CN100590083C - 石油油泥无害化处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种针对石油生产和炼制过程中所产生的油泥而进行无害化处理的一种工艺装置系统，其系统组成包括：油泥预处理系统，石油回收系统，热解焚烧系统，尾气处理系统，热能利用系统，自动化控制系统。通过采取：油泥预处理→原油回收→混合加料→热解焚烧→余热利用→尾气处理→环保排放的工艺流程，处理过的油泥不再含有石油类及其他有害成分，符合环保要求，余热可充分利用，残渣可用做铺垫路基材料、建筑材料等等，实现了危险废物处理的减量化、无害化、资源化的目的。
Description
技术领域
本发明是针对石油生产和炼制过程中所产生的油泥而进行无害化处理的一种方法和装置。
背景技术
油泥是石油开采和炼制过程中原油所携带的泥、砂沉淀，采油污水浮渣与底泥，以及钻井、采油过程中产生的落地原油与泥土、杂物混合等形成的污染物。油泥排入环境后，对环境造成污染，在《国家危险废物名录》中列为危险废物，含油超过千分之三的油泥必需进行无害化处理。关于油泥的处理，世界各国都非常重视。目前所普遍采用的是分离法，固化法和生物降解法。分离法工艺流程是：含油污泥→搅拌液化→加温均化→分离，该方法能分离回收一部分原油，但能源消耗大，处理不彻底，分离出的泥砂仍含有一定的石油类物质，达不到环保规定的掩埋要求，还需要进一步处理；固化法工艺流程是：含油污泥→储罐→加入石灰和硅藻土→压滤机、滤饼→垃圾场堆放，该方法成本高，干泥中含油率高，浪费大，后处理不及时容易造成二次污染；生物降解法是利用微生物将油泥中所含油类物质分解，对土壤性质、温度、湿度等环境因素要求较高，周期长，投入大，适用范围窄，国内还处于技术摸索阶段。
发明内容
本发明提供了一种对油泥进行无害化处理与资源化利用的方法和装置，其系统组成如下：
油泥预处理系统，石油回收系统，热解焚烧系统，尾气处理系统，热能利用系统，自动化控制系统。
油泥预处理系统：由上料系统、浓缩系统和物料混合系统构成；
石油回收系统；由催化裂解系统、油水分离系统、后处理系统构成；
热解焚烧系统：由加料系统、热解焚烧炉构成；
尾气处理系统：由急冷系统、喷淋塔、布袋除尘器、活性炭吸附塔等构成；
热能利用系统：由过热器、省煤器、余热锅炉等构成；
自动化控制系统：由数据采集系统、控制系统、焚烧调节系统、尾气净化处理调节系统等构成；
本发明的石油油泥无害化处理系统工艺流程：油泥预处理→原油回收→混合加料→热解焚烧→余热利用→尾气处理→环保排放
经本发明处理过的油泥不再含有石油类及其他有害成分，符合环保要求，残渣可用做铺垫路基材料、建筑材料等等，实现了危险废物处理的减量化、无害化、资源化的目的。
具体实施方式
油泥预处理及进料。包含两部分：回收原油的油泥预处理和热解焚烧油泥预处理。对高含油量油泥进行分拣，化验，测定其各组分的含量，对其中原油进行回收。高含油量油泥用隔栅粗滤，对滤过的油泥预热，油泥经预热后泥、油、水分层时，用泵将上层的油水混合液抽出，进入油水分离罐分离。同时，将除油底泥与高含水率、低含油量油泥输送到离心机进行脱水，使得含水率低于50％，脱水后油泥与焚烧后的炉渣装入垃圾筒，由提升机将其运送到加料仓口，由翻转机构交替倒入料仓，通过双辊疏散进料装置和布料器的旋转进料连续加入炉体内，布料器转动使物料均匀地洒开，保证物料在焚烧炉内充分焚烧。离心分离的废液进行贮存，浓缩液通过浆液泵喷淋焚烧处理，上清液输送到污水处理厂。
热解焚烧。焚烧炉采用先进的热解气化原理，燃室内焚烧层次从上往下依次为干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段。进入一燃室的油泥首先在干燥段由热解段上升的烟气干燥，其中的水分挥发；在热解气化段分解为一氧化碳、气态烃类等可燃物并形成混合烟气，混合烟气被吸入二燃室燃烧；热解气化后的残留物进入燃烧段充分燃烧，温度在1100～1300℃，其热量用来提供热解段和干燥段所需能量。燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧后进入冷却段，由一燃室底部的一次供风冷却(同时残渣预热了一次风)，经炉排的机械挤压、破碎成150mm以下的块状物排出至炉底的水封槽内，经湿式出渣系统排出。热解气化炉产生的混合烟气进入二次燃烧室，经二次风供氧，进行过氧燃烧，炉内温度控制在1000℃±50℃，采用温度、压力自动控制系统，进行实时监测，使得整个热解系统处于微负压态。一次风穿过残渣层给燃烧段提供了充足的助燃氧。空气在燃烧段消耗掉大量氧后上行至热解段，并形成了热解气化反应发生的欠氧或缺氧条件。因此，油泥中可燃成分在一燃室内经热解后实现了能量的两级分配：裂解成分进入二燃室焚烧，裂解后残留物留在一燃室内焚烧，油泥的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡。在投料和排渣系统连续稳定运行时，炉内各反应段的物理化学过程也持续进行，从而保证了热解气化炉的持续正常运转。二次燃烧采用3T+E原则，烟气进入二燃室采用切向进口，增加气体在二燃室的湍动程度；二燃室进口处采用二次补风，补充烟气中的氧气，使热解过程产生的可燃物在二燃室的富氧、高温条件下充分燃烧。烟气在二燃室的停留时间超过2秒，焚烧温度达到900℃左右。烟气在二燃室中的运动状况，使得二燃室同时起到了旋风除尘的作用，烟气中夹带的粉尘很大一部分在二燃室的底部收集起来，由排灰装置排出二燃室。使得油泥中有机组份彻底焚化的同时，在焚烧机理、还原性气氛、烟尘产生量和燃烧温度等重要技术特征上避免和破坏了污染物的生成条件，采取了针对二恶英等污染物生成机理的控制措施，极大地减少了二恶英、NOx、SOx、HCL等污染物的生成量，实现了油泥的清洁燃烧。
热能利用：余热锅炉本体由多个部件组合而成，包括水冷壁、汽包、蒸发管束、过热器、减温器和省煤器等。为提高油泥焚烧余热锅炉的效率，采取了多项针对性的设计措施，如增大炉膛容积、合理布置传热面，使用耐腐蚀材料和涂层等，以提高效率，避免各受热面的高低温腐蚀。余热锅炉根据设计产汽量、用户需求等条件，将蒸汽送到分汽缸进行分配，可多方面利用。1、将蒸汽引入油泥发生器中，通过换热器产生稳定热源(300℃左右)，供油泥预热、原油回收使用；2、蒸汽可用于厂区生产、生活采暖、洗浴，节省燃煤，降低污染；3、利用蒸汽轮机发电等。
尾气处理：由于油泥燃烧后产生粉尘和有害气体(如SO2、HCl、HF、NOX、二噁英和重金属汞、镉、铅等)污染环境，必须配置烟气净化装置使烟气排放达标。经余热锅炉的烟气采用急冷装置进行合理控制温度，采用半干法除酸调温、袋式除尘、活性炭吸附等技术满足烟气净化工艺以环保达标排放。整个系统主要设备包括有制浆设备、除酸喷雾塔、布袋除尘器、活性炭过滤塔、空气压缩机。把烧碱在贮液箱加水配制成20％浓度的Na(OH)2溶液，由螺旋给料泵按需要将碱液经反应塔顶部的喷嘴送入反应塔内碱液被雾化器雾化成70～200um的雾滴。雾滴受向上的热烟气作用，在喷嘴附近形成一个碱性雾滴悬浮的高密度区域，烟气中的酸性物质HCl、SO2等穿过此区域时发生中和反应。烟气入塔温度为200℃，由于雾化碱液的冷却作用，出塔时降到150℃左右，同时碱液中的水蒸发。塔内反应后的烟气夹带着反应生成物(NaCL、Na2SO4等)的干燥粉末尘进入布袋除尘器。含尘烟气进入灰斗和中箱体，一部分较粗的颗粒粉尘在导流装置作用下自然沉降在灰斗中，并从排灰机构卸入输灰系统，起到了预受尘的作用，而其它较细粉尘随气流向下吸附在滤袋的表面，过滤后的干净气体穿过布袋进入上箱体并汇集至出风管进入活性炭过滤塔。净化后的烟气由引风机抽出经烟囱排入大气。除尘系统排出的飞灰采用水泥固化处理，填埋。
焚烧系统控制
焚烧系统控制主要对整个焚烧过程进行集中控制，从自动进料到湿式排渣，从垃圾的干燥、热解、燃烧到尾气处理，从进料监视到焚烧控制监测以及烟气控制监测等各个环节都进行实时监控，它的具体功能可视为多元信息传输，焚烧系统的全面监控及管理，实现一体化集成等，从而达到信息、资源和任务的共享。焚烧控制系统主要由以下几个子系统构成：
1、数据采集系统。采集的数据主要有地磅的计量数据；气化室温度；炉膛压力；炉底压力；二燃室进口温度；二燃室出口温度；余热锅炉进出口温度；余热锅炉进出口压差；余热锅炉蒸汽压力、温度、流量、汽包水位；给水温度、流量；布袋除尘器进出口压差；布袋除尘进口温度；烟气流量；排烟CO、SO2、NOX、HCL含量(在线检测)；烟尘含量；引风机、鼓风机等电机的转速、电流等。将这些数据从集成了传感器的智能模块上采集，通过应用程序实时传送到监控机，为控制系统和其他调节系统提供数据。
2、控制系统。该系统主要进行的控制有油泥卸料安全，防撞；吊车加速及车位控制；加料料位控制；二燃室温度控制；余热锅炉安全和吹灰控制；除酸塔碱液供给控制；布袋除尘器吹灰操作控制等。通过该系统，可以对焚烧炉、锅炉等实时信息进行监控。
3、焚烧调节系统。该系统根据余热锅炉的蒸汽温度和蒸汽压力参数，自动调节进料系统的进料量和旋转炉排的排渣速度及燃烧空气量，控制焚烧炉的热负荷，保持主蒸汽的稳定。为了防止因油泥热值的变化造成焚烧炉过载，设置了超限自动保护和报警功能；同时根据尾气中CO和O2的含量控制二燃室的二次风量，使尾气排放中的CO含量达标。控制这些参数，保证整个系统的安全运行。
4、尾气净化处理的调节系统。该系统所进行的主要控制有根据布袋除尘器进出口的压差检测值和设定值来控制脉冲吹灰器动作；根据半干式调温塔出口烟气的温度和尾气中SOX、HCL等酸性有害物质的含量调节Na(OH)2添加量，以保证布袋除尘器的正常运作和尾气排放达标，当排放有害物质超标时，系统将自动记录、打印和报警，并将这些数据传送至数据库进行保存，为将来尾气处理提供数据。
管理层功能
利用厂区局域网的平台，对实时数据进行综合处理，以实现诸多的管理功能，主要包括以下几个方面：
1、数据采集和通信系统
该系统及时对来自焚烧发电现场的生产信息进行收集、存储、分析和处理，成为工厂管理信息系统的重要数据，用于生产管理的决策，经济分析，设备管理，耗料管理等诸多方面。对现场采集到的信息(通过DCS或智能模块)通过串口传送至监控机，然后再通过实时数据传输技术和应用程序将这些数据传送到数据库服务器，放入实时数据库和历史数据库，为WEB服务器调用数据提供数据基础。而工作人员可以通过浏览器了解现场信息，并对现场出现的各种情况进行综合控制与管理。
2、焚烧优化专家系统
在建立实时数据库和历史数据库的基础上，可以再嵌入一个小型的焚烧优化专家系统，对焚烧系统进行状态诊断和控制参数优化。状态诊断与优化子系统以焚烧炉燃烧系统数学模型为核心，将该模型作为专家系统的知识库系统，以实时监测参数为基础，对油泥热解气化焚烧炉热解气化焚烧工况进行模拟计算，采用模型化方法对热解焚烧工况进行分析，并结合实时数据库信息对焚烧工况加以预测，为控制系统提供开环建议，提高整个系统的经济效益。
3、环保主管部门对实时数据的远程监管
利用互联网的远程通讯功能与环保局网络和Internet网络相连，实现环保部门对油泥焚烧电厂运行与污染物排放浓度与总量的远程监控是当前的发展方向。为适应形势发展的需要，本系统预留端口以实现与环保局局域网的互联。
Claims (2)
1、一种石油油泥无害化处理系统，其组成如下：
油泥预处理系统，石油回收系统，热解焚烧系统，热能利用系统，尾气除酸除尘处理系统，自动化控制系统；
油泥预处理系统：由上料系统、浓缩系统和物料混合系统构成；
石油回收系统：由催化裂解系统、油水分离系统、后处理系统构成；
热解焚烧系统：由加料系统、热解焚烧炉构成；对油泥进行热解焚烧处理；
热能利用系统：利用余热锅炉产生蒸汽；
尾气除酸除尘处理系统：包括急冷系统、喷淋塔、布袋除尘器、活性炭吸附塔；对经余热锅炉的烟气进行净化处理，最终环保达标排放；
自动化控制系统：由数据采集系统、控制系统、焚烧调节系统、尾气净化处理调节系统构成；对整个处理系统进行自动化实时监控。
所述石油油泥无害化处理系统的工艺流程依次为：油泥预处理、原油回收、混合加料、热解焚烧、余热利用、尾气处理、环保排放。
2、根据权利要求1所述的石油油泥无害化处理系统的工艺流程，其特征是，所述石油油泥无害化处理系统的工艺流程依次为：油泥预处理、原油回收、混合加料、热解焚烧、余热利用、尾气处理、环保排放。
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