CN103601350B - 一种含油污泥资源化处理成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污泥资源化处理成套设备。该套设备包括热解、焚烧、资源回收、热能回收四大系统。其中热解系统由回转窑热解炉、石英砂料仓、油泥料仓组成；焚烧系统包括循环流化床炉、旋风分离器；资源回收系统包括三相分离器、储油槽、储气罐；热能回收系统包括空气换热器、蒸汽炉、三相分离器等。含油污泥在热解系统中发生热解反应，产生热解气及焦渣，热解气经资源回收系统回收，焦渣进入焚烧系统焚烧放热，热量由热载体石英砂传递给热解炉，为热解提供能量，同时焚烧系统产生的高温烟气通过热能回收系统回收利用。整套设备节能、环保，同时实现含油污泥的资源化、减量化、无害化处理。

Description

一种含油污泥资源化处理成套设备

一、技术领域：

本发明涉及一种含油污泥资源化处理系统，属于环境保护设备技术领域。

二、背景技术：

油田在开发生产过程中，不可避免的产生大量含油污泥。经初步调查，我国每年含油污泥新增产量达80万吨左右，由于油泥中含有水、泥沙、硫化物、苯系物、酚类、烃类等，不仅占用土地和空间，而且严重的污染空气、土壤和地下水，在一定程度上制约了国内油田生产的发展。含油污泥已经被国家列为危险固体废弃物（HW08），因此开发一种既能消除含油污泥对环境的危害又可回收资源的处理技术对油田的可持续发展具有重要的实际意义。

    含油污泥种类繁多、性质复杂，相应的处理技术也呈现多元化趋势，目前含油污泥处理技术有筛选流化-调质-离心技术、焚烧、化学热洗、热解、地耕法、堆肥法、生物反应器、溶剂萃取技术等，国内油田多采用填埋、浓缩脱水、固化处理、催化裂解等，其共同的缺点是未能回收利用具有较高经济价值的原油，高温热解处理是目前国外广泛用于含油污泥处理技术，可实现含油污泥的无害化、减量化、资源化处理。含油污泥来源不同，含油率不同，低则5%以下，高则达到50%以上，若按平均值20%计，热解资源化技术每年可回收利用近10万吨原油，具有十分可观的经济价值。

    高温热解技术的原理是含油污泥在绝氧的条件下焚烧到一定温度( 一般为450℃ 左右，甚至更高)，使烃类物质在复杂的水合和裂化反应中分离出来，并冷凝回收。该技术具有将含油污泥完全无机化，烃类高效回收利用，处理速度快，处理彻底等优点。

    随着各国对含油污泥处置指标的进一步严格，该技术将成为含油污泥处理的重要方式之一。丹麦的RUGSGO公司业绩比较突出，其技术已经在壳牌、BP等大石油公司成功应用。同济大学、中国市政工程西南设计院等一些院校和科研单位都进行有关的热解技术研究，但到目前为止，未见对含油污泥固废热解处理工业化的报道。在我国辽河油田开展了相关的热解处理现场试验，中国石油天然气有限公司曾致力于研究含油污泥处理，并于2008年申报“一种含油污泥的资源化利用方法”，专利号为200610103671。但现有的解析系统，经解析炉排出的热解残渣中仍含有焦油，造成二次污染，资源浪费，而且热解外接能源能耗大。

三、发明内容：

针对上述问题，本发明提出一种含油污泥资源化处理成套设备，第一有效地回收高价值原油，第二切实解决环境污染问题，第三高效地实现能量自给及循环利用，是一套集节能、环保于一体的油泥资源化处理技术设备。

本发明技术方案为：一种含油污泥资源化处理成套设备，包括热解、焚烧、资源回收、热能回收四大系统，含油污泥在热解系统中热解，热解系统排出热解气经资源回收系统回收，排出的焦渣进入焚烧系统，焚烧系统加热的高温石英砂传送到热解系统，焚烧系统产生的高温烟气通过热能回收系统再利用，分离出的油品和不凝气收集到资源回收系统。

所述热解系统由回转窑热解炉、石英砂料仓和油泥料仓组成，回转窑热解炉是一个高温缺氧反应容器，石英砂料仓和油泥料仓连通回转窑热解炉的进料口，热解气出口连通资源回收系统，热解残渣出口通过气动U型阀和螺旋给料机与循环流化床炉连接。

所述回转窑热解炉是由窑体、密封装置、传动装置、支撑装置组成。传动装置是使回转窑热解炉以6-8 r/min的转数持续转动；热解后的焦渣通过气动U型阀和螺旋给料机定量、密闭的输送到循环流化床炉中，焚烧系统与热解系统形成了一个闭合的循环回路。

所述焚烧系统包括循环流化床炉和旋风分离器；循环流化床炉焦渣入口连通热解系统焦渣出口，以石英砂为热载体焚烧，高温烟气和石英砂出料口连通旋风分离器，经旋风分离器后固体输送到石英砂料仓，气体连通热能回收系统。

所述资源回收系统包括三相分离器、储油槽、储气罐；热解气出口连通三相分离器，三相分离器的油品、水和不凝气管路分别连接储油槽、污水处理系统和储气罐。

所述热能回收系统包括空气预热器、蒸汽炉、三相分离器，循环流化床炉烟气出口连接旋风分离器，分离器气体出口依次连通空气预热器、蒸汽炉多级回收热能，预热后的空气连通循环流化床炉的一次风入口和二次风入口，蒸汽炉产生的水蒸汽输送到气动阀及其他用气设备，部分收集于汽包中循环利用，烟气经除尘器由烟囱排放。

所述三相分离器的冷却水出口连接冷却水循环利用系统，换热后的热水作为生活用水。

所述空气预热器采用的是列管式空气预热器，主要是由主体、烟气进口、烟气出口、冷空气进口、一次风出口、二次风出口组成，烟气在管束中流过放出大量的热能，冷空气通过错列冲刷管束进行吸热，鼓风机直接连接在空气进口端，在空气出口端通过烟道连通循环流化床炉一次风入口和二次风入口，烟气经烟道进入蒸汽炉，蒸汽炉多级回收热能，水蒸汽出口一部分连通气动阀及其他用气设备，一部分连通汽包；换热后的烟气进入除尘器，通过引风机将烟气引入烟囱；由布袋除尘器排出的灰和由循环流化床炉的排灰装置排出的灰通过螺旋输送机输送给制造建材设备。

所述循环流化床炉包括炉体、上盖装置、底座、排灰装置，炉体为圆柱体空腔，炉体的壁面上设有进料口、二次风入口、排烟口、仪表装置、密封装置，炉体下端呈微锥形，锥度为10～20度，底部以法兰形式与底座连接，二次风位于炉体的密相区和稀相区交汇处，同一高度水平均匀设2－4个二次风入口，炉体内壁面与炉壳之间设置有保温层，进料口安装有气动U型阀，再与外接的热解炉排料装置相连，炉体底部设置有布风装置，布风装置采用风帽式布风，炉体壁面上安装有防爆装置，防爆装置由接口与炉体相连、防爆垫片在接口法兰和防爆法兰之间，法兰是由高强螺栓组固定；底座设置有一次风入口，底座下端连接排灰装置，底座由底板、底座壳体、燃烧器接口和保温层组成，底板与底座壳体固定连接，底板和底座壳体内壁面设置有保温层，底座壳体上开设有燃烧器接口和一次风入口，排灰装置是由排灰管道、中间储灰罐和上下两个高温闸阀组成的密闭装置，排灰管道与炉体连通，中间储灰罐安装在上下两个高温闸阀之间；仪表装置包括温度测量仪表和压力测量仪表，分别位于底座和炉体不同的高度上；炉体顶端设上盖装置，压盖一和压盖二下面盖石英玻璃，再通过高强螺栓分别固定在上盖板和预埋板上，上盖板底面与炉体内壁之间设置有保温层。

本发明整套设备的突出优势体现在两方面：

首先，系统紧凑，四个系统形成闭合处理回路，高效回收利用含油污泥中的原油组分。油泥中的大部分原油以轻质油、不凝可燃气的形式回收，剩余油泥以焦渣形式进入焚烧炉充分燃烧利用，故总回收利用率接近100%。

其次，整套系统能量传递利用充分，无需外加能量，热解反应耗能完全由含油污泥产生的焦渣燃烧放热提供。热解产生的焦渣具有较高热值，燃烧后释放热量Q_放，石英砂从常温升高到850℃以上所需温度吸收热量Q_吸，油泥热解反应吸热Q_反应，经实验计算，三者满足Q_放＞Q_吸＞Q_反应，即一定量的含油污泥所需能量完全可以由热解残渣中的焦渣燃烧提供，无需外界补充能量，实现了能量的完全自给。

本发明成套设备在油田污泥处理中应用，可实现含油污泥的减量化、无害化、资源化利用，整个系统节能环保，有效解决含油污泥的环境污染和最终出路问题，并回收污泥中的能源物质。

四、附图说明：

附图给出了含油污泥资源化处理流程。

图1为含油污泥资源化处理工艺路线图。

图2为含油污泥资源化处理成套设备示意图。

图3为循环流化床炉图。

图1中，1循环流化床炉、2回转窑热解炉、3旋风分离器、4石英砂料仓、5油泥料仓、6空气换热器、6-1冷空气入口、6-2 一次风、6-3二次风、7蒸汽炉、8汽包、9低压分压缸、10三相分离器、11储油槽、12储气罐、13除尘器、14烟囱、15灰渣传输装置、16制造建材设备；

图3中，1-1 炉体、1-2 上盖、1-3底座、1-4排灰装置、1-5进料口、1-6布风装置、1-7密封装置、1-8人孔、1-9仪表装置、1-10保温层、1-11排烟装置、1-12防爆装置、1-13一次风入口、1-14二次风入口、1-15燃烧装置。

五、具体实施方式：

结合附图，对本发明成套设备作详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

如图1，一种含油污泥资源化处理成套设备，包括热解、焚烧、资源回收、热能回收四大系统，含油污泥在热解系统中热解，热解系统排出的经资源回收系统回收，排出的焦渣进入焚烧系统，焚烧系统加热的高温石英砂传送到热解系统，焚烧系统产生的高温烟气通过热能回收系统后进入焚烧系统再利用，分离出的油品和不凝气收集到资源回收系统。

所述热解系统由回转窑热解炉1、石英砂料仓4和油泥料仓5组成，回转窑热解炉2是一个高温缺氧反应容器，石英砂料仓4和油泥料仓5连通回转窑热解炉2的进料口，热解气出口连通资源回收系统，热解残渣出口通过气动U型阀和螺旋给料机与循环流化床炉1连接。

所述回转窑热解炉2是由窑体、密封装置、传动装置、支撑装置组成。传动装置是使回转窑热解炉以6-8 r/min的转数持续转动；热解后的焦渣通过气动U型阀和螺旋给料机定量、密闭的输送到循环流化床炉中，焚烧系统与热解系统形成了一个闭合的循环回路。

所述焚烧系统包括循环流化床炉1和旋风分离器3；循环流化床炉1焦渣入口连通热解系统焦渣出口，以石英砂为热固载体焚烧，高温烟气和石英砂出料口连通旋风分离器3，经旋风分离器3后固体输送到石英砂料仓4，气体连通热能回收系统；所述循环流化床炉结构参见图3，包括炉体1-1、上盖装置1-2、底座1-3、排灰装置1-4炉体1-1为圆柱体空腔，炉体1-1的壁面上设有进料口1-5、二次风入口1-14、排烟口1-11、密封装置1-7、仪表装置1-9，炉体1-1下端呈微锥形，锥度为10～20度，底部以法兰形式与底座连接，二次风位于炉体的密相区和稀相区交汇处，同一高度水平均匀设2－4个二次风入口1-14，炉体内壁面与炉壳之间设置有保温层，进料口1-5安装有气动U型阀，再与外接的热解炉排料装置相连，炉体底部设置有布风装置1-6，布风装置1-6采用风帽式布风，炉体壁面上安装有防爆装置1-12，防爆装置1-12由接口与炉体1-1相连，防爆垫片在接口法兰和防爆法兰之间，法兰是由高强螺栓组固定；底座1-3设置有一次风入口1-13，底座下端连接排灰装置1-4，底座由底板、底座壳体、燃烧器接口和保温层组成，底板与底座壳体固定连接，底板和底座壳体内壁面设置有保温层，底座壳体上开设有燃烧器接口和一次风入口，排灰装置1-4是由排灰管道、中间储灰罐和上下两个高温闸阀组成的密闭装置，排灰管道与炉体连通，中间储灰罐安装在上下两个高温闸阀之间；仪表装置1-9包括温度测量仪表和压力测量仪表，分别位于底座和炉体不同的高度上；炉体顶端设上盖装置1-2，压盖一和压盖二下面盖石英玻璃，再通过高强螺栓分别固定在上盖板和预埋板上，上盖板底面与炉体内壁之间设置有保温层1-10。

所述资源回收系统包括三相分离器10、储油槽11、储气罐12；热解气出口连通三相分离器10，三相分离器10的油品、水和不凝气管路分别连接储油槽11、污水处理系统和储气罐12。

所述热能回收系统包括空气预热器6、蒸汽炉7、三相分离器10，循环流化床炉1烟气出口连接旋风分离器3，气体出口依次连通空气预热器6、蒸汽炉7多级回收热能，预热后的空气连通循环流化床炉1的一次风入口和二次风入口，蒸汽炉产生的水蒸汽输送到气动阀及其他用气设备，部分收集于汽包8中循环利用，烟气经除尘器13由烟囱14排放。其中三相分离器10的冷却水出口连接冷却水循环利用系统，换热后的热水作为生活用水。

其中空气预热器6采用的是列管式空气预热器，主要是由主体、烟气进口、烟气出口、空气进口、空气出口组成，烟气在管束中流过放出大量的热能，冷空气通过错列冲刷管束进行吸热，鼓风机直接连接在空气进口端，在空气出口端通过烟道连通循环流化床炉一次风入口和二次风入口，烟气通过烟气出口排出到烟道，经烟道进入蒸汽炉7，蒸汽炉7多级回收热能，水蒸汽7出口一部分连通气动阀及其他用气设备，一部分连通汽包8；换热后烟气通过烟道进入布袋除尘器13，通过引风机将烟气引入烟囱14；由布袋除尘器13排出的灰和由循环流化床炉1的排灰装置排出的灰通过螺旋输送机15输送给制造建材设备。

工作时参见图1和图2，循环流化床炉1中发生高温焚烧反应，温度为900～1200℃，能将热载体石英砂加热至850℃以上，燃料完全由热解后产生的焦渣提供；通过一次风和二次风将高温石英砂和烟气从循环流化床炉1排烟装置排出，进入旋风分离器3进行气固分离，石英砂分离并储存于石英砂料仓4，800-900℃的高温烟气则先后进入空气预热器6和蒸汽炉7多级回收热量，预热后的空气可为锅炉提供一次风(80～120℃)、二次风(80～150℃)，而蒸汽炉7产生的水蒸汽部分进入低压分气缸9，供给气动阀或其他用汽设备，部分循环利用，烟气最终经除尘器13由烟囱14排放到大气中；石英砂被定量送入密闭的回转窑热解炉2中，同时螺旋喂料机将油泥仓5中的含油污泥送入回转窑热解炉2，含油污泥与石英砂比例为1:6，热解炉2以8 r/min持续转动，使高温石英砂与含油污泥充分混合并发生热解反应，产生热解气和热解后残留的焦渣，热解气通过三相分离器10回收油品、水和不凝气，油品和不凝气分别储存于储油槽11和储气罐12。热解残渣进入循环流化床炉1，利用其中的焦渣燃烧放热，同时重复利用石英砂，高温石英砂将热能传递给油泥使其热解；经试验计算，热解焦渣燃烧释放能量足够提供热解吸热，同时可回收高温烟气的热量。循环流化床炉需定期进行排渣和补充石英砂，保证热载体的质量；三相分离器10和蒸汽炉7所需产生的蒸汽通过汽包8循环利用。循环流化床炉1排出的灰渣和布袋除尘器13排出的灰渣，由灰渣传输装置15输送给制造建材设备16进行制造建材制品。整个技术系统节能环保，实现了含油污泥的资源化、减量化、无害化处理。

Claims (5)

1.一种含油污泥资源化处理成套设备，其特征是：包括热解、焚烧、资源回收、热能回收四大系统，含油污泥在热解系统中热解，热解系统排出的气体经资源回收系统回收，排出的焦渣进入焚烧系统，焚烧系统加热的高温石英砂传送到热解系统，焚烧系统产生的高温烟气通过热能回收系统回收；所述焚烧系统包括循环流化床炉和旋风分离器；循环流化床炉焦渣入口连通热解系统焦渣出口，以石英砂为热载体焚烧，高温烟气和石英砂出料口连通旋风分离器，经旋风分离器后固体输送到石英砂料仓，烟气连通热能回收系统，其中循环流化床炉包括炉体、上盖装置、底座、排灰装置，炉体为圆柱体空腔，炉体的壁面上设有进料口、二次风入口、排烟口、仪表装置、密封装置，炉体下端呈微锥形，锥度为10～20度，底部以法兰形式与底座连接，二次风位于炉体的密相区和稀相区交汇处，同一高度水平均匀设2－4个二次风入口，炉体内壁面与炉壳之间设置有保温层，进料口安装有气动U型阀，再与外接的热解炉排料装置相连，炉体底部设置有布风装置，布风装置采用风帽式布风，炉体壁面上安装有防爆装置，防爆装置由接口与炉体相连、防爆垫片在接口法兰和防爆法兰之间，法兰是由高强螺栓组固定；底座设置有一次风入口，底座下端连接排灰装置，底座由底板、底座壳体、燃烧器接口和保温层组成，底板与底座壳体固定连接，底板和底座壳体内壁面设置有保温层，底座壳体上开设有燃烧器接口和一次风入口，排灰装置是由排灰管道、中间储灰罐和上下两个高温闸阀组成的密闭装置，排灰管道与炉体连通，中间储灰罐安装在上下两个高温闸阀之间；仪表装置包括温度测量仪表和压力测量仪表，分别位于底座和炉体不同的高度上；炉体顶端设上盖装置，压盖一和压盖二下面盖石英玻璃，再通过高强螺栓分别固定在上盖板和预埋板上，上盖板底面与炉体内壁之间设置有保温层；其中所述资源回收系统包括三相分离器、储油槽、储气罐；热解气出口连通三相分离器，三相分离器油品、水和不凝气管路分别连接储油槽、污水处理系统和储气罐；所述热能回收系统包括空气预热器、蒸汽炉、三相分离器，循环流化床炉烟气出口连接旋风分离器气体出口依次连通空气预热器、蒸汽炉多级回收热能，预热后的空气连通循环流化床炉的一次风入口和二次风入口，蒸汽炉产生的水蒸汽输送到气动阀及其他用气设备，部分收集于汽包中循环利用，烟气经除尘器由烟囱排放。

2.根据权利要求1所述的一种含油污泥资源化处理成套设备，其特征是：所述热解系统由回转窑热解炉、石英砂料仓和油泥料仓组成，回转窑热解炉是一个高温缺氧反应容器，石英砂料仓和油泥料仓连通回转窑热解炉的进料口，热解气出口连通资源回收系统，热解残渣出口通过气动U型阀和螺旋给料机与循环流化床炉连接。

3.根据权利要求2所述的一种含油污泥资源化处理成套设备，其特征是：所述回转窑热解炉是由窑体、密封装置、传动装置、支撑装置组成；传动装置是使回转窑热解炉以6-8 r/min的转数持续转动；热解后的焦渣通过气动U型阀和螺旋给料机定量、密闭的输送到循环流化床炉中，焚烧系统与热解系统形成了一个闭合的循环回路。

4.根据权利要求1所述的一种含油污泥资源化处理成套设备，其特征是：所述三相分离器的冷却水出口连接冷却水循环利用系统，换热后的热水作为生活用水。

5.根据权利要求1所述的一种含油污泥资源化处理成套设备，其特征是：所述空气预热器采用的是列管式空气预热器，主要是由主体、烟气进口、烟气出口、冷空气进口、一次风出口、二次风出口组成，烟气在管束中流过放出大量的热能，冷空气通过错列冲刷管束进行吸热，鼓风机直接连接在空气进口端，在空气出口端通过烟道连通循环流化床炉一次风入口和二次风入口，烟气通过烟气出口排出到烟道，经烟道进入蒸汽炉，蒸汽炉多级回收热能，水蒸汽出口一部分连通气动阀及其他用气设备，一部分连通汽包；换热后烟气通过烟道进入布袋除尘器，通过引风机将烟气引入烟囱；由布袋除尘器排出的灰和由循环流化床炉的排灰装置排出的灰通过螺旋输送机输送给制造建材设备。