一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统论文和设计-孙磊

全文摘要

本实用新型公开了一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统，包括有加药系统，及与加药系统相接的多功能调节罐，及与多功能调节罐相接的冷凝水罐和不凝气预热器，及安装于不凝气预热器与多功能调节罐之间的进料泵，及与不凝气预热器相接的板式降膜蒸发器，及与板式降膜蒸发器相接的机械压缩热泵和冷凝水罐，及进水端连接于冷凝水罐上的冷凝水泵，所述冷凝水泵的出水端分别与多功能调节罐和板式降膜蒸发器连接，所述冷凝水泵与板式降膜蒸发器之间设有过热消除装置，所述板式降膜蒸发器的出水端依次连有循环泵、出料缓冲罐和出料泵；该高含硅油田采出水处理的蒸发系统解决了传统蒸发器在蒸发浓缩过程中容易出现硅酸盐结垢及蒸发能耗等问题。

主设计要求

1.一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统，其特征在于：包括有加药系统，及与加药系统相接的多功能调节罐，及与多功能调节罐相接的冷凝水罐和不凝气预热器，及安装于不凝气预热器与多功能调节罐之间的进料泵，及与不凝气预热器相接的板式降膜蒸发器，及与板式降膜蒸发器相接的机械压缩热泵和冷凝水罐，及进水端连接于冷凝水罐上的冷凝水泵，所述冷凝水泵的出水端分别与多功能调节罐和板式降膜蒸发器连接，所述冷凝水泵与板式降膜蒸发器之间设有过热消除装置，所述板式降膜蒸发器的出水端依次连有循环泵、出料缓冲罐和出料泵。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统，其特征在于：所述加药系统由依次连接的碱液泵、碱液罐和计量泵组成。

设计说明书

技术领域

本实用新型具体涉及一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统。

背景技术

目前国内外高含硅油田采出水的蒸发浓缩工艺采用的蒸发设备多为多效列管式蒸发器或机械压缩热泵列管式蒸发器，蒸发器的壳程为蒸汽、管程为水溶液，由于含硅量较高，如果不进行除硅处理，在实际运行过程中很容易出现换热管结垢堵塞的情况，一旦出现换热管内部结垢，换热系数将大幅度下降，能耗增加、产量下降。而多效蒸发器能耗高、设备占地面积大、换热系数低、操作复杂；列管式机械压缩热泵蒸发器单套系统处理量低、设备投资大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种解决了传统蒸发器在蒸发浓缩过程中容易出现硅酸盐结垢及蒸发能耗等问题的高含硅油田采出水处理的高效节能蒸发系统。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种高含硅油田采出水处理的高效节能蒸发系统，包括有加药系统，及与加药系统相接的多功能调节罐，及与多功能调节罐相接的冷凝水罐和不凝气预热器，及安装于不凝气预热器与多功能调节罐之间的进料泵，及与不凝气预热器相接的板式降膜蒸发器，及与板式降膜蒸发器相接的机械压缩热泵和冷凝水罐，及进水端连接于冷凝水罐上的冷凝水泵，所述冷凝水泵的出水端分别与多功能调节罐和板式降膜蒸发器连接，所述冷凝水泵与板式降膜蒸发器之间设有过热消除装置，所述板式降膜蒸发器的出水端依次连有循环泵、出料缓冲罐和出料泵。

进一步的，所述加药系统由依次连接的碱液泵、碱液罐和计量泵组成。

一种高含硅油田采出水处理的高效节能蒸发系统的控制方法，包括以下步骤：

1)由电导率检测仪对多功能调节罐中溶液的电导率进行监控，通过电导率的变化对加药量进行控制，当溶液电导率高于设计值时，控制电路自动控制关闭计量泵，当溶液电导率低于设计值时，控制电路自动控制开启计量泵，保证多功能调节罐中溶液电导率维持在稳定区间；

2)由浓缩液位传感器对板式降膜蒸发器液位进行监控，在板式降膜蒸发器低液位时控制电路自动控制开启进料泵，在板式降膜蒸发器液位高时关闭进料泵，保证板式降膜蒸发器液位维持在稳定区间；

3)由密度传感器对板式降膜蒸发器浓缩液进行密度监控，当浓缩液密度低于设计值时，控制电路自动控制关闭出料泵，当浓缩液密度达到设计值时，控制电路自动控制开启出料泵，使板式降膜蒸发中浓缩液浓度维持在稳定区间；

4)当加热蒸汽温度超过设计值时，控制电路自动控制加大喷淋水量，当加热蒸汽温度低于设计值时，控制电路自动控制减小喷淋水量，使加热蒸汽温度维持在稳定区间。

通过多功能调节罐，对油田采出水进行PH值调节，通过控制进入蒸发系统的采出水PH值，使得系统蒸发参数始终在硅酸盐结垢范围外运行，从而大大缓解硅酸盐的结垢。

采用板式降膜蒸发工艺，蒸汽在换热板内部进行换热，溶液在板外降膜蒸发，不会形成传统管式蒸发器换热管堵塞情况。

采用机械压缩热泵蒸发，只需要补充很少量的电耗和蒸汽即可满足蒸发要求，可大大降低运行能耗。

机械压缩热泵采用低转速离心式透平压缩机，低压缩温升运行，电功率消耗更小，同时压缩机叶轮采用闭式叶轮，可有效避免因液击造成的叶轮损坏。

在板式降膜蒸发器顶部设置除沫器及喷淋装置，除沫器可以有效降低雾沫夹带喷淋装置，一方面可以清洗除沫器，另一方面可以消除进入压缩机的过热度。

在压缩机出口设置喷水装置，自控系统可通过计算过热度大小自动调整喷水量，以保证进入蒸发器的加热蒸汽为饱和蒸汽。

在进料管线上设置冷凝水预热装置及不凝气预热装置，利用蒸发过程中产生的不凝气热量及冷凝水热量提高板式降膜蒸发器进料温度，进一步节能降耗。

本实用新型的有益效果为：采用多功能条件系统对原水进行预处理降低蒸发结垢趋势，同时采用机械压缩机对蒸发所产生的二次蒸汽进行压缩增压，使得蒸汽再次作为加热热源得到使用，从而实现了只需要压缩机所消耗的电能就可以达到蒸发的目的，从而为油田采出水蒸发过程中延长设备结垢周期、降低运行成本提供了一种高效节能处理工艺。

附图说明

图1为本实用新型一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统的控制方法的基本控制逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

参照图1所示，一种高含硅油田采出水处理的蒸发系统，其中包括：碱液泵，碱液罐，计量泵，多功能调节罐，进料泵，不凝气预热器，板式降膜蒸发器，机械压缩热泵，冷凝水罐，冷凝水泵，循环泵，出料缓冲罐，出料泵，过热消除装置。进料管线与多功能调节罐4连接，原料液通过进料管线进入多功能调节罐4；多功能调节罐4和加药系统连接，加药系统包括：碱液罐2、碱液泵1、计量泵3。通过加药系统的加药操作，原料液在多功能调节罐4中完成pH值调节；另外多功能调节罐4和冷凝水罐9连接，蒸发冷凝水在多功能调节罐 4中和原料液进行换热，原料液在完成pH值调节与加热升温后由进料泵5输送进入不凝气预热器6进一步提高温度，然后进入板式降膜蒸发器7，在板式降膜蒸发器7中完成蒸发操作，产生二次蒸汽以及浓缩液，板式降膜蒸发器7和机械压缩热泵8相连，原料液蒸发产生的二次蒸汽由板式降膜蒸发器7进入机械压缩热泵8，二次蒸汽经过机械压缩热泵8的压缩之后，温度升高，作为热源重新进入板式降膜蒸发器7与原料液进行换热，放热之后凝结为水，并排入冷凝水罐9。冷凝水罐9设有冷凝水泵10，冷凝水泵10的进水端与冷凝水罐9连接，出水端与过热消除装置14、多功能调节罐4以及喷淋装置连接，充分利用蒸发冷凝水热量之后，剩余部分排出系统。蒸发浓缩液由循环泵11从板式降膜蒸发器7底部吸入，到板式降膜蒸发器7顶部排出，形成闭合循环。浓缩液在板式降膜蒸发器7中密度检测控制装置信号的反馈下，通过自动启闭开关阀门，自流进入出料缓冲罐12，并由出料泵13排出系统。

为更好地实现实用新型的效果，达到无人值守，一键启动的目的，这里还提供一种高含硅油田采出水处理的高效、节能蒸发系统进行蒸发浓缩的控制方法，基本控制逻辑见图2。

包括以下步骤：

1)由电导率检测仪对多功能调节罐4中溶液的电导率进行监控，通过电导率的变化对加药量进行控制，当溶液电导率高于设计值时，控制电路自动控制关闭计量泵3，当溶液电导率低于设计值时，控制电路自动控制开启计量泵3，保证多功能调节罐中溶液电导率维持在稳定区间；

2)由浓缩液位传感器对板式降膜蒸发器7液位进行监控，在板式降膜蒸发器7低液位时控制电路自动控制开启进料泵5，在板式降膜蒸发器液位高时关闭进料泵5，保证板式降膜蒸发器7液位维持在稳定区间；

3)因为盐溶液在不同浓度下的密度不同，由密度传感器对板式降膜蒸发器7浓缩液进行密度监控，当浓缩液密度低于设计值时，控制电路自动控制关闭出料泵13，当浓缩液密度达到设计值时，控制电路自动控制开启出料泵13，使板式降膜蒸发中浓缩液浓度维持在稳定区间；

4)因机械压缩热泵8压缩之后的蒸汽具有一定的过热度，为消除过热，故设置过热消除装置14。当加热蒸汽温度超过设计值时，控制电路自动控制加大喷淋水量，当加热蒸汽温度低于设计值时，控制电路自动控制减小喷淋水量，使加热蒸汽温度维持在稳定区间。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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