江汉油田含油污泥焚烧处理技术研究

２００

石油与天然气化工　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＯＦＯＩＬ　＆ＧＡＳ　　　　　　　　　　　　　　２０１４　　　　

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）

在对含油污泥进行组分分析的基础上，对含　　摘　要　为了解决江汉油田含油污泥的处理问题，

腐蚀性、燃烧热值及气体成分进行了测试。研究表明，江汉油田含油污泥掺煤焚烧的最佳掺煤量、

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Ｓ蒸馏水吸收液的ｐ容易造成设备ＯＨ值较低，２严重超标、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

：／中图分类号：．ｉｓｓｎ．１００７Ｘ７４　　文献标志码：Ａ　　ＤＯＩ１０．３９６９３４２６．２０１４．０２．０２０－ｊ

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｉｌｓｌｕｄｅｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｉｎＪｉａｎｈａｎｏｉｌｆｉｅｌｄ　　　　　　ｙｇｇｙｇ　　

，，，ＬｉｕＬｅｉＬｕｏＹｕｅＬｉｕｉｎｕｎ，Ｚｈａｎｉｎｗｅｎ，ＬｉｕＰｉａｎｉａｎＬｉＦａｎ　　　　　ＱｇｙｇＱｇｐ　

（ＣｏｌｌｅｅｏＣｈｅｍｉｓｔｒａｎｄ　ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＹａｎｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔ　　　ｇｆ　ｙｇｇ，ｇｙ，　

，Ｊｉｎｚｈｏｕ４３４０２３，ＨｕｂｅｉＣｈｉｎａ）ｇ

：，ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｏｆｏｉｌｓｌｕｄｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＪｉａｎｈａｎｏｉｌｆｉｅｌｄｔｈｉｓａｒｔｉｒｏｂｌｅｍ　　　　　　　　　　　　－ｙｇｇｐ　

，，ｃｌｅｅｖａｌｕａｔｅｄｔｈｅｂｅｓｔｉｎｓｅｎｏｆｃｏａｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｈｅａｔｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄａｓｃｏｍｏｓｉ　　　　　　　　　　　－ｇｇｇｐ　

ｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｏｎｅｎｔｓａｎａｌｓｉｓｏｆｏｉｌｓｌｕｄｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＪｉａｎｈａｎｏｉｌｆｉｅｌｄ　　　　　　　　　　　ｐｙｙｇｇ　，ｓｌｕｄｅｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｈｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｈｉｈｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｌｏｗｏｉｌｃｏｎｔｅｎｔ．ｏｉｌ　　　　　　　　　　　　　ｇｇｇｙ　Ｔｈｅｏｉｌｓｌｕｄｅｗｏｒｋｓｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃｏａｌｉｓ６０％．Ｏｉｌｓｌｕｄｅｂｕｒｎｉｎｓｈｏｗｅｄｌｏｗｃａｌ　　　　　　　　　　　　　－ｙｇｙｇｇ　　　

，，，ｏｒｉｆｉｃｖａｌｕｅｈｉｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｂｕｒｎｉｎＳＯｘｃｅｅｄｉｎｂａｄｌｌｏｗｏｆｄｉｓｔｉｌｌｅｄｗａｔｅｒａｂａｓＨ　　　　　　　　　－ｇｇｇｙｇｐ２ｅ　　，，ｓｏｒｔｉｏｎｌｉｕｉｄｅａｓｔｏｃａｕｓｅｅｒｆｏｒａｔｉｏｎｅｕｉｍｅｎｔａｎｄａｃｉｄｒａｉｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｔｉｓｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｔｏ　　　　　　　　　　ｐｑｙｐｑｐ　

，ｕｓｅｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒＪｉａｎｈａｎｏｉｌｆｉｅｌｄｏｉｌｓｌｕｄｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｈｉｈｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｈｉｈ　　　　　　　　　　ｇｙｇｙｇｇｇ　　，，，，，ｍｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｈｉｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｌｏｗｏｉｌｃｏｎｔｅｎｔｌｏｗｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｈｅａｔｖａｌｕｅａｎｄｔｈｅｒａｉｎｏｉｓｔａｉｒ　　　　　　　　　　ｇＪｉａｎｈａｎｄｉｓｔｒｉｃｔａｎｄｓｏｏｎ．ｏｆ　　　　　ｇ

：，，，Ｋｅｗｏｒｄｓｏｉｌｓｌｕｄｅｃｏａｌｂｕｒｎｉｎｂｕｒｎｉｎｈｏｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｙｇｇｇｙ　　　储运及炼制过程中产生　　含油污泥是油田开发、

１］

。含油污泥一般由水包油、的废弃物［油包水乳液

悬浮乳状液胶态体系，含油污泥的处理和再生利用

２］

。是油田化学研究中的难题之一［

是一种极其稳定的以及悬浮固体泥砂等杂质组成，

目前，我国含油污泥处理技术主要有化学调理－

（）。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＊　　基金项目：

，：作者简介：刘磊（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－ｍ１９９０－）ａｉｌｌｉｕｌｅｉ２０００＠１６３．ｃｏｍ。

，通讯作者：罗跃（男，教授，博士生导师，从事油田化学方面的科研１９５８－）１９８２年西南石油大学应用化学专业毕业，（。Ｅ湖北省荆州市南环路１号长江大学（东校区）化学与环境工程学院。电话：及教学工作。地址：４３４０２３）０７１６８０６０８１５－－

：ｍａｉｌＬｕｅ１９５８＠１６３．ｃｏｍｙ

３卷　第２期　　　　　　　　刘磊等　江汉油田含油污泥焚烧处理技术研究　第４

２０１

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。

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ＧＢ１３２７１－　《锅炉大气污染物排放标准》的规定进行焚烧，２００１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。

１　实验部分

１．１　实验药品及仪器１．１．１　药品

，石油醚（沸程６分析纯，天津市福晨０～９０℃）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；北京恒奥德仪器仪表有限公司；Ａ３钢片，

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

上海精密仪器仪表有限７２２Ｓ可见分光光度计（；公司）

；煤焚烧炉（石家庄市双星锅炉厂）

东莞市鑫磊检测仪ＨＲ１５Ｂ型氧弹式量热计（－。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Ｓ水ＹＴ５５２３－２００６《　和废水监测分析方法》的规定进行分析；含油量分析／《碎屑岩油藏注水水质推荐指参照ＳＹＴ５３２－１９９４　标及分析方法》的规定进行分析。

腐蚀性、燃烧热值评价１．２．２　含油污泥掺煤焚烧、

对含油污泥进行脱水处理，将处理后的产物掺

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

Ｔａｂｌｅ１　Ｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｏｆｏｉｌｓｌｕｄｅ　　　ｐｙｇ　

取样点广华站沉降罐广华站污泥池王一站污泥池马３６站沉降罐马５０站沉降罐

／ｗ（／ｗ（／油）水）泥沙）ｗ（

％％％２５．１２　４．５２　１．０６　０．３８　１．３３　

６１．７２　７９．５２　９３．６０　９６．７５　７６．８６　

１２．５３　１７．１９　４．７３　２．７５２１．８９

／ＳＲＢ

（个·ｍＬ－１）

２５０２５０６００００≥１　０００≥１　

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２其他站点的均低于５％。各站点５．１２％，水的质量分数均在６而王一场站污泥池和０％以上，马３达９６站污泥池的更高，０％。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

Ｔａｂｌｅ２　Ｒｅｓｕｌｔｏｆｗａｔｅｒａｎａｌｓｉｓ　　　　ｙ

取样点广华站沉降罐王一站沉降罐马３６站沉降罐马５０站沉降罐

＋

Ｎａ＋Ｋ＋）ρ（

２＋

）Ｃａρ（

２＋

Ｍｇ）ρ（

－

ＨＣＯ３）ρ（

２－

ＳＯ４）ρ（

－

）Ｃｌρ（

（·Ｌ－１）ｍｇ

矿化度

８２１４１．４　　９１５６７．７　　３７４１２．５　　５６９５２．３　　

１４４０．５　　４１３．０　２０２９．０　　３５２０．９　　

３４９．３　６９．６　１６８．６　５２０．２　

５８０．１　５２３．３　５９．３　１０３．２　

４１７３．６　　８１１６．８　　１４３０．６　　１０３５．２　　

１３３０２６．３２１７１１．２　　２　１３５７７３．９３６４６４．３　　２　６０６５４．９　　９６３２５．６　　

１０１７５４．９　１５８４５７．４　

江汉油田各站点沉降罐水样矿化　　由表２可知，

４　

／度高，马３６站和马５０站矿化度在１０×１０ｍＬ以ｇ

上，为Ｃ广华站和王一站水样总矿化度高ａＣｌ２水型；

４　

／达２为Ｎ２×１０ｍＬ，ａＳＯｇ２４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

Ｔａｂｌｅ３　Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｏｆｏｉｌｓｌｕｄｅａｎｄｃｏａｌｂｕｒｎｉｎ　　　　　　　ｐｙｇｇ　／％掺煤）ｗ（

４０５０６０７０

燃烧情况燃烧较困难燃烧不充分燃烧彻底燃烧彻底

／％剩余掺煤）ｗ（

８０２０００

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

Ｔａｂｌｅ５　Ｒｅｓｕｌｔｏｆｏｉｌｓｌｕｄｅｂｕｒｎｉｎｈｏｔ　　　　ｙｇｇ　　取样点广华站污泥池王一站污泥池马３６站沉降罐马５０站沉降罐

理论燃烧热值／

－１

（·ｇ）Ｊ６８４８～７２４０　　　６０６６～６４１３　　　４５６２～４８２３　　　２２９９～２４３０　　　

实测燃烧热值／

－１

（·ｇ）Ｊ

６２０７　５７１０　４２３０　２８４０　

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６燃烧较彻底。考虑０％时，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实验结果见表４。价，

表４　含油污泥高温焚烧腐蚀性评价结果

Ｔａｂｌｅ４　Ｒｅｓｕｌｔｏｆｂｕｒｎｅｄｏｉｌｓｌｕｄｅａｔｈｉｈ　　　　　　ｙｇｇ　

ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｐ取样点广华污泥池广华沉降罐王一站污泥池马３６站沉降罐马５０站沉降罐

／％盐）ｗ（１１．５３　５．０９　２０．１２　６．５９　２．９７　

（腐蚀速率／ｍｍ·ａ）

－１

江汉油田含油污泥的热值较　　由表５可知，

低，如王一站污泥脱水处理后燃烧热值为５７１０　／，马５０站磁过滤器底部污泥燃烧热值仅２Ｊｇ／。污泥焚烧处理时热值不高。因此，需要８４０Ｊｇ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Ｓ以ＮＯ的ＯＮＯｘ（２、２计）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

Ｔａｂｌｅ６　Ｒｅｓｕｌｔｏｆｓｌｕｄｅｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎａｓｅｏｕｓｒｏｄｕｃｔ　　　　　　ｇｇｐ取样点广华站污泥池王一站污泥池马３６站沉降罐马５０站沉降罐

工业煤

／）／ｍ（ＳＯｍＨ值ＮＯｘｍｇ２）ｇ吸收液ｐ　ｍ（０．４６６８　　０．２１６０　　０．５３８５　　０．９１７４　　０．０９８７　　

０．０４９３　　０．０４２７　　０．０１１３　　０．００８９　　０．０１２６　　

５．５６．５５．３４．８６．８

９．０８６．７１２５．６８１３．９８２４．８８

由表６可知，油田含油污泥焚烧产生大量的其含量已达煤的２～１个别站点超标严ＳＯ０倍，２，焚烧气体蒸馏水吸收液的ｐ远重。此外，Ｈ值较低，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。炉灰）分析２．６　污泥焚烧固体产物（

取２０ｇ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Ａ对３碳钢的腐蚀速率达到了２５．６８ｍｍａ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，水Ｈ值、ｐ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。

表７　焚烧炉渣分析结果Ｔａｂｌｅ７　Ｒｅｓｕｌｔｏｆｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎｓｌａａｎａｌｓｉｓ　　　　ｇｙ　类型广华站污泥广华站污泥拌煤焚烧马３６站污泥马３６站污泥拌煤焚烧

王一站污泥王一站污泥拌煤焚烧

－２－－

／ｍ（／ｍ（／）／ｍ（焚烧后）ｍ（ＨＣＯＳＯＣｌ３）４）ｇｇｇｇ

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

（水）盐）１）王一站污泥中ｗ（９３．６０％、ｗ（油）为典型的高含水、高含盐、２０．１２％、ｗ（１．０６％，

４　

／低含油污泥；各站点水体矿化度均在１０×１０ｍＬｇ４　

／以上，其中王一站水样矿化度高达２３×１０ｍＬ。ｇ

５．３２５４　　７．４０８０　　３．７１８０　　５．０７４８　　４．９３３０　　７．８３００　　

１．６８０２　　０．４３９９　　１．０５１５　　０．３５４０　　２．５０００　　０．８０３８　　

０．０９７５　　０．０６７８　　０．０８５３　　０．０５４２　　０．０６７８　　０．０５３１　　

０．２６８５　０．２１８８　０．１５３７　０．１３５３　０．２２３３　０．１０１６　

／，王一站对Ａ３碳钢的腐蚀速率达到了２５．６８ｍｍａ／，其他站点最低腐蚀速率也高达８．对设备７１ｍｍａ造成严重腐蚀。

（）含油污泥含油量低，燃烧热值低，对含油污２

最佳掺煤量为６泥焚烧处理需要进行掺煤焚烧，０％（。掺煤焚烧后产生的Ｓ个ｗ）Ｏ０倍，～１２为煤的２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。含油污泥进行掺炉渣阴离子含量并无明显减少。煤焚烧，

（）江汉油田含油污泥因高含水、高含盐、低含３

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

［］马宝歧，吴安明．油田化学原理与技术［１Ｍ］．北京：石油工业出

版社，１９９５．

由表７可知，污泥直接进行焚烧后，炉渣中

－２－

含量较高；掺煤焚烧后，炉渣中Ｃｌ、ＨＣＯＳＯ３、４

－

－－２－

、含量并没有明显降低。由此可ＣｌＨＣＯＳＯ３、４

知，含油污泥进行掺煤焚烧，炉渣阴离子含量并无明显减少。

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，日处理量约焚烧处理核心装置投资在４为３０ｔ。污泥干化、００万元以上，热能回收利用及尾气净化系统等辅助装置投资在１加上征地、厂房、水、电等配００万元以上，整体投资远超１投资建设费用套设施，０００万元，　高。

江汉污泥含盐高，对焚烧设备腐蚀大。江汉油

４　

／许多油区田水体平均含盐在１０×１０ｍＬ以上，ｇ

［３］

［］，，２ＺｈｏｕＬｉｎｓｈｅｎＪｉａｎＸｉｕｍｉｎＬｉｕＪｉａｎｕｏ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ　　　ｇｇｇｇ　

［］ｏｉｌｓｌｕｄｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｓＪ．Ｊｏｕｒｎａｌ　　　　ｙｇｇ　　，（）：ｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ２００９，１７０１１７５１７９．　　－

［］刘玉丽．油田含油污泥焚烧处理技术与设备研究［］３Ｊ．石油与天

（）：然气化工，２００５，３４５４２６４２８．－

［］黄志宇，鲁红升，李建波，等．气井钻井废水深度处理实验研究４

［］（）：Ｊ．天然气工业，２００５，２５５４４４６．－

［］刘清云，张煜，龙永福，等．高含水老油田采出水处理技术研究５

［］（）：Ｊ．天然气与石油，２０１２，３０２３９４１．－

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２设计５．６８ｍｍａ计算，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７的污泥直接焚０％（ｗ）

］４５－

，水含量高，导致处理能耗高［加上污泥油含量烧，

檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶

；编辑：钟国利收稿日期：２０１３１０３１－－

低，燃烧热值低，综合能耗高，使得运行费用难以承