机台数，使得烟尘流速增加，炉膛负压达－142Pa、 －124Pa；从监测数 据上 反映 ，则是烟尘监测浓度有所降低 （表3及图2）。

图2 实测含尘浓度

5 结论

1）烟气温度、含湿量、过剩系数比较稳定，掺烧比例 （最高 25%）的变化对这三个参数没有明显影响。

（2）各种掺烧比例在供热管理处六大队现有的除尘、高烟囱排放条件下，烟气的林格曼黑度均小于 1，可以达到 GB13271—2001 《锅炉大气污染物排放标准》的排放要求。

（3）碱渣掺烧从无到有，随着掺烧比例的增加，SO2的排放浓度与排放量呈明显降低趋势，说明碱渣掺烧比例的增加，替代了一部分燃煤量，降低了燃料中的含硫量；从锅炉工况分析，瞬时热值并没有随着掺烧比例的增加而有明显降低。

4）烟尘排放浓度与排放量随着掺烧比例的增加而增高，分析原因是：由于碱渣的可燃性差，导致烟尘排放浓度与排放量增加，烟尘排放量不能达到GB13271—2001《锅炉大气污染物排放标准》 的排放要求。

总之，油田注水残渣掺入燃煤锅炉可明显降低SO2的排放浓度与排放量，并可以满足 GB13271—2001《锅炉大气污染物排放标准》的排放要求，但是烟尘排放浓度无法达标，注水残渣脱硫项目的成功还需要进一步改造除尘设备；如果升级现有静电除尘设备，用油田注水污泥完全可以充当锅炉的脱硫剂，实现油田注水污泥的无公害化处理并可降低锅炉脱硫成本。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.018

2013-03-26）

表2 SO2排放数据分析

备注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日平均值实测S O2浓度/（m g · m-3）5 3 9 . 5 5 8 4 . 5 1 7 2 . 5 1 5 8折算S O2浓度/（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未掺碱渣掺烧比例1∶8掺烧比例1∶6掺烧比例 2 5 %

表3 烟尘排放数据分析

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日平均值实测烟尘浓度/（m g · m-3）6 7 . 1 5 1 2 3 . 2 5 9 0 . 2 5 1 2 7 . 4 5折算烟尘浓度/（m g · m-3）7 6 1 3 0 . 8 9 6 . 8 1 1 1 . 3烟尘排放量/（k g · h-1）3 . 7 7 . 5 5 5 . 8 5 6 . 2备注未掺碱渣掺烧比例1∶8掺烧比例1∶6掺烧比例 2 5 %

李素梅，工程师，2006年毕业于石油大学（热能工程 专 业）， 从 事 专 业 技 术 工 作 ， E-mail： 981020267@qq.com， 地址：河南省濮阳市中原油田勘探局供热管理处，457001。