江汉油田含油污泥焚烧处理技术研究＊

刘 磊 罗 跃 刘清云 张磬文 刘翩翩 李 凡

（长江大学化学与环境工程学院）

含油污泥是油田开发、储运及炼制过程中产生的废弃物［1］。含油污泥一般由水包油、油包水乳液以及悬浮固体泥砂等杂质组成，是一种极其稳定的悬浮乳状液胶态体系，含油污泥的处理和再生利用是油田化学研究中的难题之一［2］。

目前，我国含油污泥处理技术主要有化学调理－机械分离技术、焚烧处理技术、回注与调剖技术等。通过对江汉油田含油污泥进行的理化特性分析，探讨了应用“焚烧技术”处理江汉油田含油污泥的可行性。

1 实验部分

1．1 实验药品及仪器

1．1．1 药品

石油醚（沸程60～90℃），分析纯，天津市福晨化学试剂厂；

无水乙醇，分析纯，天津市河东区红岩试剂厂；

萘，分析纯，上海山浦化工有限公司；

A3钢片，北京恒奥德仪器仪表有限公司；

含油污泥，江汉油田联合站；

工业煤，陕西神木煤业有限公司。

1．1．2 仪器

722S可见分光光度计（上海精密仪器仪表有限公司）；

煤焚烧炉（石家庄市双星锅炉厂）；

HR－15B型氧弹式量热计（东莞市鑫磊检测仪器有限公司）。

1．2 实验方法

1．2．1 含油污泥的成分分析

离子含量分析参照标准SY／T 5523－2006《水和废水监测分析方法》的规定进行分析；含油量分析参照SY／T 532－1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》的规定进行分析。

1．2．2 含油污泥掺煤焚烧、腐蚀性、燃烧热值评价

对含油污泥进行脱水处理，将处理后的产物掺煤进行燃烧，根据燃烧产物确定最佳掺煤量。实验采用静态挂片法对含油污泥高温焚烧的腐蚀性进行评价。含油污泥燃烧热值评价，对含油污泥进行脱水处理，依据氧弹式量热计测量含油污泥燃烧热值。

1．2．3 含油污泥焚烧气体产物分析

取一定量的含油污泥焚烧，参照GB 13271－2001《锅炉大气污染物排放标准》的规定进行焚烧，尾气吸收后参照该标准规定的“空气和废气监测分析方法（第四版）”进行分析。

2 实验结果与讨论

2．1 含油污泥组成分析

对含油污泥进行组成分析，分析结果见表1。

表1 含油污泥组成分析结果Table 1 Composition of oily sludge

由表1可知，江汉油田各站点污泥中油、水和泥沙的含量各异，其中广华站沉降罐含油量较高，其质量分数为25．12%，其他站点的均低于5%。各站点水的质量分数均在60%以上，而王一场站污泥池和马36站污泥池的更高，达90%。污泥中泥沙的质量分数为2%～21%。

江汉油田联合站水样离子含量分析结果见表2所列。

表2 水分析结果Table 2 Result of water analysis （mg·L－1）

由表2可知，江汉油田各站点沉降罐水样矿化度高，马36站和马50站矿化度在10×104mg／L以上，为Ca Cl2水型；广华站和王一站水样总矿化度高达22×104mg／L，为Na2SO4水型。水体的矿化度高，导致污泥盐含量高，对污泥进行焚烧处理可能导致焚烧设备的严重腐蚀。

2．2 含油污泥掺煤焚烧评价

实验室对含油污泥进行掺煤焚烧，筛选判断最佳的掺煤量，实验结果见表3。

表3 含油污泥掺煤焚烧实验结果Table 3 Experiment result of oily sludge and coal burning

由表3可知，含油污泥掺煤量越大，燃烧越充分。在掺煤质量分数为60%时，燃烧较彻底。考虑到污泥焚烧处理的成本，选取掺煤焚烧的最佳掺煤质量分数为60%。

2．3 含油污泥焚烧的腐蚀性评价

江汉油田含油污泥盐含量较高，对含油污泥进行焚烧处理可能导致焚烧设备的严重腐蚀。室内采用静态挂片法对含油污泥高温焚烧的腐蚀性进行评价，实验结果见表4。

表4 含油污泥高温焚烧腐蚀性评价结果Table 4 Result of burned oily sludge at high temperature corrosion

由表4可知，含油污泥的焚烧对设备的腐蚀性极强，作为江汉油田含油污泥主体的王一站含油污泥，对A3碳钢的腐蚀速率达到了25．68 mm／a，对设备造成的破坏严重。此外，污泥的平均腐蚀速率与盐含量密切相关，但没有绝对的线性关系，因为腐蚀速率并不是由盐含量单一因数决定的，p H值、水含量、硫化物含量、细菌含量等多种因数均对腐蚀速率有影响。

2．4 含油污泥燃烧热值评价

将含油污泥进行脱水处理后，进行燃烧热值的测定。污泥的理论燃烧热值与实测燃烧热值的结果见表5。

表5 含油污泥燃烧热值测定结果Table 5 Result of oily sludge burning hot

由表5可知，江汉油田含油污泥的热值较低，如王一站污泥脱水处理后燃烧热值为5 710 J／g，马50站磁过滤器底部污泥燃烧热值仅2 840 J／g。污泥焚烧处理时热值不高。因此，需要进行掺煤焚烧。

2．5 含油污泥焚烧气体产物分析

每克油泥燃烧产生的SO2、NOx（以NO2计）的质量和蒸馏水吸收液p H值见表6。

表6 污泥焚烧气体产物分析结果Table 6 Result of sludge incineration gaseous product

由表6可知，油田含油污泥焚烧产生大量的SO2，其含量已达煤的2～10倍，个别站点超标严重。此外，焚烧气体蒸馏水吸收液的p H值较低，远低于标准规定的两种检测气体所导致的程度，而气体产物可能还含有其他酸性气体，这又进一步增加了形成局部酸雨的可能性。

2．6 污泥焚烧固体产物（炉灰）分析

取20 g脱水处理后的污泥及污泥掺煤后的样品焚烧至灰色粉末状，焚烧完后检测残渣中各组分的阴离子含量。

表7 焚烧炉渣分析结果Table 7 Result of incineration slag analysis

由表7可知，污泥直接进行焚烧后，炉渣中Cl－、HCO－3、SO2－4含量较高；掺煤焚烧后，炉渣中Cl－、HCO－3、SO2－4含量并没有明显降低。由此可知，含油污泥进行掺煤焚烧，炉渣阴离子含量并无明显减少。

2．7 含油污泥焚烧处理分析

江汉油田年产含油污泥量近万吨，日处理量约为30 t［3］。污泥干化、焚烧处理核心装置投资在400万元以上，热能回收利用及尾气净化系统等辅助装置投资在100万元以上，加上征地、厂房、水、电等配套设施，整体投资远超1 000万元，投资建设费用高。

江汉污泥含盐高，对焚烧设备腐蚀大。江汉油田水体平均含盐在10×104mg／L以上，许多油区甚至达到饱和，高含盐污泥焚烧对设备腐蚀严重。根据王一站污泥腐蚀速率25．68 mm／a计算，设计最可靠的焚烧炉也在一年左右穿孔，实际使用中一年以内穿孔的可能性很大。

另外，江汉地区空气湿润，常年雨水多，污泥脱水后无法风干，只能以含水70% （w）的污泥直接焚烧，水含量高，导致处理能耗高［4－5］，加上污泥油含量低，燃烧热值低，综合能耗高，使得运行费用难以承受。若盲目投建污泥焚烧类装置，不可避免地将导致整套设备闲置。

3 结论

（1） 王一站污泥中 w（水）93．60%、w（盐）20．12%、w（油）1．06%，为典型的高含水、高含盐、低含油污泥；各站点水体矿化度均在10×104mg／L以上，其中王一站水样矿化度高达23×104mg／L。王一站对A3碳钢的腐蚀速率达到了25．68 mm／a，其他站点最低腐蚀速率也高达8．71 mm／a，对设备造成严重腐蚀。

（2） 含油污泥含油量低，燃烧热值低，对含油污泥焚烧处理需要进行掺煤焚烧，最佳掺煤量为60%（w）。掺煤焚烧后产生的SO2为煤的2～10倍，个别站点超标严重，焚烧气体蒸馏水吸收液的p H值较低，导致局部酸雨的可能性大。含油污泥进行掺煤焚烧，炉渣阴离子含量并无明显减少。

（3） 江汉油田含油污泥因高含水、高含盐、低含油以及江汉地区多雨水、空气湿润等原因，不宜采用焚烧处理。

［1］ 马宝歧，吴安明．油田化学原理与技术［M］．北京：石油工业出版社，1995．

［2］ Zhou Lingsheng，Jiang Xiu min，Liu Jianguo．Characteristics of oily sl udge co mbustion in circulating fluidized beds［J］．Jour nal of Hazar dous Materials，2009，170（1）：175－179．

［3］ 刘玉丽．油田含油污泥焚烧处理技术与设备研究［J］．石油与天然气化工，2005，34（5）：426－428．

［4］ 黄志宇，鲁红升，李建波，等．气井钻井废水深度处理实验研究［J］．天然气工业，2005，25（5）：44－46．

［5］ 刘清云，张煜，龙永福，等．高含水老油田采出水处理技术研究［J］．天然气与石油，2012，30（2）：39－41．