石油与天然气化工  2014, Vol. 43 Issue (2): 200-203
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
收稿日期：2013-10-31
基金项目：中国石油化工集团公司江汉油田分公司项目“含油污泥与煤混配室内研究”（Z106002）
作者简介：刘磊(1990-),男,长江大学研究生在读,从事油气田应用化学方面的研究。E-mail:liulei2000@163.com。.
摘要：为了解决江汉油田含油污泥的处理问题，在对含油污泥进行组分分析的基础上，对含油污泥掺煤焚烧的最佳掺煤量、腐蚀性、燃烧热值及气体成分进行了测试。研究表明，江汉油田含油污泥具有高含水、高含盐、低含油的特点。含油污泥在掺煤质量分数为60%时效果最佳。含油污泥燃烧热值低、腐蚀速率高、焚烧气体SO2严重超标、蒸馏水吸收液的pH值较低，容易造成设备穿孔、局部酸雨等现象。因此，江汉油田含油污泥因高含水、高含盐、高腐蚀、低含油、低燃烧热值以及江汉地区多雨水、空气湿润等原因，不宜采用焚烧处理技术。
关键词：含油污泥    掺煤焚烧    燃烧热值    腐蚀    
Research on oily sludge incineration technology in Jianghan oilfield
Liu Lei , Luo Yue , Liu Qingyun , Zhang Qingwen , Liu Pianpian , Li Fan     
College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434023, Hubei, China
Abstract: In order to solve the problem of oily sludge treatment of Jianghan oilfield, this article evaluated the best ginseng of coal, corrosion resistance, heat of combustion and gas composition, based on the components analysis of oily sludge. The results indicated that Jianghan oilfield oily sludge has the characteristics of high water content, high salt content and low oil content. The oily sludge works best when the content of coal is 60%. Oily sludge burning showed low calorific value, high corrosion rate, burning gas SO2 exceeding badly, low pH of distilled water absorption liquid, easy to cause perforation equipment and acid rain. Therefore, it is unfavorable to use incineration technology for Jianghan oilfield oily sludge because of high water content, high salt content, high corrosion, low oil content, low combustion heat value, and the rain, moist air of Jianghan district and so on.
Key Words: oily sludge    coal burning    burning hot    corrosion    

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10×104 mg/L以上，为CaCl2水型；广华站和王一站水样总矿化度高达22×104 mg/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，pH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pH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pH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。

由表 7可知，污泥直接进行焚烧后，炉渣中Cl-、HCO3-、SO42-含量较高；掺煤焚烧后，炉渣中Cl-、HCO3-、SO42-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。

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

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10×104 mg/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10×104 mg/L以上，其中王一站水样矿化度高达23×104 mg/L。王一站对A3碳钢的腐蚀速率达到了25.68mm/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pH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。

参考文献
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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.
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Zhou Lingsheng, Jiang Xiumin, Liu Jianguo. Characteristics of oily sludge combustion in circulating fluidized beds[J]. Journal of Hazardous 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. DOI:10.3321/j.issn:1000-0976.2005.05.014
[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. DOI:10.3969/j.issn.1006-5539.2012.02.012
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