便携式活动锅炉污水回收箱的研制和应用

张立峰

摘 要 注汽锅炉主要依赖水处理设备为其提供的高质量的软化水。正常运行情况下，单台注汽锅炉每天再生一次，每次平均产生污水30m3，约占当日总用水量9%。针对目前产生污水主要采用车辆拉运的处理方式费用较高的问题，设计一种便携式回收设备，可回收利用反洗水和正洗水，并可跟随活动锅炉灵活转场部署，达到节约活动锅炉运费和水费，降低环境污染的目的。

关键词 便携式 活动锅炉 污水回收箱 研制 应用

1背景介绍

除了部分采用软化水供应的注汽锅炉外，油田活动注汽锅炉主要采用活动水处理设备软化给水。现河采油厂注汽（氮）大队注汽一队共辖6台活动注汽锅炉，单台注汽锅炉每天再生一次，根据排量不同每次平均产生污水30m3，约占当日总用水量9%。一般而言，这些污水通过污水车辆进行拉运，单口井根据注汽量不同，拉运费在1-2万之间，一年单台活动锅炉注汽超过20井次，运费合计20-40万元。运费高昂成为注汽成本居高不下的重要因素。

2主要技术路线

水处理设备工作一段时间后，再生树脂上部会拦截很多污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。反洗部分耗时近20分钟，产生污水量约10m3。经过分析，发现该步骤除了泥沙和杂质以外，水质合格，经过过滤后完全可以回收再利用。

而一、二级正洗是采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，将残留的盐彻底冲洗干净，使最后出水成为达标软水。在该步骤中，每步设定控制时间在40分钟左右，共计1小时20分钟，平均产生水量30 m3。由于大多数锅炉依赖人工化验水质，在正洗末期，部分正洗水已经符合锅炉给水水质要求，却被当作污水排出，造成了水资源浪费。

通过广泛论证，决定研制一套便携型污水过滤回收箱，加装在水处理排污流程上，处理并回收反洗水和部分正洗水，实现再次利用。从而减少清水用量、降低运费，实现降本增效。同时，该装置具备便携性，可以伴随活动注汽设备灵活转场部署。

2.1便携式回收箱的结构

该回收箱主要由流程、不锈钢箱体、沉降过滤池和集水池、自动化运行设备部分构成（图1）。

（1）流程设计。用活动软管将水处理污水出口接头和入口管线接头相连接，污水通过活动软管进入口管线，通过气动阀动作被引导进入回收箱管线回收，或是进入排污管线排出。气动阀组采用GE-Aquamatic公司气动气开隔膜阀两个，采用水处理自带空气压缩机为动力，可以实现通气时关闭，无气时打开。

（2）不锈钢箱体。回收箱长期运行在高盐环境中，需要使用不锈钢作为材料以满足耐腐蚀性要求。处于灵活转场部署需要，不锈钢箱体应具备较高强度和小型化两特征。该回收箱箱体采用304号不锈钢板和槽钢制作，兼顾了高耐腐性和使用强度。箱体长、宽、高分别为1.5m*2m*1.5m，小巧灵活。回收箱配盖板一块、吊耳四个、挂钩两个。可采用组合拼装或者吊装运输方式，便捷性高。

（3）沉降过滤池和集水池。沉降过滤池和集水池是该回收箱的主要部分。沉降过滤池可将污水中的杂质充分沉降过滤，达到回收要求。箱体左侧安装沉降过滤池一座，下部留有排污管线和进水管线，上部集成过滤体一块。

（4）自动化运行设备。回收箱在并联进水处理设备之后，应能够充分实现自主运行，无需人工干预。为此团队设计了设备组一套，包括集水池内浮子式液位计一枚，回收箱外控制柜一个，电导率仪一个，气动阀气源电磁阀两个。

2.2工作方式

将回收箱流程接好，接通380V三项电源，电信号管线和气源信号管线。电导率仪设定值为900%eS/cm（清水中盐离子含量，高于此值时发出电信号通过继电器打开或关闭气动阀）。

（1）反洗时的工作方式。反洗步骤主要目的是清除树脂罐顶部污物，将树脂床裸露。在反洗水中，除了部分杂质外盐分很少，经过滤后可以全部回收。

（2）进盐、沉降、置换时的工作方式。进盐、沉降、置换是通过盐水流过树脂床，对树脂进行再生的过程。

（3）正洗流程时的工作方式。正洗初期，正洗水中含盐量很高无法回收。在末期，正洗水中钙、镁、钠等离子绝大多数已经洗出，符合使用标准。电导率检测可有效区分两阶段，实现正洗末期达标水回收再利用。

3现场应用及效果

3.1装置的现场应用

2016年9月，便携式回收箱组装完毕后在现河6#活动注汽锅炉试运行并采集数据，基本实现了设计要求。在6#锅炉3次注汽锅炉搬家过程中，该回收箱2次挂装在水处理厂房后部随设备转场部署。一次通过吊车吊装部署，部署占压场地面积均在5m2以下，体现了良好的便捷性。

该装置在试运行的504小时中，除初装时因锅炉电路松动导致的停运外，均实现无人值守式自动化运行。其中浮子式液位计跟踪水位正常启停清水泵，两气动阀组可根据电导率仪对水质的监测自动实现开闭。设备正常运行时率达到99%以上。

在C20-P85注汽井场上，现河6#活动锅炉共再生7次。通过安装流量计的方式监测到，在单次再生过程中：反洗水共计10.2立方米，装置回收水量8立方米；一级正洗过程中产生水量12.8立方米，二级正洗产生水量12.5 立方米，装置回收量4.8立方米。回收量共计12.8立方米，占全部污水总量总量36.1%。通过人工化验，水质均达到锅炉给水标准。通过污水回收，注汽锅炉平均吨汽耗水由之前的1.20 m3/h变为1.14m3/h，节水效果明显。

3.2效益分析

（1）经济效益。在单台活动锅炉每次再生过程中：反洗平均能回收反洗水6吨，正洗水12吨。活动锅炉24小时再生一次，按2016生产经营数据计算，单台活动锅炉平均一年注汽247天， 单台活動锅炉每年创造效益9.01万元。

（2）社会效益。生水运行的活动锅炉安装该回收箱后，污水的排放量大为减少，大大降低了污水拉运途中泄露的概率，有效减少了污染发生，社会效益显著。