CN101580284A - 燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置 - Google Patents

Abstract

一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，主要由燃料气电磁阀、燃料气流量调节阀、空气流量调节阀、燃烧器、连接法兰、安全阀、泄压电磁阀、燃烧室、过渡段、鼓泡管、液位控制器、变频调速污水泵、排污阀、捕雾网、壳体、稳压阀、分离器等部分组成。其中，燃烧器与壳体通过法兰连接；燃烧室与污水高压汽化装置壳体焊接；燃烧室、过渡段、鼓泡管依次焊接为一体，燃烧室和过渡段内部均衬耐火材料，部分过渡段浸入高压汽化装置内的污水中，鼓泡管完全浸入污水中，鼓泡管底部及侧面设有气体分布孔；装置壳体内气体出口处设置捕雾网；装置底部设有排污阀，上部设有安全阀及泄压电磁阀；装置设有液位控制器。

Description

燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置

一、技术领域

本发明涉及一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，属于环保节能领域。该装置可将油田污水直接高压汽化，将在高压状态下汽化形成的水蒸汽连同燃烧产生的高温高压烟气的混合物质作为一种加热工质或稠油热采工质用于油田生产。

二、背景技术

油田生产过程中会产生大量含油污水，这些含油污水不仅为原油所污染，还溶解了地层中的各种盐类和气体，同时携带许多悬浮固体。除这些天然杂质外，还有一些用于改变采出液性质的化学添加剂，以及注入地层的酸类、除氧剂、表面活性剂、杀菌剂、防垢剂等。另外，这些污水温度往往较高，如果将这些污水直接排放，不但会造成油等介质污染和严重的热污染，直接影响油田所在地的生态环境，而且污水所携带的热能没有回收利用，造成很大能源浪费。随着油田开发的不断进行及对环境保护的日益重视，油田污水处理已成为一个迫切需要解决的问题。目前油田污水有多种处理方法，如浮选、过滤、分离、添加剂处理等。但这些处理方法不但成本较高，同时也无法回收利用污水所携带的热能。因此，针对这些问题，开发出将油田污水直接汽化装置，不但充分利用了油田污水的热能，降低了油田生产的能耗，同时减少了污水的排放量及污水处理费用。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，解决污水处理及污水余热回收利用问题，装置产物为高压水蒸汽和燃烧烟气的混合物，该混合物最终可作为加热工质或稠油热采工质用于油田生产。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本装置主要包括燃料气电磁阀、燃料气流量调节阀、空气流量调节阀、燃烧器、连接法兰、安全阀、泄压电磁阀、燃烧室、过渡段、鼓泡管、液位控制器、变频调速污水泵、排污阀、捕雾网、壳体、稳压阀、分离器等部分。其中，燃烧器与壳体通过法兰连接；燃烧室与污水高压汽化装置壳体焊接；燃烧室、过渡段、鼓泡管依次焊接为一体，燃烧室和过渡段内部均衬耐火材料，部分过渡段浸入高压汽化装置内的污水中，鼓泡管完全浸入污水中，鼓泡管底部及侧面设有气体分布孔；装置壳体内气体出口处设置捕雾网；装置底部设有排污阀，上部设有安全阀及泄压电磁阀；装置设有液位控制器。

该装置壳体设为立式圆筒形，上封头中心部至下封头焊缝之间逐序设有圆筒形的燃烧室、过渡段和鼓泡管，相互之间焊接，在燃烧室和过渡段衬有耐火材料；在上封头两边设有一个安全阀和电磁泄压阀，在下封头中部设有一个电磁排污阀，在壳体中部一侧设有液位控制器，下部设有污水进口，进口管路上设有变频调速污水泵；在壳体上部一侧设有高压混合气出口，在出口内侧设有捕雾网，在高压混合器出口管路上设有稳压阀和分离器；液位控制器由液位检测仪表、PLC测控系统组成，液位检测仪表将检测到的液位信号远传至PLC系统，经过PID运算后，输出信号控制变频调速泵的进水量，实现液位控制。

将加压后的燃料气及空气按照一定的空燃比进行流量调节后送入燃烧器，燃料气和空气在燃烧器中充分混合后被点燃，在燃烧室内进行高压燃烧，燃烧产生的高温高压烟气通过鼓泡管直接进入蒸汽发生器内的液相空间，高温烟气与液相空间中的污水直接接触进行剧烈的传热、传质过程，汽化产生的高温高压水蒸汽及完成传热传质过程的烟气混合在一起，该混合气经捕雾网捕雾后通过蒸汽稳压阀调压后进入分离器，将气液分离后的高温高压混合气送入下级用户系统。

油田污水经过一段时间的浸没燃烧之后，污水中的杂质或盐分会累积到一定的程度，这些高浓度的污水由排污阀定期排出；通过液位检测控制系统调节污水进口流量，使装置内的液体保持在一定高度；当装置内的压力超过设定值时同时打开安全阀及泄放电磁阀进行快速泄压；当设备运行出现超压、熄火等事故隐患时立即通过燃料气电磁阀切断燃料气供给，以防爆燃或爆炸。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、该装置结构简单，运行可靠，没有固体传热面，消除了污水对传统传热面造成的结垢与腐蚀问题；

2、烟气与污水两相之间为完全直接接触换热，传热效率高；

3、该装置可根据下级用户需要生成不同温度、压力的混合气体；

4、直接加热油田污水，不但充分利用了污水余热，而且减少油田污水排放量，减少了污水处理费用，降低了生产能耗。

四、附图说明

附图：装置结构示意图。

燃料气电磁阀1、燃料气流量调节阀2、空气流量调节阀3、燃烧器4、连接法兰5、安全阀6、泄压电磁阀7、燃烧室8、过渡段9、鼓泡管10、液位控制器11、变频调速污水泵12、排污阀13、捕雾网14、壳体15、稳压阀16、分离器17。

五、实施例

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图，通过实施例作详细说明：

本发明装置主要包括燃料气电磁阀1、燃料气流量调节阀2、空气流量调节阀3、燃烧器4、连接法兰5、安全阀6、泄压电磁阀7、燃烧室8、过渡段9、鼓泡管10、液位控制器11、变频调速污水泵12、排污阀13、捕雾网14、壳体15、稳压阀16、分离器17等部分。其中，燃烧器4与壳体15通过法兰5连接；燃烧室8与壳体15焊接；燃烧室8、过渡段9、鼓泡管10依次焊接为一体，燃烧室8和过渡段9内部均衬有耐火材料，部分过渡段浸入壳体15内的污水中，鼓泡管则完全浸入污水中，鼓泡管10底部及侧面设有气体分布孔；壳体15内气体出口处设置捕雾网14；装置底部设有排污阀13，上部设有安全阀6及泄压电磁阀7；装置设有液位控制器11。

加压后的燃料气及空气按照一定的空燃比分别通过燃料气流量调节阀2和空气流量调节阀3进行流量调节后送入燃烧器4，燃料气和空气在燃烧器4中充分混合后被点燃，在燃烧室8内进行高压燃烧，燃烧产生的高温高压烟气经由过段管9进入鼓泡管10，通过鼓泡管10底部和侧面设置的小孔直接进入装置内的液相空间，高温烟气与液相空间中的污水直接接触进行剧烈的传热、传质过程，汽化产生的高温高压水蒸汽及完成传热传质过程的烟气混合在一起，该混合气经捕雾网14捕雾后通过稳压阀16调压后进入分离器，将气液分离后的高温混合气送入下级用户系统。

油田污水经过一段时间的浸没燃烧之后，污水中的杂质或盐分会累积到一定的程度，这些高浓度的污水由排污阀13定期排出；通过液位控制器11调节污水进口流量，使装置内的液体保持在一定高度；当装置内的压力超过设定值时同时打开安全阀6及泄压电磁阀7进行快速泄压；当设备运行出现超压、熄火等事故隐患时立即通过燃料气电磁阀1切断燃料气供给，以防爆燃或爆炸。

Claims (3)

1、一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，由燃料气电磁阀、燃料气流量调节阀、空气流量调节阀、燃烧器、连接法兰、安全阀、泄压电磁阀、燃烧室、过渡段、鼓泡管、液位控制器、变频调速污水泵、排污阀、捕雾网、壳体、稳压阀、分离器等部分组成，其特征在于燃烧室与壳体焊接；燃烧室、过渡段、鼓泡管依次焊接为一体，鼓泡管浸入高压汽化装置内的污水中，鼓泡管底部及侧面设有气体分布孔；装置壳体内气体出口处设置捕雾网；装置底部设有排污阀，上部设有安全阀及泄压电磁阀；装置设有液位控制器。

2、根据权利要求1所述的一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，其特征在于壳体设为立式圆筒形，上封头中心部至下封头焊缝之间逐序设有圆筒形的燃烧室、过渡段和鼓泡管，相互之间焊接，在燃烧室和过渡段衬有耐火材料；在上封头两边设有一个安全阀和电磁泄压阀，在下封头中部设有一个电磁排污阀，在壳体中部一侧设有液位控制器，下部设有污水进口，进口管路上设有变频调速污水泵；在壳体上部一侧设有高压混合气出口，在出口内侧设有捕雾网，在高压混合器出口管路上设有稳压阀和分离器。

3、根据权利要求1所述的一种燃料高压燃烧直接汽化油田污水装置，其特征在于液位控制器由液位检测仪表、PLC测控系统组成，液位检测仪表将检测到的液位信号远传至PLC系统，经过PID运算后，输出信号控制变频调速泵的进水量，实现恒液位控制。

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