專利名稱：利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井污水的處理裝置及方法，更具體的說(shuō)是一種利用柴油機(jī)尾氣
減量化處理鉆井污水的裝置及其處理方法。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)組是鉆井作業(yè)不可缺少的動(dòng)力源，井場(chǎng)常規(guī)配置大于1000kVA機(jī)組四臺(tái)，
每班正常工作兩臺(tái)。每臺(tái)柴油機(jī)組煙氣排放量15480mVh，出口溫度540度。目前，常規(guī)內(nèi)
燃機(jī)的熱效率一般為20 %至40 % (汽油機(jī)為20 %至30 % ，柴油機(jī)為30 %至40 % )。燃料燃
燒的大部分熱量通過(guò)尾氣、導(dǎo)熱介質(zhì)和機(jī)體的熱輻射，以余熱的形式散失在大氣中。這不僅
造成能源的浪費(fèi)，而且成為內(nèi)燃機(jī)污染環(huán)境的重要原因。隨著我國(guó)石油工業(yè)的迅速發(fā)展，其
對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起到一定的推動(dòng)的作用，但在石油及天然氣勘探開發(fā)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的氣、
固、液態(tài)的廢棄物，形成對(duì)環(huán)境的潛在污染源，廢棄鉆井污水是油氣田勘探開發(fā)過(guò)程中主要
的污染源之一，鉆井污水中一般含有金屬鹽、有機(jī)聚合物，油類等，將這些污水排放到城市
下水道、農(nóng)田、河塘或海洋將會(huì)對(duì)土地和水源造成極大的污染，因此，合理的處理鉆井污水
是減少石油鉆井勘探開發(fā)對(duì)環(huán)境污染的重要問(wèn)題之一。對(duì)于鉆井污水的處理國(guó)外研究的較
早，其中處理的方法也多種多樣，常用的方法有直接排放注入安全地層或井眼的環(huán)形空間、
回填處理、固化處理以及機(jī)械分離等，鉆井現(xiàn)場(chǎng)多采用一級(jí)混凝土處理鉆井污水，但是由于
鉆井污水的復(fù)雜性和多變性，其處理效果不理想，同時(shí)由于鉆井作業(yè)過(guò)程的特殊性，深度污
水處理工藝在設(shè)備、可操作性商往往也難于實(shí)施，鉆井場(chǎng)多將鉆井污水囤積在占地面積較
大的廢氣站井液池中，污水一旦泄漏或滲漏，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，鉆井污水的處
理抑制都是各油氣田施工單位所關(guān)心的問(wèn)題。 針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外都做了相應(yīng)的措施，尤其是美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家隊(duì)鉆井污水 做了較為詳細(xì)的研究，其主要的方法可歸納為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法等，其中以物理 法、化學(xué)法的處理效果較為優(yōu)秀，但是如何篩選、研制合適的混凝劑、絮凝劑以及處理工藝 在設(shè)備、可操作性上等都存在較多問(wèn)題，因而限制了其在鉆井勘探中的廣泛應(yīng)用。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)多家石油勘探單位也對(duì)鉆井的污水作了研究，考慮采用一些低 成本，高效果的措施處理鉆井污水，以減少對(duì)鉆井勘探周圍環(huán)境的污染，如中國(guó)專利 200710049484. 9中公開的一種利用柴油機(jī)尾氣處理鉆井廢液的方法，其采用柴油尾氣作為 鉆井污水蒸發(fā)熱源，通過(guò)柴油機(jī)尾氣在干燥塔中對(duì)流而達(dá)到對(duì)鉆井污水蒸發(fā)濃縮的目的， 但是由于其蒸發(fā)方式無(wú)法將從鉆井污水中蒸發(fā)出的水蒸氣回收，并且對(duì)柴油機(jī)尾氣的利用 率低，因此該方法不能滿足實(shí)際鉆井勘探場(chǎng)所中對(duì)鉆井污水的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述不足，提供一種可從鉆井污水中回收凈水的一種利用
柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置及其處理方法。 為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
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本發(fā)明一方面提供了一種利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置，包括旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)器，所述的裝置還包括換熱消聲器、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽、高溫循環(huán)泵、冷凝器與濃縮池，其中 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上設(shè)置有污水入口 、濃縮產(chǎn)物出口 、水蒸氣出口和循環(huán)連接管道，通過(guò)循環(huán)連接 管道依次將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的上方、換熱消聲器、高溫循環(huán)泵、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的下 方連通，導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽中儲(chǔ)存有導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)在高溫循環(huán)泵作用下在循環(huán)連接管道 中流動(dòng)，濃縮池設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器底部并與濃縮產(chǎn)物出口相連通，冷凝器設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 器的頂部并與水蒸氣出口相連通，且旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的頂部的上方設(shè)置有凈水回收管；換熱消 聲器同時(shí)與柴油機(jī)的排氣管相連通。 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的循環(huán)連接管道與旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的上方、換熱消聲器、
高溫循環(huán)泵、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的下方之間為法蘭連接。
更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在負(fù)壓狀態(tài)下工作。
再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的負(fù)壓絕對(duì)壓力小于90Kpa。 本發(fā)明另一方面提供了一種利用柴油機(jī)尾氣處理鉆井污水的裝置的使用方法，將 柴油機(jī)的300至600度的尾氣引入換熱消聲器中換熱，在換熱過(guò)程中柴油機(jī)尾氣將熱量傳 遞給流經(jīng)換熱消聲器的導(dǎo)熱介質(zhì)；然后用將導(dǎo)熱介質(zhì)引入并流經(jīng)蒸發(fā)器，多余的導(dǎo)熱介質(zhì) 用貯油罐存儲(chǔ)；同時(shí)鉆井污水進(jìn)入蒸發(fā)器中后，利用導(dǎo)熱介質(zhì)所吸收的熱量對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā) 濃縮；鉆井污水在蒸發(fā)器中蒸發(fā)所產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)冷凝后，以蒸餾水形式回收；將濃縮后 的鉆井污水由蒸發(fā)器排入濃縮池，控制蒸發(fā)器中污水的蒸發(fā)量對(duì)濃縮產(chǎn)物的粘稠度進(jìn)行控 制，最后得到濃縮后的鉆井污水。 再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的鉆井污水以蒸餾水回收與蒸發(fā)濃縮鉆井污水的步 驟是在絕對(duì)壓力小于90Kpa下進(jìn)行的。 更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的導(dǎo)熱介質(zhì)在循環(huán)連接管道中流動(dòng)。
再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的控制蒸發(fā)器中污水的蒸發(fā)量是調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)在循
環(huán)連接管道中流動(dòng)的速度。
再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的導(dǎo)熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油。 再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的水蒸氣冷凝是在蒸發(fā)器頂部安裝冷凝器冷凝，蒸 發(fā)器是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是機(jī)組及方法是通過(guò)鉆井柴油機(jī)的尾氣作 為熱源，不需要再額外供應(yīng)燃料，合理的利用了柴油機(jī)尾氣，成本較低，同時(shí)通過(guò)機(jī)組可將 從鉆井污水中蒸發(fā)出的水蒸氣以蒸餾水的形式回收作額外之用，將將量化濃縮處理后的鉆 井污水運(yùn)走，減少其對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的污染，其處理工藝流程簡(jiǎn)單，可對(duì)鉆井污水進(jìn)行減量化 處理并回收蒸餾水，且合理的對(duì)鉆井柴油機(jī)的尾氣進(jìn)行廢物利用，利用較徹底，使用旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)器，效率高，機(jī)組結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，適用于各種鉆井勘探的場(chǎng)所使用，應(yīng)用范圍廣。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
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實(shí)施例1 如圖1所示，本發(fā)明的一種利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置，采用旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1與連接管道、熱消聲器3、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽4、高溫循環(huán)泵5、冷凝器6與濃縮池2所 組成，其中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1上設(shè)置有污水入口 11、濃縮產(chǎn)物出口、水蒸氣出口和循環(huán)連接管道 12，將循環(huán)連接管道12通過(guò)法蘭連接固定連通旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1側(cè)面的上方與下方，并經(jīng)過(guò)換 熱消聲器3與連通導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽4，再在通過(guò)法蘭連接固定連通旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1與導(dǎo)熱介質(zhì)貯 槽4之間的循環(huán)連接管道12上設(shè)置安裝一個(gè)高溫循環(huán)泵5，因此循環(huán)連接管道12通過(guò)法蘭 連接固固定依次連通旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1上方、換熱消聲器3、高溫循環(huán)泵5、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽4與旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1下方，形成一個(gè)可供導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)的通道，同時(shí)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1在絕對(duì)壓力90Kpa 的負(fù)壓狀態(tài)下工作，導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽4中儲(chǔ)存有導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)在高溫循環(huán)泵5作用下在 循環(huán)連接管道12中流動(dòng)，其中導(dǎo)熱介質(zhì)優(yōu)先采用導(dǎo)熱油，濃縮池2設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1底 部并與濃縮產(chǎn)物出口相連通，冷凝器6設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1的頂部并與水蒸氣出口相連通， 再在冷凝器6的上方設(shè)置有凈水回收管61供液化后的凈水流出以作他用。
本發(fā)明的用實(shí)施例1中所述的利利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的 處理方法，可按照如下步驟操作 (1)首先將柴油機(jī)所排出的300至600度的尾氣引入，換熱消聲器3中換熱，其中 柴油機(jī)的尾氣溫度取優(yōu)選550度，在換熱過(guò)程中將熱量傳遞給在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1上的循環(huán)管 道12中流經(jīng)換熱消聲器3的導(dǎo)熱介質(zhì)，其中導(dǎo)熱介質(zhì)優(yōu)先采用導(dǎo)熱油；
(2)進(jìn)一步的，用高溫循環(huán)泵5將導(dǎo)熱介質(zhì)引入并流經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1中，多余的導(dǎo) 熱介質(zhì)采用循環(huán)管道12通過(guò)的導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽4存儲(chǔ)； (3)更一步的，將鉆井污水引入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1中利用循環(huán)管道12中的導(dǎo)熱油在絕 對(duì)壓力為90Kpa的壓力下對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，鉆井污水在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器1中蒸發(fā)所產(chǎn)生的水 蒸氣用冷凝器6冷凝，并且以蒸餾水形式回收； (4)再進(jìn)一步的，將濃縮后的鉆井污水由旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器底部1的濃縮產(chǎn)物出口排入
濃縮池2，將減量化處理后的濃縮產(chǎn)物運(yùn)送至廢水貯存地，通過(guò)高溫循環(huán)泵5調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油在
循環(huán)連接管道12中流動(dòng)的速度，可對(duì)濃縮產(chǎn)物的粘稠度進(jìn)行控制。 下面通過(guò)理論計(jì)算來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明柴油機(jī)尾氣對(duì)處理鉆井污水的高效性 首先對(duì)加熱導(dǎo)熱油熱量計(jì)算 以1100kw的機(jī)組為例，根據(jù)計(jì)算將1000升導(dǎo)熱油從15t:加熱到16(TC設(shè)定1小
時(shí)，熱耗量?jī)H需402MJ(相當(dāng)于9. 4kg柴油的發(fā)熱量)。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的加熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于
初始加熱量的計(jì)算值，僅為計(jì)算值的1/3-1/2。 若選擇稱蒸發(fā)量為1200kg/h的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器， 日蒸發(fā)量則為1200kg/hX 24h = 28800kg/d = 28. 8t/d 以三菱DLS1000型柴油機(jī)為例標(biāo)況下空氣體積=98mVminX273. 15/300 = 89m3/min = 5340m3/h ; 空氣質(zhì)量流量=5340M3/minX 1. 429kg/M3 = 7630. 86kg/h ;燃燒后的廢氣質(zhì)量流量=7630. 86kg/hX (1+13. 72)/13. 72 = 8187. 05kg/h。 以上為額定功率時(shí)的進(jìn)氣量，連續(xù)使用時(shí)負(fù)載率約為60%，連續(xù)使用時(shí)的廢氣質(zhì)
量流量=8187. 05kg/hX0. 6 = 4912. 23kg/h。
空氣定壓熱容Cp = 1. 005kJ/ (kg K) 單臺(tái)柴油機(jī)可利用的廢熱為約為1975MJ/小時(shí) 柴油機(jī)組廢熱量大于蒸發(fā)所需熱量，蒸發(fā)設(shè)備有足夠的熱量來(lái)源。 以上以llOOKw柴油機(jī)為例，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可跟據(jù)柴油機(jī)功率調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。 終上所述，減量化處理效率為鉆井污水總量的80%以上，效率高，且成本較低。
權(quán)利要求
一種利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置，包括旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)，其特征在于所述的裝置還包括換熱消聲器(3)、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽(4)、高溫循環(huán)泵(5)、冷凝器(6)與濃縮池(2)，其中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)上設(shè)置有污水入口(11)、濃縮產(chǎn)物出口、水蒸氣出口和循環(huán)連接管道(12)，通過(guò)循環(huán)連接管道(12)依次將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的上方、換熱消聲器(3)、高溫循環(huán)泵(5)、導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽(4)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的下方連通，導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽(4)中儲(chǔ)存有導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)在高溫循環(huán)泵(5)作用下在循環(huán)連接管道(12)中流動(dòng)，濃縮池(2)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)底部并與濃縮產(chǎn)物出口相連通，冷凝器(6)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的頂部并與水蒸氣出口相連通，且旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的頂部的上方設(shè)置有凈水回收管(61)；換熱消聲器(3)同時(shí)與柴油機(jī)的排氣管相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置，其特征在于 所述的循環(huán)連接管道(12)與旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的上方、換熱消聲器(3)、高溫循環(huán)泵(5)、導(dǎo) 熱介質(zhì)貯槽(4)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)的下方之間為法蘭連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置，其特征在于 所述的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(1)在負(fù)壓狀態(tài)下工作。
4. 一種利用權(quán)利要求1所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方 法，其特征在于將柴油機(jī)300至600度的尾氣引入換熱消聲器(3)中換熱，在換熱過(guò)程中 柴油機(jī)尾氣將熱量傳遞給流經(jīng)換熱消聲器(3)的導(dǎo)熱介質(zhì)；然后用將導(dǎo)熱介質(zhì)引入并流經(jīng) 蒸發(fā)器，多余的導(dǎo)熱介質(zhì)用導(dǎo)熱介質(zhì)貯槽存儲(chǔ)；同時(shí)鉆井污水進(jìn)入蒸發(fā)器中后，利用導(dǎo)熱介 質(zhì)所吸收的熱量對(duì)其進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；鉆井污水在蒸發(fā)器中蒸發(fā)所產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)冷凝后， 以蒸餾水形式回收；將濃縮后的產(chǎn)物由蒸發(fā)器排入濃縮池，控制蒸發(fā)器中污水的蒸發(fā)量對(duì) 濃縮產(chǎn)物的粘稠度進(jìn)行控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法，其 特征在于所述的鉆井污水以蒸餾水回收與蒸發(fā)濃縮鉆井污水在蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮均是 在負(fù)壓下進(jìn)行的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法， 其特征在于所述的鉆井污水以蒸餾水回收的步驟是在絕對(duì)壓力小于90Kpa的壓力下進(jìn)行 的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法，其 特征在于所述的導(dǎo)熱介質(zhì)在循環(huán)連接管道中流動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法，其特征在于所述的控制蒸發(fā)器中污水的蒸發(fā)量是通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)在循環(huán)連接管道中流動(dòng)的速度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法，其特征在于所述的導(dǎo)熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置的處理方法，其特征在于所述的水蒸氣冷凝是在蒸發(fā)器頂部安裝冷凝器冷凝，蒸發(fā)器是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用柴油機(jī)尾氣減量化處理鉆井污水的裝置及其處理方法，屬石油鉆井污水的處理裝置及方法，包括換熱消聲器(3)與換熱消聲器(3)，機(jī)組及方法是通過(guò)鉆井柴油機(jī)的尾氣作為熱源，不需要再額外供應(yīng)燃料，合理的利用了柴油機(jī)尾氣，成本較低，同時(shí)通過(guò)機(jī)組可將從鉆井污水中蒸發(fā)出的水蒸氣以蒸餾水的形式回收作額外之用，將將量化濃縮處理后的鉆井污水運(yùn)走，減少其對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的污染，其處理工藝流程簡(jiǎn)單，對(duì)鉆井污水進(jìn)行減量化處理并回收蒸餾水，且合理的對(duì)鉆井柴油機(jī)的尾氣進(jìn)行廢物利用，利用較徹底，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，效率高，機(jī)組結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，適用于各種鉆井勘探的場(chǎng)所使用，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)C02F11/18GK101774747SQ20101011816
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者楊光耀, 梁元仲 申請(qǐng)人:成都金池塘科技有限公司