CN207815355U - 焚烧装置及稠油开发不凝性气体达标排放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田开采技术领域，是一种焚烧装置及稠油开发不凝性气体达标排放装置；该焚烧装置包括燃烧器、燃烧室和混合室；燃烧室为开口朝右的杯状体，混合室为开口朝左的杯状体，燃烧室的右端与混合室的左端通过缩径筒固定连接在一起，在燃烧室的左侧左端面上设有安装孔，燃烧器通过安装孔固定安装在燃烧室的左侧，在混合室的右侧右端面上设有出气端，在缩径筒的中部设有进风端。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过焚烧装置、脱硫塔和除尘器的配合使用，实现对稠油开发不凝性气体有效处理并达标排放的目的，具有安全、可靠和处理效果好的特点，方便了操作，提高了工作效率，大大降低了生产成本。

Description

焚烧装置及稠油开发不凝性气体达标排放装置

技术领域

本实用新型涉及油田开采技术领域，是一种焚烧装置及稠油开发不凝性气体达标排放装置。

背景技术

油田伴生气的特点：新疆油田伴生气（稠油开发不凝性气体）是采出液进行气液分离后产生的，具有气量小，回收困难等特点，同时该伴生气中含有大量的硫化氢和烃类等污染物，硫化氢含量最高可达24500mg/m³，烃类含量在70%以上。

执行标准：目前油田伴生气中非甲烷总烃的排放执行《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）中要求的最大排放浓度≯120mg/m³；硫化氢的排放执行《恶臭污染物排放标准》GB 14554-1993中要求的最大排放浓度≯15mg/m³。

目前处理方式：油区对该种伴生气之前普遍采用干法脱除硫化氢+火炬焚烧的技术模式。干法脱除硫化氢一般采用“原料气分离器+双塔式脱硫塔+净化气过滤分离器”，伴生气进入干法脱硫装置后，伴生气随气管线首先进入原料气分离器，在分离器中进行游离水分离，分离后的伴生气进入脱硫塔，净化后的气体通过脱硫塔上口管道输出，净化气去站外放散。

处理效果：红浅火驱第一次在运行45天后穿透，硫容不足15%，主要是由于伴生气中饱和含水较高、含SO₂等原因造成的，后期由于运行成本过高（11万元/吨硫化氢）停用。2014~2015年，在风城油田应用该种工艺，由于来气温度较高、饱和水含较高等问题，出现泥化现象，脱硫剂更换周期短（17~35d）、产物气味大，目前作业区已停用。

存在问题：干法脱除硫化氢技术应用在油田伴生气的处理时通常存在以下问题：

目前新疆油田有应用业绩的各种脱硫剂均存在一定的局限性，对来气的温度、含水等指标的预处理要求较高，而伴生气前端工况存在温度高、携汽量大，物料波动明显等因素导致难以保障处理效果。

固体或液体脱硫剂对来气的温度、含水等指标的预处理要求较高，需将伴生气进一步降温至40~60℃，在存在温降的情况下，大部分饱和水留在脱硫装置内。

硫化氢含量高时，伴生气采用干法+火炬燃烧后无法满足H₂S排放浓度＜15mg/m³，SO₂排放浓度＜550mg/m³，非甲烷总烃排放浓度＜120mg/m³。

发明内容

本实用新型提供了一种焚烧装置及稠油开发不凝性气体达标排放装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有装置对油田伴生气处理效果差、成本高和处理后易出现无法达标排放的问题。

本实用新型的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种焚烧装置，包括燃烧器、燃烧室和混合室；燃烧室为开口朝右的杯状体，混合室为开口朝左的杯状体，燃烧室的右端与混合室的左端通过缩径筒固定连接在一起，在燃烧室的左侧左端面上设有安装孔，燃烧器通过安装孔固定安装在燃烧室的左侧，在混合室的右侧右端面上设有出气端，在缩径筒的中部设有进风端。

下面是对上述实用新型技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述缩径筒为中部内径小左部和右部内径大的缩径筒，缩径筒的左端与燃烧室的右端固定连接在一起，缩径筒的右端与混合室的左端固定连接在一起。

上述在缩径筒的左部沿圆周在切向方向设置有至少四个的左进风孔，在缩径筒的右部沿圆周在切向方向设置有至少四个的右进风孔，左进风孔与右进风孔相错开。

上述在燃烧室、混合室和缩径筒的内侧分别设置有耐高温衬里；或/和，在燃烧室和混合室底部分别固定安装有至少一个的底座。

上述在燃烧室的中部、燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有热电偶接口，在燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有测压接口，在燃烧室的中部设置有防爆门，在混合室的中部设置有人孔；或/和，燃烧室与混合室的内径相等。

本实用新型的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置，包括焚烧装置、脱硫塔、除尘器和烟囱；在燃烧器的进气端上固定连接有进气管，在燃烧器的进风端上固定连接有第一进风管，在脱硫塔的底部固定连接有文丘里管，混合室的出气端与文丘里管的进气端通过第一管线固定连接在一起，脱硫塔的出气端与除尘器的进气端连接在一起，除尘器的出气端与烟囱的进气端通过第二管线固定连接在一起，在第二管线上固定安装有抽风装置。

下面是对上述实用新型技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述在缩径筒的进风端上固定连接有第二进风管，在第一管线上固定连接有第三进风管，在第二进风管和第三进风管上分别固定安装有送风装置。

上述除尘器为布袋除尘器；或/和，抽风装置为抽风机；或/和，送风装置为鼓风机。

上述在脱硫塔的外侧有储水箱，储水箱的下部与文丘里管的上部通过高压给水管固定连接在一起，在文丘里管的腔体内固定安装有喷头，高压给水管的一端位于文丘里管的腔体内并与喷头固定连接在一起，在第一管线与高压给水管之间固定连接有连通管，在连通管上固定安装有阀门。

上述在脱硫塔的外侧有脱硫剂仓，脱硫剂仓与文丘里管的中部通过进料管固定连接在一起；或/和，在脱硫塔的外侧有废料仓，废料仓与文丘里管的底部通过出料管固定连接在一起。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过焚烧装置、脱硫塔和除尘器的配合使用，实现对稠油开发不凝性气体有效处理并达标排放的目的，具有安全、可靠和处理效果好的特点，方便了操作，提高了工作效率，大大降低了生产成本。

附图说明

附图1为实施例1的主视局部剖视放大结构示意图。

附图2为实施例2的工艺流程图。

附图中的编码分别为：1为燃烧器，2为燃烧室，3为混合室，4为缩径筒，5为进风端，6为底座，7为热电偶接口，8为测压接口，9为防爆门，10为人孔，11为脱硫塔，12为除尘器，13为烟囱，14为进气管，15为第一进风管，16为文丘里管，17为第一管线，18为第二管线，19为抽风装置，20为第二进风管，21为第三进风管，22为送风装置，23为储水箱，24为高压给水管，25为连通管，26为脱硫剂仓，27为进料管，28为废料仓，29为出料管。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

实施例1，如附图1所示，该焚烧装置包括燃烧器1、燃烧室2和混合室3；燃烧室2为开口朝右的杯状体，混合室3为开口朝左的杯状体，燃烧室2的右端与混合室3的左端通过缩径筒4固定连接在一起，在燃烧室2的左侧左端面上设有安装孔，燃烧器1通过安装孔固定安装在燃烧室2的左侧，在混合室3的右侧右端面上设有出气端，在缩径筒4的中部设有进风端5。燃烧器1为公知公用；这样，助燃空气经燃烧器1的空气旋流器进入预混室，与进入燃烧器1的稠油开发不凝性气体混合，经电离子点火枪点燃，形成弱旋流进入燃烧室2，实现燃烧升温，经缩径筒4和混合室3使其降温并混合；电离子点火枪可自动点火、检测，熄火自动关闭主燃气安全阀并报警；缩径筒4的进风端5进入的冷却风可有效冷却燃烧后的高温烟气；通过缩径筒4的局部缩口，可提高烟气速度；通过燃烧器1、燃烧室2和混合室3的配合使用，可实现空气与稠油开发不凝性气体混合后点燃，使其燃烧升温，再经快速降温，从而达到燃烧后的烟气迅速降温后进入下一工序。

可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，缩径筒4为中部内径小左部和右部内径大的缩径筒，缩径筒4的左端与燃烧室2的右端固定连接在一起，缩径筒4的右端与混合室3的左端固定连接在一起。这样，通过缩径筒4的局部缩口，提高了燃烧后的烟气进入混合室3的速度。

根据需要，在缩径筒4的左部沿圆周在切向方向设置有至少四个的左进风孔，在缩径筒4的右部沿圆周在切向方向设置有至少四个的右进风孔，左进风孔与右进风孔相错开。这样，在缩径筒4的左部和右部的缩口外侧交错布置两排左进风孔和右进风孔，使冷却风通过左进风孔和右进风孔切向进入缩径筒4内，卷吸回流，通过缩径筒4由外向内逐步降温，直达中心高温区，从而达到更好快速降低燃烧后烟气温度的目的。

根据需要，在燃烧室2、混合室3和缩径筒4的内侧分别设置有耐高温衬里；或/和，在燃烧室2和混合室3底部分别固定安装有至少一个的底座6。这样，耐高温衬里可耐受1200℃的高温；底座6便于安装。

如附图1所示，在燃烧室2的中部、燃烧室2的右部和混合室3的右部分别设置有热电偶接口7，在燃烧室2的右部和混合室3的右部分别设置有测压接口8，在燃烧室2的中部设置有防爆门9，在混合室3的中部设置有人孔10；或/和，燃烧室2与混合室3的内径相等。

实施例2，如附图1、2所示，该使用焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置包括焚烧装置、脱硫塔11、除尘器12和烟囱13；在燃烧器1的进气端上固定连接有进气管14，在燃烧器1的进风端5上固定连接有第一进风管15，在脱硫塔11的底部固定连接有文丘里管16，混合室3的出气端与文丘里管16的进气端通过第一管线17固定连接在一起，脱硫塔11的出气端与除尘器12的进气端连接在一起，除尘器12的出气端与烟囱13的进气端通过第二管线18固定连接在一起，在第二管线18上固定安装有抽风装置19。脱水后的稠油不凝性气体（伴生气）通过燃烧器1的进气管14进入燃烧器1，与通过燃烧器1的第一进风管15进入的空气点燃后进入燃烧室2混合燃烧；脱硫塔11置于除尘器12之前，使除尘器12布置在相对低温且易检修区域，延长了除尘器12的使用寿命，避免了除尘器12发生超温烧毁破损事故，降低了维护成本。通过冷却风将降温后的烟气通过吸收塔底部的文丘里管16的加速，与通过进料管27进入文丘里管16的脱硫剂进入吸收塔中，气固两相充分接触，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，强化了气固间的传质与传热，实现高脱硫率。这样，通过焚烧装置、脱硫塔11和除尘器12的配合使用，实现对稠油开发不凝性气体有效处理并达标排放的目的，具有安全、可靠和处理效果好的特点，方便了操作，提高了工作效率，大大降低了生产成本。本实用新型使用焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置解决了现有稠油不凝性气体（伴生气）的干法脱除硫化氢技术中存在的因药剂更换频繁、药剂温度要求高、硫容低、穿透时间短、前端尾气杂质较多等因素导致的稠油不凝性气体（伴生气）处理不达标的问题；本实用新型使用焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置能够很好的满足稠油开发生产要求和环保达标排放要求。本实用新型使用焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置可有一套完整的自控系统，该本实用新型的总PLC控制可设置在后端的脱硫除尘处，并且预留前端焚烧装置的控制点接口；通过总PLC控制系统最终将焚烧、脱硫、除尘各部分所有的信号统一上传至中控室内， PLC系统装置为485接口，线路为MODBUS 通讯协议。

可根据实际需要，对上述实施例2作进一步优化或/和改进：

如附图2所示，在缩径筒4的进风端5上固定连接有第二进风管20，在第一管线17上固定连接有第三进风管21，在第二进风管20和第三进风管21上分别固定安装有送风装置22。这样，冷却风通过第二进风管20和第三进风管21进入，可更好的对燃烧后的烟气进行降温。

根据需要，除尘器12为布袋除尘器；或/和，抽风装置19为抽风机；或/和，送风装置22为鼓风机。

如附图2所示，在脱硫塔11的外侧有储水箱23，储水箱23的下部与文丘里管16的上部通过高压给水管24固定连接在一起，在文丘里管16的腔体内固定安装有喷头，高压给水管24的一端位于文丘里管16的腔体内并与喷头固定连接在一起，在第一管线17与高压给水管24之间固定连接有连通管25，在连通管25上固定安装有阀门。在文丘里管16的出口扩管段内固定安装有喷头，喷入雾化水以降低脱硫塔11内的烟温，使烟温降至高于烟气露点15℃以上，减少腐蚀。

如附图2所示，在脱硫塔11的外侧有脱硫剂仓26，脱硫剂仓26与文丘里管16的中部通过进料管27固定连接在一起；或/和，在脱硫塔11的外侧有废料仓28，废料仓28与文丘里管16的底部通过出料管29固定连接在一起。这样，脱硫剂仓26内的脱硫剂通过进料管27加入文丘里管16中；脱硫后的脱硫产物聚集在文丘里管16的底部，定期通过出料管29输送至废料仓28。

本实用新型的有益效果：

环境效益：针对目前油田伴生气气量小，同时含有大量的硫化氢和烃类等污染物（其中硫化氢含量最高可达24500mg/m³，甲烷含量约74%），不满足《大气污染物综合排放标准》的排放限值要求，本实用新型针对此类含污染物的伴生气采用焚烧处理，焚烧后伴生气中的烃类污染物将转化为二氧化碳和水，而H₂S将转化为SO₂，再对产生的烟气进行脱硫处理，使其满足《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-2012）的排放限值要求，同时还具备满足更严标准的潜力，达到烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别＜20、50、240mg/m³。以15000Nm³/d伴生气量为依据，相对于现有干法脱除硫化氢+焚烧方式而言，通过本实用新型每年可减少排放H₂S排放量920kg/a，减少烃类排放7358kg/a。

经济效益：红浅、风城火驱先导试验区已经应用的现有干法脱除硫化氢+焚烧方式的运行成本为6.8~11万元/吨硫化氢，以风城处理区15000Nm³/d的伴生气量（硫化氢含量按13400mg/Nm³计，年产约75t硫化氢）为依据，采用本实用新型的年运行成本约为5.6万元/吨硫化氢，相对于现有干法脱除硫化氢+焚烧方式而言，本实用新型年运行成本有所降低。本实用新型是研发一种适用于向稠油市场输出的模块化稠油不凝气达标处理装置，该装置性能满足稠油开发生产要求和环保达标排放要求。随着油田的开发，稠油不凝性气体的产生也是连续性的，本实用新型通过对不凝气处理工艺系统的技术研究，在解决不凝气达标排放的同时，不影响前端工艺正常生产运行，具有较好的前景。

本实用新型可以根据前端稠油不凝气来气特点及波动的情况，良好的将焚烧与烟气半干法脱硫除尘模块化结合起来，形成一套有特色的模块化稠油不凝气装置的控制技术；所述控制系统中整合了焚烧炉各个腔室的温度压力检测装置、H₂S检测装置、SO₂检测装置，配合伴生气调节阀、鼓风机调节阀、软化水调节阀和脱硫剂（消石灰）电动调节阀，实现对温度、H₂S、SO₂及颗粒物的实时检测，并将检测结果上传、反馈后自动调节各个环节的加入量，最终满足达标排放。在一定程度上焚烧和脱硫除尘可实现相对独立的自控，实现分开+联合控制。本实用新型除了满足目前的限值要求外，还具备满足更严标准的潜力，经本实用新型处理后烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别＜20、50、240mg/m³。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程：脱水后的稠油不凝性气体（伴生气）通过燃烧器1的进气管14进入燃烧器1，与通过燃烧器1的第一进风管15进入的空气点燃后进入燃烧室2混合燃烧，燃烧后产生的高温烟气经缩径筒4时，与通过第二进风管20进入的冷却风、通过缩径筒4的左进风孔和右进风孔进入的冷却风进行混合降温，烟气温度降至约300℃，降温后的烟气通过第一管线17进入文丘里管16，与通过进料管27进入文丘里管16的脱硫剂充分混合后进入脱硫塔11内进行脱硫后，再经除尘器12除尘处理后，最后通过第二管线18、抽风装置19和烟囱13中排出；脱硫后的脱硫产物聚集在文丘里管16的底部，定期通过出料管29输送至废料仓28；经除尘器12捕集下来的固体颗粒，通过除尘器12下的再循环系统，返回吸收塔循环反应，其余少量脱硫灰渣通过物料输送至脱硫灰仓内，再通过罐车外排。

Claims (14)

1.一种焚烧装置，其特征在于包括燃烧器、燃烧室和混合室；燃烧室为开口朝右的杯状体，混合室为开口朝左的杯状体，燃烧室的右端与混合室的左端通过缩径筒固定连接在一起，在燃烧室的左侧左端面上设有安装孔，燃烧器通过安装孔固定安装在燃烧室的左侧，在混合室的右侧右端面上设有出气端，在缩径筒的中部设有进风端。

2.根据权利要求1所述的焚烧装置，其特征在于缩径筒为中部内径小左部和右部内径大的缩径筒，缩径筒的左端与燃烧室的右端固定连接在一起，缩径筒的右端与混合室的左端固定连接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的焚烧装置，其特征在于缩径筒的左部沿圆周在切向方向设置有至少四个的左进风孔，在缩径筒的右部沿圆周在切向方向设置有至少四个的右进风孔，左进风孔与右进风孔相错开。

4.根据权利要求1或2所述的焚烧装置，其特征在于燃烧室、混合室和缩径筒的内侧分别设置有耐高温衬里；或/和，在燃烧室和混合室底部分别固定安装有至少一个的底座。

5.根据权利要求3所述的焚烧装置，其特征在于燃烧室、混合室和缩径筒的内侧分别设置有耐高温衬里；或/和，在燃烧室和混合室底部分别固定安装有至少一个的底座。

6.根据权利要求1或2所述的焚烧装置，其特征在于燃烧室的中部、燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有热电偶接口，在燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有测压接口，在燃烧室的中部设置有防爆门，在混合室的中部设置有人孔；或/和，燃烧室与混合室的内径相等。

7.根据权利要求3所述的焚烧装置，其特征在于燃烧室的中部、燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有热电偶接口，在燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有测压接口，在燃烧室的中部设置有防爆门，在混合室的中部设置有人孔；或/和，燃烧室与混合室的内径相等。

8.根据权利要求4所述的焚烧装置，其特征在于燃烧室的中部、燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有热电偶接口，在燃烧室的右部和混合室的右部分别设置有测压接口，在燃烧室的中部设置有防爆门，在混合室的中部设置有人孔；或/和，燃烧室与混合室的内径相等。

9.一种使用根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的焚烧装置的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于包括焚烧装置、脱硫塔、除尘器和烟囱；在燃烧器的进气端上固定连接有进气管，在燃烧器的进风端上固定连接有第一进风管，在脱硫塔的底部固定连接有文丘里管，混合室的出气端与文丘里管的进气端通过第一管线固定连接在一起，脱硫塔的出气端与除尘器的进气端连接在一起，除尘器的出气端与烟囱的进气端通过第二管线固定连接在一起，在第二管线上固定安装有抽风装置。

10.根据权利要求9所述的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于缩径筒的进风端上固定连接有第二进风管，在第一管线上固定连接有第三进风管，在第二进风管和第三进风管上分别固定安装有送风装置。

11.根据权利要求10所述的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于除尘器为布袋除尘器；或/和，抽风装置为抽风机；或/和，送风装置为鼓风机。

12.根据权利要求9或10或11所述的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于脱硫塔的外侧有储水箱，储水箱的下部与文丘里管的上部通过高压给水管固定连接在一起，在文丘里管的腔体内固定安装有喷头，高压给水管的一端位于文丘里管的腔体内并与喷头固定连接在一起，在第一管线与高压给水管之间固定连接有连通管，在连通管上固定安装有阀门。

13.根据权利要求9或10或11所述的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于脱硫塔的外侧有脱硫剂仓，脱硫剂仓与文丘里管的中部通过进料管固定连接在一起；或/和，在脱硫塔的外侧有废料仓，废料仓与文丘里管的底部通过出料管固定连接在一起。

14.根据权利要求12所述的稠油开发不凝性气体达标排放装置，其特征在于脱硫塔的外侧有脱硫剂仓，脱硫剂仓与文丘里管的中部通过进料管固定连接在一起；或/和，在脱硫塔的外侧有废料仓，废料仓与文丘里管的底部通过出料管固定连接在一起。