高中顯(勝利石油管理局有限公司新能源開發(fā)中心,山東 東營 257000)
油田認(rèn)真踐行綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念,全面實(shí)施綠色企業(yè)行動計(jì)劃,持續(xù)提升清潔生產(chǎn)水平。2013 年以來,大力發(fā)展污水余熱供暖、余熱代油代氣項(xiàng)目,累計(jì)實(shí)施各類余熱開發(fā)項(xiàng)目18個,取得了非常好的節(jié)能減排示范效應(yīng)。
通過現(xiàn)場調(diào)研,余熱開發(fā)主要采用換熱取熱的方式,結(jié)合站場實(shí)際,使用板式換熱器、管殼式換熱器進(jìn)行換熱提溫,目前油田再用換熱器約150臺∕套左右,型號一般為鈦板或316L。油田污水礦化度高,含油、懸浮、細(xì)菌等均會導(dǎo)致油田污水在換熱器的結(jié)垢堵塞,降低換熱效率,增加項(xiàng)目運(yùn)行成本。油田采出水一般產(chǎn)生的垢主要為軟垢和生物垢,附著在換熱器壁上,清洗難度大。油田實(shí)施的項(xiàng)目設(shè)計(jì)有反沖洗功能,每1-2個月時間通過反沖洗延長換熱器拆洗周期。因此,調(diào)研18個場站情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:余熱供暖項(xiàng)目換熱器清垢周期每年一次,一般在供暖季結(jié)束時實(shí)施;余熱代油代氣項(xiàng)目一般每月反沖洗一次,結(jié)合進(jìn)出水壓力情況,每半年左右拆除清洗一次。
東營市全市共有地?zé)峋?61口,地?zé)崴饕糜诠┡?,少?shù)用于理療、溫水養(yǎng)殖。年均地?zé)崴傞_采量約為2000 萬立方米。東營地區(qū)地?zé)嶂饕_發(fā)層位為館下段和東營組,取水段埋深 1000-3000 米,地?zé)崴V化度較高,一般1.5-2g∕l;出水溫度高,一般50-90 攝氏度;取水量大,一般80-100 方∕小時。在地?zé)犴?xiàng)目供暖過程中受地?zé)崴驕囟?、壓力、PH 值等的變化影響,容易在地?zé)嵯到y(tǒng)中結(jié)垢,堵塞板換、管道、熱儲層,降低換熱效率,增加回灌壓力,嚴(yán)重影響地?zé)犴?xiàng)目的高質(zhì)量運(yùn)行。
經(jīng)過前期調(diào)研走訪,目前東營市地?zé)峁┡讨饕泻@S、明慧地?zé)?、明合地?zé)岬葞准夜峁荆谶\(yùn)行地?zé)峋?00口,建有供熱站點(diǎn)100 余個,目前正運(yùn)行的板式換熱器300 余臺。東營地區(qū)地?zé)崴V化度高,在地?zé)衢_發(fā)過程中換熱器結(jié)垢現(xiàn)象極為普遍,尤其部分區(qū)域地?zé)岵沙鏊V化度高達(dá)3g∕l以上,換熱器結(jié)垢現(xiàn)象更為明顯。
由于采暖季期間地?zé)崴髁看?、流速快,主要以硬垢、化學(xué)反映垢、腐蝕污垢為主,有少量的微生物垢,一般表現(xiàn)為污垢呈現(xiàn)“巧克力”形態(tài),晾曬一段時間后變?yōu)榧?xì)小顆粒。通過調(diào)研,東營地?zé)峁┡芷谒膫€月,地?zé)衢_發(fā)利用項(xiàng)目的常規(guī)換熱器清洗周期為1 次∕采暖季,高礦化度的區(qū)域達(dá)到3-4 次∕采暖季,換熱器的頻繁清洗給地?zé)峁┡淘黾恿溯^高的運(yùn)行成本,同時對設(shè)備存在不同程度的損壞,導(dǎo)致開發(fā)運(yùn)行成本繼續(xù)增高。
東營市集中供熱面積達(dá)到5800萬平方米,城市主要以熱電聯(lián)供和區(qū)域鍋爐房供暖方式為主。主城區(qū)一般采取三級換熱方式供暖,換熱器應(yīng)用非常普遍,型號主要為316L型板式換熱器。經(jīng)過調(diào)研,東營地區(qū)集中供暖使用的換熱器清洗周期為1次∕采暖季,主要采取人工機(jī)械清洗的方式進(jìn)行拆除清洗。
換熱器清洗行業(yè)按照清洗原理分為三種方式:人工機(jī)械清洗、化學(xué)清洗和低頻波導(dǎo)除垢技術(shù)方法。按照設(shè)備是否運(yùn)行分為在線清洗和非在線清洗。由于目前沒有高效的清洗方式,目前東營地區(qū)一般采用人工機(jī)械清洗的方式,為非在線清洗。但長期以來傳統(tǒng)的清洗工藝及處理方法:如機(jī)械方法(刮、刷)、高壓水、化學(xué)清洗(酸洗)、阻垢等等,在不能有效解決問題的同時容易對設(shè)備本身以及人體、環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。
人工機(jī)械清洗一般需要拆開換熱器,由人工采用強(qiáng)力清洗法或者軟機(jī)械清洗法清洗。強(qiáng)力清洗法,如噴水清洗、噴汽清洗、噴砂清洗、刮刀或鉆頭除垢等;軟機(jī)械清洗,使用如鋼絲刷清洗和膠球清洗等(見下圖)。
東營地某換熱器機(jī)械除垢現(xiàn)場照片
機(jī)械除垢方式運(yùn)行簡單,粗放,需要較高的人工成本,對換熱器壓片及換熱片機(jī)械損壞較為嚴(yán)重,影響換熱器的運(yùn)行壽命周期。
東營地區(qū)地?zé)崴}量大,一般以碳酸鈣垢為主,夾少量其他物質(zhì)的垢,因此市場一般采用酸性清洗劑,由于目前安全環(huán)保形勢嚴(yán)峻,換熱器除垢廠家一般采取無機(jī)酸進(jìn)行清洗。
清洗方式分為兩種,一種是拆除換熱片后將換熱片放置入配有無機(jī)酸性溶劑的容器中,浸泡一段時間后用清水清洗;另一種方式是利用反沖洗設(shè)備將無機(jī)酸性溶劑注入換熱器中,反映一段時間后進(jìn)行反沖洗,排出廢液。
利用酸性溶液進(jìn)行換熱器清洗,一是對操作人員產(chǎn)生影響,稍有不慎容易受到傷害;二是酸性試劑對換熱器產(chǎn)生腐蝕和晶間腐蝕破裂,降低換熱器壽命;三是廢液容易污染環(huán)境,產(chǎn)生安全環(huán)保隱患。
低頻波導(dǎo)節(jié)能清潔技術(shù)基本原理是改變導(dǎo)致管垢形成的物理分子結(jié)構(gòu),運(yùn)用磁力復(fù)合波紋來改變周圍環(huán)境條件以粉碎電離子間的鍵,令它們合成穩(wěn)定的非管垢物質(zhì)。該項(xiàng)技術(shù)核心是一個調(diào)制低頻信號發(fā)生器和波導(dǎo)體系,采用獨(dú)特的集成電路和信號處理技術(shù),產(chǎn)生一種復(fù)雜頻率的低頻調(diào)制信號(3-12KHZ),將該調(diào)制信號加在作為波導(dǎo)系統(tǒng)的被清洗物件的管道上,在管道內(nèi)部產(chǎn)生一個分子力動態(tài)干擾場(ADDMF 信號場),作用于管道中的流體和溶于其中的溶鹽分子,產(chǎn)生一種核化效應(yīng)處理流體,使流體中成垢物質(zhì)在波導(dǎo)作用下,其物理形態(tài)和化學(xué)性能發(fā)生一系列變化,使之分散、粉碎、松散、松脫而不易附著管壁形成積垢。
2018 年在東營新邦明匯地?zé)嵴粳F(xiàn)場板式換熱器JT80-15-10 設(shè)備上安裝OP-1-8 型低頻波導(dǎo)除垢儀經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn),取得了較好的應(yīng)用效果,計(jì)算清洗后換熱效率達(dá)到98%以上。
該項(xiàng)技術(shù)具有以下優(yōu)勢:除垢防垢同步;低功耗,運(yùn)行費(fèi)用低;安全可靠;自動化程度高;清潔環(huán)保:除垢、防垢全過程中不需要使用任何化學(xué)藥劑,無腐蝕、無干擾、無污染,無輻射,對環(huán)境無污染,對操作人員及換熱設(shè)備無損害;可以在線清洗,不影響設(shè)備運(yùn)行。
(1)換熱器結(jié)垢會導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低,運(yùn)行成本加大,采用合理的除垢方式有利于提高地?zé)衢_發(fā)效率和效益[4];
(2)目前東營地區(qū)地?zé)衢_發(fā)換熱器除垢方式主要有三種,綜合考慮除垢方式對換熱器設(shè)備、操作人員、環(huán)境影響等因素,建議采用低頻波導(dǎo)除垢技術(shù),除垢防垢一體化,實(shí)現(xiàn)長效在線防垢,提高換熱效率,改善傳熱設(shè)備使用條件,降低運(yùn)行成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
(3)現(xiàn)在東營地區(qū)換熱器除垢方式相對粗放,大多沒有開展換熱器污垢檢測分析,對垢樣成分及結(jié)構(gòu)機(jī)理缺乏系統(tǒng)的研究,結(jié)垢對換熱器換熱效率的降低情況也缺乏科學(xué)系統(tǒng)的分析,制約了換熱器清洗的質(zhì)量。