鉆井廢水廢氣同步消減新技術及現(xiàn)場示范
摘要:鉆井廢水、鉆井柴油機廢氣污染物和排氣噪聲是石油天然氣鉆探作業(yè)環(huán)境保護的主要治理對象。根據(jù)熱力學原理和氣液動量、熱量、質量傳遞相變機理,研發(fā)了鉆井廢水廢氣同步消減新技術。其技術原理為:鉆井廢水與柴油機廢氣兩相流直接接觸傳熱傳質,廢氣余熱消減廢水,廢水吸收廢氣煙塵同時使廢氣降溫降噪減阻,替代柴油機排氣消聲器。為此,設計了與鉆井190型渦輪增壓柴油機配套的ST系列廢水廢氣現(xiàn)場同步處理示范裝置,并在四川龍崗和新疆克拉瑪依等多種地質結構的油氣鉆井現(xiàn)場實施。結果表明,單臺810kW柴油機1200r/min工況下平均消減廢水能力為0.538m3/h,廢氣煙塵基本消除,降噪效果比消聲器提高4.2%～23.7%(倍頻帶)而背壓降低70%以上,柴油機功率損失比減少1%。實踐證明,該技術改變了鉆井廢水末端治理的現(xiàn)狀,以源頭治理方式實現(xiàn)鉆井現(xiàn)場廢水不加藥、不外排、不轉運,為提高鉆探作業(yè)環(huán)保水平提供了可靠的技術保障,對建立石油天然氣鉆探清潔生產體系具有重要意義,并可以大幅度減少鉆井現(xiàn)場廢水池征地和基建投資,產生顯著的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。
關鍵詞:鉆井廢水,柴油機廢氣,源頭治理,環(huán)境保護,節(jié)能減排
0引言
世界各國對石油天然氣鉆采環(huán)保采取越來越嚴格的措施,歐洲北海油氣田、科威特大布爾甘油田和美國馬塞勒斯頁巖氣田等不同國家與類型油氣鉆采廢水管理均傾向于零排放和循環(huán)利用,規(guī)避環(huán)境風險[1-3]。我國鉆井廢水處理技術近10年來有很大進展,但仍以末端治理、達標排放為主[4-6]。為適應我國日益嚴格的環(huán)保法規(guī)和公眾的環(huán)保要求,石油行業(yè)“十一五”規(guī)劃提出了增產不增污,建立環(huán)境友好石油天然氣鉆采清潔生產體系的任務[7]。四川大學承擔國家“863”計劃課題對鉆井廢水源頭治理技術進行系統(tǒng)研究,與廣漢欣欣實業(yè)有限公司共同開發(fā)了鉆井廢水廢氣同步消減新技術及成套橇裝設備[8]。本文基于在四川龍崗和新疆克拉瑪依等多種地質結構的油氣鉆井現(xiàn)場示范應用中積累的原始資料,介紹該技術的原理、設計要點、現(xiàn)場實施效果及其產生的環(huán)境與經(jīng)濟效益。
1技術原理與設計要點
1.1廢水廢氣同步消減原理與流程根據(jù)氣液兩相流直接接觸傳熱傳質等焓過程原理[9],設柴油機排氣溫度(t)、濕含量(H)、比熱(Cp),與廢水傳熱傳質達到飽和溫度(ts)、飽和濕含量(Hs),廢水汽化熱(γ),則單位質量廢氣飽和增濕量理論值為:Δw=Hs-H=Cγp
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