1、污水成分对锅炉的影响
为满足油田开发要求，在稠油注汽生产中引进过热蒸汽注汽锅炉 （75 t/h），这种锅炉在电厂中广泛使用，但在油田注汽开发生产上为首次使用。过热蒸汽注汽锅炉进水水质标准应执行《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 （GB/T12145—1999）》标准，根据稠联污水水质情况并与锅炉制造部门探讨研究后，确定了本次油田过热蒸汽注汽锅炉用水水质要求，影响锅炉运行效果的进水水质因素可以确定为水中的二氧化硅、各种金属离子 （铁、铜），溶解氧、硬度、油、p H 值等，以上污染物超标后会从腐蚀和结垢两方面影响锅炉正常运行。
2、锅炉受热面的结垢分析
带有杂质的给水在锅炉中受热时，水中的重碳酸盐类会分解，生成难溶的沉淀物。水中非碳酸盐类的溶解度是随温度升高而逐渐下降的，当达到饱和浓度后，这种盐类便沉淀析出。在水体中结晶形成悬浮的晶体颗粒，较松软，称为泥渣，可以通过锅炉排污清除；在壁面上结晶的将在金属表面上形成坚硬而致密的沉积物，称为水垢。一般将沉积在省煤器和蒸发受热面上的沉积物称为水垢，因蒸汽带盐而沉积在过热受热面上的沉积物称为盐垢。水垢按其化学成分可分为下列几种：（1） 钙、镁水垢。钙、镁水垢主要成分为钙、镁盐类，可分为下列4种：①碳酸盐水垢，最常见的水垢，主要成分是钙、镁的碳酸盐，这种水垢主要在水未沸腾处形成，如凝汽器、给水管道和非沸腾式省煤器中，但在炉水中强烈沸腾条件下会形成泥渣；②硫酸盐水垢，这种水垢坚硬致密，常沉积在温度高、蒸发率较大的受热面上，如水冷壁管和锅炉管束；③硅酸盐水垢，主要成分为硅酸钙、硅酸镁，化合物形态有Ca SO4、Ca SO4·2H2O，2Ca SO4·H2O等，这种水垢最硬，导热性差，通常在锅炉热负荷高的沸腾管 （如水冷壁管和沸腾炉埋管） 处形成；④混合水垢，是由钙和镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及铁铝氧化物组成，其性质随成分不同而差别较大。（2） 硅酸盐水垢。这种水垢主要成分是铝、铁的硅酸化合物。锅炉给水中的铝、铁化合物和硅酸主要来自补给水和凝汽器泄漏的冷却水。（3） 磷酸盐水垢。这种水垢发生在锅炉炉水采用磷酸盐处理且炉水中 PO4-3和铁含量较高时，一般在水冷壁管中生成，水垢呈白色，并且容易从管壁脱落。（4） 氧化铁垢。这种水垢主要成分为铁的氧化物。一般发生在大型锅炉中高热负荷区的水冷壁管壁上，其主要成因是给水和炉水中含铁量过高及高热负荷。（5） 铜垢。当热力系统中铜合金部件受腐蚀，铜的腐蚀物便随给水进入锅炉，形成铜垢。这种垢主要发生在热负荷高的水冷壁管上。
3、污水替代进水水源的现场试验
膜分离技术是脱盐领域最有应用前景的技术之一，但膜污染是限制这项技术在油田污水处理领域广泛应用的瓶颈。针对来水水质温度较高、二氧化硅较高及 COD 较高易导致膜污染等问题，油田选用抗污染能力强、高亲水性 （特制磺化聚砜）、大内径 （特制 1.5 mm）、高精度 （0.01 μm）的超滤膜，开展了75 t过热蒸汽注汽锅炉进水由净化含油污水替代清水水源的现场试验。为节省试验设备投资，降低试验设备的操作维护难度，本试验设备针对原水水质设计了超滤+单级反渗透的处理工艺，以验证超滤+单级反渗透的产水能否满足EDI 入水要求并保证系统的稳定运行，即可判断75 t锅炉进水水源换为污水后是否需要增加二级反渗透装置及其他预处理工艺。试验流程为：电解氧化或臭氧除COD→原水箱→原水泵→絮凝剂添加→氧化剂杀菌剂添加→超滤→超滤产水箱→阻垢剂添加装置→还原剂添加装置→反渗透高压泵→反渗透，加上反洗系统和清洗系统。设备处理量为1 m3/h。试验装置包括：①超滤膜，针对油田净化含油污水特制的 SVU1060—DH 超滤膜；②反渗透膜，海德能 PROC10；③加药装置，药剂主要为絮凝剂、10%次氯酸钠、阻垢剂亚什兰 MTSA3100、36％盐酸和烧碱。
4、药剂筛选试验
目前的除硅通常采用钙镁剂除硅、阴离子交换树脂除硅等方法，但都存在不利因素：钙镁剂除硅加药量大，污泥产生量大，且容易造成出水硬度升高；而阴离子交换树脂除硅成本高，再生困难。本次试验采用强化混凝除硅，具有不增加水的硬度，除硅效果好，成本较低等优点。试验中针对设备来水进行除硅试验，通过优化除硅剂加药量，合理降低除硅成本。（1） 除硅试验。配置除硅剂1 000 m L，浓度5 g/L；配盐酸 100 m L，浓度 1∶1；配置 PAM 1 000 m L，浓度 0.4 g/L；取原水 100 m L，调节 p H 到 7；分别加入除硅剂 25～500 mg/L，PAM1.5 m L，调 p H 到7，混合均匀。静止 30～60 min，取上清液，分析其中的硅含量。水中二氧化硅的含量分析方法按照国家标准《工业循环冷却水中二氧化硅含量的测定分光光度法 （GB/T 16633—1996）》 的规定进行。试验数据见表2（2） 除 COD 试验。筛选优化药剂种类和加药量，采用在原水中加入双氧水+聚铝，双氧水+硫化亚铁、除硅剂、高锰酸钾等不同加药种类和不同的加药浓度，测试COD含量，期间监测p H值变化情况，在最佳加药量范围再细化加药量，重复试验过程。（3） 除 COD 设备防腐及防止结垢的试验。除COD 的设备是一种被称为三维超导离子净水装置。它是采用特殊工艺和材料定制而成的电催化处理装置，根据水中污染物的种类和性质，在装置内部填充形状特殊的稀土金属催化材料，这类材料的离子具有较高的迁移速度及导电特性。系统工作时，在外加电场的作用下，悬浮流动的超导离子分别被感应出正、负极性；由于离子的迁移，在装置内部感应出无数多的阳极及阴极区域，使原水中带负电荷和正电荷的污染物质分别在阳极区域和阴极区域吸附，并发生电化学催化氧化和还原反应，燃烧、吸附并转换水中的污染物质；通过综合作用加速污染物的分解及回收，使废水中残留的油、机杂、Ca2+、Mg2+、细菌、硫化物等污染物迅速被去除，达到彻底净化水质之目的。
5、结论
（1）当水垢为钙、镁水垢时，采用双级钠离子串联交换系统作为给水处理设备，在原水硬度较大的情况下，出水硬度<0.005×10-3mol/L，可满足工业锅炉的用水要求，但不能满足电站锅炉给水质量标准。（2） 饱和蒸汽中溶解的盐分主要是硅酸盐，其主要对电站锅炉系统中的汽轮机 （降温、扩容过程） 危害较大，对锅炉影响较小，但其对锅炉前水处理设备影响较大。（3） 当原水为净化含油污水时，根据污水水质特性，采用反渗透膜处理效果最佳，但原水预处理中需要考虑硅盐和COD、水温等对反渗透膜的影响。（4） 净化含油污水在加入除硅剂和 PAM 后，调节p H值到7.0比较合适，太高影响除硅效果，太低除硅效果虽好，但可能会导致设备出现腐蚀问题。
参考文献
[1]杨博文.浅析油田注汽锅炉系统节能降耗改进措施[J].当代化工研究.2018（01）
