CN104014234A - 含油污泥热解气净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明是针对油田生产过程中不同类型含油污泥热解处理产生的多组分烟气进行资源化回收和无害化处置的一种方法和系统装置。采用一种对热解烟气进行深度热化学处理和冷态滤过烟气的综合处理处置方法，其系统组成如下：解吸系统，激冷系统，反应系统，吸附系统和监控系统。其总工艺流程：热解烟气→湍流→解吸→激冷→雾化反应→过滤吸附→环保排放。含油污泥热解烟气净化过程采用高温解吸、激冷雾化反应、调温两级过滤吸附的工艺。在密闭的微负压的空间完成了污染物的分解，吸收和过滤的三个过程，通过PLC控制系统自动调节、控制和监测污染物的动态变化趋势，实现烟气的环保排放。系统可二十四小时连续运行。

Description

含油污泥热解气净化处理系统

技术领域

本发明是针对油田生产过程中不同类型含油污泥经过热解处理后产生的多组分烟气进行资源化综合回收和无害化处置的一种方法和系统装置。

背景技术

含油污泥是石油开采和炼制过程中原油中所携带的泥、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。含油污泥是油田生产过程中从头到尾的必然产物，其中的药剂毒性、腐蚀性以及油的阻隔特性和矿物毒性必然对环境造成污染，在《国家危险废物名录》中被列为08类危险废物。目前，含油污泥的环保处理已列入国家十二五规划的重点项目，防止污泥的二次污染成为重中之重。上个世纪国内外普遍采用的处理方法是分离法，固化法和生物降解法和焚烧处理。由于分离法和固化法都需要需要添加入药剂，处理后的污泥仍含有一定的石油类物质，达不到环保要求，后处理不及时容易造成二次污染；生物降解法对土壤性质、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；焚烧和热解处理设备成本高，减容率高，一次性完成无害化处理，但烟气净化处理需亟待提高。

发明内容

本发明是一种针对热解烟气进行深度热化学处理和冷态滤过烟气的综合处理处置的方法和模块化装置，含油污泥的地域特性和产生机理进行热解处理后产生的复合烟气，实现资源化利用的同时满足无害化安全环保排放要求，其系统组成如下：

解吸系统，激冷系统，反应系统，吸附系统和监控系统。

解吸系统：由湍流辐射室、加药装置、空压站和点火助燃器构成；

激冷系统：由烟道换热器、急冷塔、软化水站、防爆器构成；

反应系统：由反应塔、换热器、加药系统和排络系统构成；

吸附系统：由复合过滤系统、袋式除尘器和除雾器构成；

监控系统：由烟气连续检测仪、PLC组态系统、低压配电系统、检测仪表组构成；

本发明的特点是结构简单，系统集成化程度高，通过烟气连续监测进行智能处理，从而避免了堵塞滤料、药剂逃逸和净化效率低下等诸多弊端。其总工艺流程：热解烟气→湍流→解吸→激冷→雾化反应→过滤吸附→环保排放。含油污泥热解烟气净化过程采用高温解吸、激冷雾化反应、调温两级过滤吸附的工艺，先改变烟气流态，其中有毒有害物质经高温氧化分解并进行药剂吸收，通过激冷来抑制其二次合成，烟气进入反应塔进行雾化反应和除雾工艺，再经两级过滤和吸附痕量有毒有害物质后完成污染物总体控制过程，满足烟气环保达标排放。

具体实施方式

解吸系统。其包括两个主要功能，一是将烟气混绕湍流，利用高压力低流量的鼓风使烟室后，经二次射流风供氧，进行过氧燃烧，炉内温度控制在950℃——1050℃，整个热解系统处于-50Pa±10Pa微负压态。湍流辐射室分段补风，烟气采用旋流方式切向进入，使得热解烟气充分扰动，延长了烟气在湍流辐射室2秒的停留时间，满足局部过氧和分段供风过程中所形成的低氮燃烧和分离燃尽双重功效。使得油泥中有机组份彻底焚化的同时，在焚烧机理、湍流、烟尘产生量和燃烧温度和燃烧时间上等重要技术特征上避免和破坏了污染物的生成条件，有效地减少了二恶英、氮氧化物、硫氧化物和氯化氢等污染物的生成量。同时，在辐射室平流段采用环流雾化尿素喷射技术，平流层能形成稳定的气幕，尿素自身或其分解产生的氨气都会与氮氧化物和氧气反应生产无害的氮气、二氧化碳和水。氨气还可以和烟气中酸性物质反应，附着在烟尘上通过旋流的作用沉降在辐射室底部出渣口，定期排除。这样解吸系统完成了烟气中大分子有害物质的分解和吸收，为后续处理提供条件。

激冷系统。其主要功能是通过布置换热面，控制烟气的停留时间，有效防止有害物质在低温段的二次合成，并实现能量的回收。换热器进行合理布置换热面，使得烟气快速冷却，换热管束采用喷涂技术，防止酸腐蚀和挂灰，并提高换热效率。根据烟气的热焓和用户需求等条件来设计产生蒸汽量，蒸汽送到分汽缸进行多方面热能利用。换热管束通过脉冲波除灰，可以在密闭空间收集烟气冷却过程的飞灰。换热面尾端设计有循环急冷塔，热电偶测温仪表与循环泵等，排烟温度设定后，通过变频调节循环泵，与热电偶测温仪进行连锁控制，达到数字化控制的过程，有效防止有毒有害物质的二次合成。

反应系统。系统功能包括烟气的调温和脱酸，其主体工艺是：采用排络反应器+烟气雾化反应+除雾。激冷后的烟气通过排络层进入反应塔内进行雾化反应，排络反应器使得烟气均匀分布并能提高反应塔内反应物的饱和度。计量循环泵把10％浓度的石灰乳溶液加压与压缩空气混合，从反应塔顶通过叠螺式分布的雾化器把碱液雾化成70～200um的雾滴，与200℃的烟气顺流反应，形成致密的悬流反应层，雾化后的石灰乳液迅速气化，在喷嘴附近形成一个碱性雾滴悬浮的高密度区域，增加了接触面积和反应时间，烟气中的NO_x、SO_x和HCl等酸性物质通过此区域时发生中和反应，反应后的烟气夹带着反应产物随烟气通过气气换热除雾过程，除雾过程是反应塔脱酸和除尘的关键环节，起到烟气的脱水脱盐和除尘等多方面功效。

吸附系统。系统对脱酸和除湿后的烟气进行两级过滤，包括粗滤和细滤。采用不同的滤料布置工艺是解决烟气环保达标等级的核心所在，既要减少烟气的阻力，同时要保证有害物质的隔离。粗滤过程的复合滤料主要采用稀土陶瓷和丝网波板式填料等组成，具有高比表面积的特性，同时易于修复利用，烟气细滤模块是脉冲袋式除尘和活性炭纤维吸附组成，布袋表面采用覆膜PPS，提高透气性以便于维护，烟气中残余二噁英和重金属汞、镉、铅等有害物质通过活性炭吸附层净化使得烟气环保达标排放。除尘系统排出的飞灰采用水泥固化处理后填埋，以防止二次污染。

监控系统。系统的智能中枢，其主要功能是对各个功能系统进行控制、辅助系统调节和系统安全的报警与防护。本系统由烟气连续检测仪、PLC组态系统、低压配电系统、检测仪表组等构成；含油污泥热解烟气采用解吸、换热、激冷、反应和过滤吸附处理以及烟气控制等各个环节都进行实时监控，它的具体功能为数据的采集、系统控制、净化调节、系统监测等过程以及系统安全报警与防护。其主要由以下几个子系统构成：

1、数据采集系统。采集的数据主要有解吸温度；换热器进出口压差和温度；蒸汽压力、温度、流量；给水温度、流量；反应塔进出口压差和温度；排烟温度；烟气流量；烟气中一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和烟尘等含量(在线检测)；引风机、鼓风机等电机的转速、电流等。将这些数据上传智能模块，通过应用程序实时传送到监控机，为控制和调节系统进一步数据连接。

2、控制系统。主要进行的控制有热解烟气流速和系统压力控制；换热系统温度和液位控制；加药系统流量和压力控制；烟气滤过差压控制；安全消防控制等。通过该系统的数据反馈和数据执行确保整个热解烟气净化过程的正常运行，达到人机交互中智能管理的效果。

3、调节系统。包括温度调节、流量调节和多层净化调节。温度调节系统根据烟气净化机理，在不同区间进行控温措施，自动调节解吸系统的烟气流量和供风量。为了防止因烟气热值的变化造成解吸过载，设置了超限自动保护和报警功能。根据反应塔进出口烟气的温度和尾气中的酸性有害物质的含量调节碱液流量，以保证尾气排放达标，当排放有害物质超标时，系统将自动记录、打印和报警，为将来尾气处理提供数据。

4、监测系统。对系统运行过程进行可视化操作，直观了解系统运行的动态过程，同时对解吸过程、换热过程、雾化反应过程、污染物检测等进行实时监视，并远程视屏联网传输到当地环境监测总站，完成可视化监控的环保要求。

Claims (3)

1.一种对油田含油污泥热解烟气进行综合处理处置的装置系统，其组成如下：解吸系统，激冷系统，反应系统，吸附系统和监控系统。 

解吸系统：由湍流辐射室、加药装置、空压站和点火助燃器构成； 

激冷系统：由烟道换热器、急冷塔、软化水站、防爆器构成； 

反应系统：由反应塔、换热器、加药系统和排络系统构成； 

吸附系统：由复合过滤系统、袋式除尘器和除雾器等构成； 

监控系统：由烟气连续检测仪、PLC组态系统、低压配电系统、检测仪表组等构成。 

2.根据权利要求1所述的对油田含油污泥热解烟气进行资源化回收和无害化处置的工艺流程，其特征是：热解烟气以混绕湍流方式进入辐射室，利用高压低流量的压缩空气使烟气局部富氧燃烧，烟气进入平流层后喷入环流雾化药剂吸收高温分解后的酸性物质。燃尽的烟气通过控制烟气的停留时间和有效换热面进行热能回收，这样，有效防止有害物质在低温段的二次合成的同时实现热能利用。降温后的烟气通过排络层进入反应塔内，起到提高烟气均匀分布和反应塔内反应物的饱和度作用，在反应塔内与雾化的药剂充分发生雾化中和反应后，吸附系统调整烟气温度和除去烟气中水份后进行烟气两级过滤，采用稀土陶瓷和网式波纹板复合过滤层完成粗滤，烟气最后经袋式过滤和活性碳纤维毡组合的细滤模块进入排空烟囱，最终解决烟气完全环保达标排放要求。整个系统流程采用PLC组态系统连续监控，起到控制调节和系统安全的报警与防护功能，并对监控结果进行可视化远程网络实时传输，供环保部门监管。 

3.根据权利要求2所述的油田含油污泥热解烟气处理系统的工艺流程，其特征是：含油污泥热解烟气净化过程采用高温解吸、激冷雾化反应、调温两级过滤吸附的工艺。在密闭的微负压的空间完成了污染物的分解，吸收和过滤的三个过程，通过PLC控制系统自动调节、控制和监测污染物的动态变化趋势，实现烟气的安全环保达标排放。