闭合循环回路
|
一本专门介绍镍及其应用的杂志 |
 |
SUNCOR ENERGY'S Firebag project in northern Alberta. |
 |
WATER IS RECYCLED in these vertical tube, falling-film, vapour compression evaporators. |
 |
THE KEY COMPONENT inside the evaporators are tubes made of nickel alloy
N08926. A total of 107 tonnes of this alloy are used in each evaporator. |
 |
HOW THE EVAPORATORS WORK: As brine flows down the inside surface of the tubes in a thin film, it is
heated by steam on the outside of the tubes. |
|
Русский |
一项新工艺减少了油砂开采留下的“烙印”。
By Carroll McCormick
镍杂志，2005年11月 -- 参观加拿大艾尔伯达（Alberta）北部的麦克莫里（Fort McMurray），人们会立即对油砂地表面开采对北伯里尔（Borea）森林造成的影响感到震惊。
该地区的两家石油生产商之一森考（Suncor）能源公司已经开始关注这个问题：该公司正在采用一项对环境影响小的地表下开采技术，该技术有望减小开采对环境的影响。这是森考能源公司计划在1000平方公里的Firebag油砂开采租赁矿区内实施的六个开发项目中的第二个。
该技术采用蒸汽辅助重力泄油法（SAGD），通过埋在油砂层深约250米处700~ 800米长的水平管道，将蒸汽泵入油砂。沥青被蒸汽加热后，就由埋在蒸汽管道以下3~ 5米处的平行管道收集并输送到地面加工。在此操作中，镍合金起了非常重要的作用。
2005年7月末开始运行的Firebag 2满负荷生产时，每天将使用15,000立方米的水。几乎全部随沥青回收的所谓“生成”水都通过3个巨型蒸发器循环使用。所以只需从外界水源抽取较少的新水。这些立管降膜式蒸汽压缩蒸发器是世界上同类蒸发器中最大的。水处理技术获得RCCI公司的特许，RCCI公司是GE基础设施、水及工艺技术分公司的一家子公司。
每台蒸发器包含107吨 N08926（含镍25%）形成的4000根管子，每根管子长20米，外径5.1厘米，管壁厚度1毫米。
该项技术（与温石灰或热石灰软化、过滤、以及弱酸阳离子交换等传统处理方法不同）产生质量高得多的锅炉补给水，并且最大程度地减少了水和泥浆处理量。
从地下回收了水和石油后，再将水脱油。所生成的水在蒸发器中浓缩，以回收清洁、优质的蒸馏水。生成水中少量的浓缩盐水溶液被导入废液流，接受进一步处理。蒸馏水用来供给蒸汽发生器锅炉，所产生的蒸汽喷入沥青沉淀物，完成整个循环过程。
制造蒸发器的材料要求很严格：RCCI公司把典型的“生成”水描述为“高硅含量、低钙、低镁含量氯化钠为主的盐水”。并进一步解释道: "碱度或碳酸盐含量高。" 生成水总溶解固体含量大约为每升3,000毫克，但此含量根据地质条件的不同而变化。根据所采用的油分离工不同，溶解和乳化的有机物质（油）的含量也各不相同。
蒸发器中使用的合金必须在卤化物和含硫化氢（酸性）介质条件下，具有很高的耐点蚀和缝隙腐蚀能力，还必须在实际条件下具有耐氯化物应力腐蚀断裂的能力，并且在一系列氧化和还原介质中具有优异的耐腐蚀性能。据制造蒸发器管道的加拿大安大略省联合管道工业公司(ATI)称，蒸发器使用寿命为30年，设计中没有关于管道修理或更换的规定。
ATI公司产品销售经理罗杰-托马斯(Roger Thomas)称,薄壁管要求特殊处置, 他说,"过去从未在这种合金上作过这样的处理.我们对退火炉进行了改进, 改变了管道送入退火炉的方法,以保护管道不受损坏."
ATI公司将原料卷切成预定宽度,然后连续辊轧成形制成管子。之后采用无充填金属钨极氩弧焊进行焊接,对焊缝实施局部冷加工,并在1149° C温度下对管子进行光亮退火,提高其耐腐蚀性能.
Firebag 2距麦克默里堡(Fort McMurry)的森考(Suncor)公司油砂设施52公里.与2004年投产的Firebag 1相同,产能为每天35,000桶(bpcd), Firebag 2需要大约18个月才能达到满负荷生产。
森考(Suncor)公司将在Firebag 1和Firebag 2建设一套85MW的联合发电机组,使产量增加25,000桶/每天(bpcd)。从2009年1月开始,Firebag 3到Firebag 6将按计划投产.
蒸发器的工作原理
带着沥青的生成水返回到地表经过脱油处理,然后在板框式换热器中被加热到约100° C.加热后的补给水先经过脱气处理去除不可凝气体如氧气,然后被泵入蒸发器.每台蒸发器高大约31米,最大直径7.5米。
冷凝器管束垂直安装在容器集液槽上方，在冷凝器壳侧引入蒸汽,而盐水在管侧。用循环泵将盐水从蒸发器集液槽泵入冷凝器顶部。盐水以薄膜形式顺管道内表面往下流动.流动过程中有一部分盐水蒸发。管道内产生的蒸汽被抽吸出集水槽,进入压缩机。被压缩的蒸汽进入冷凝器壳侧,在此冷凝并将管内盐水加热。通过馏出液管线从蒸发器出来的冷凝蒸汽被用来加热蒸发器补给水,然后补给蒸汽发生器产生蒸汽,产生的蒸汽再返回地下.
管内的浓缩盐水流回蒸发器集液槽,并循环到冷凝器顶部,以便再一次通过管道。浓缩盐水中的小部分作为废液流排出,以保持循环盐水的适当浓度。管内温度大约为管内的浓缩盐水流回蒸发器集液槽,并循环到冷凝器顶部,以便再一次通过管道。浓缩盐水中的小部分作为废液流排出,以保持循环盐水的适当浓度。管内温度大约为100°C;管外蒸汽的温度要高出几度。管内压力大约为2kPa, 管外压力大约为30~ 35kPa。
Carroll McCormick is a Montreal-based freelance writer.
照片来源: Associated Tube Industries
 Roger Thomas Lalit Jain |
