CN104829080A - 一种复合型污泥高温热解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型污泥高温热解装置，包括高温旋转热解窑，且高温旋转热解窑的窑筒体包括依次连通的预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段；窑筒体的内壁上倾斜设有扬料板，且窑筒体的前端和后端分别连接有废气中颗粒收集机构和粗颗粒收集机构；废气中颗粒收集机构的进料口与另设的岩屑污泥螺旋给料机连通，且其底部设有集灰箱；窑筒体的底部通过窑体钢带托辊设置在窑筒体支撑架上，且窑筒体底部与窑筒体支撑架之间设有动力机构。本发明提供的复合型污泥高温热解装置的干燥效率和固废污泥处理效率高，能取得彻底无害化的处理效果，且可避免产生二次污染，经济成本低。

Description

一种复合型污泥高温热解装置

技术领域

本发明涉及钻井岩屑固废污泥处理领域，尤其涉及一种复合型污泥高温热解装置。

背景技术

石油钻井固废污泥是一种没有热值的化学成份废泥浆，其内含有天然的可溶性盐类、重晶石粉、膨润土等固体颗粒、悬浮物、聚丙烯酰胺、磺化沥青、硫化氢、微生物、胶体物合细菌、病菌、孢囊、有毒有害污染物等，还有注入地层的酸类、除氧剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂等化学添加剂。目前，对固废污泥进行处理的方法主要有生物降解处理污泥法、化学药剂酸碱中和(俗称：脱附)处理方法、污泥固化污泥处理方法、污泥干化处理方法和污泥焚烧处理方法、高温热解处理方法等。但是，目前市场上，除了高温热解处理方法之外，其它对石油钻井固废污泥的处理方式仍存在许多缺陷及难题，比如，污泥处理效率低，达不到彻底无害化处理效果，均会产生二次污染问题，且运行经济成本较高，。

目前，石油钻井固废污泥处理领域还没有采用高温热解处理这种最彻底的减容化、无害化和资源化的处理技术及处置方式，因此，迫切需要专门设计、制造一种用于钻井固废污泥无害化高温热解处理的车载野外、可随时移动式连续生产的污泥高温热解装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中石油钻井固废污泥的处理方式存在污泥处理效率低、达不到彻底无害化处理效果、会产生二次污染且运行经济成本较高的上述缺陷，提供一种干燥效率和固废污泥处理效率高、能取得彻底无害化的处理效果、可避免产生二次污染且经济成本低的复合型污泥高温热解装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种复合型污泥高温热解装置，包括高温旋转热解窑，且高温旋转热解窑的窑筒体包括依次连通的预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段；

窑筒体的内壁上倾斜设有扬料板，且窑筒体的前端和后端分别连接有废气中颗粒收集机构和粗颗粒收集机构；废气中颗粒收集机构的进料口与另设的岩屑污泥螺旋给料机连通，且其底部设有集灰箱；

窑筒体的底部通过窑体钢带托辊设置在窑筒体支撑架上，且窑筒体底部与窑筒体支撑架之间设有动力机构。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，高温旋转热解窑的窑筒体包括依次连通的预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段，即对输送过来的固废污泥进行预热脱水、烘干、干燥和热解，固废污泥中粗颗粒污泥的行走方向与高温热风热源的流动方向为逆向对流方向，大大增强了所述复合型污泥高温热解装置的换热能力，且能利用热源的高温热风来热解固废污泥，达到完全彻底地无害化处理效果，固废污泥本身与热源燃烧燃料及火焰是完全分隔开来的，其温度控制精度高，热解区域环境温度均匀，固废污泥中原本的重晶石粉、膨润土等各种固体物质成份的物理特性、化学性能完全被很好地保存下来且进行再次回收利用，达到了真正意义上的彻底地减容化、无害化和资源化处理目的，还可避免产生二次污染，经济成本低。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，窑筒体的内壁上倾斜设有扬料板，扬料板的结构及与窑筒体内壁之间的倾斜角度能使粘性高的固废污泥随着扬料板提升至窑筒体内侧上方，再由固废污泥自身的重力惯性沿着扬料板的倾斜方向抛出，与炽热的高温烟气形成逆向互动式接触，历经多次搅动翻滚后在高温旋转热解窑内形成多个固废污泥的落幕，使得高温烟气与固废污泥的接触、换热时间更长，大大提高了所述复合型污泥高温热解装置的干燥效率和污泥处理效率。

在预热脱水段，扬料板的截面呈弧形；在烘干段和干燥段，扬料板的截面均呈“L”型；在热解段，扬料板为三段式结构，包括依次相连的基体、中段和圆弧段；由此可知，预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段位置中窑筒体内壁上安装的扬料板的结构各不相同，这样的设计，不仅能适应不同位置中污泥粘性的不同，而且能在此基础上增强高温烟气的涡流强度，还能延长污泥与高温烟气的接触时间，大大增强了所述复合型污泥高温热解装置的换热能力和干燥效率。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，上述窑筒体的前端和后端分别连接有废气中颗粒收集机构和粗颗粒收集机构，固废污泥分解后产生的污泥颗粒会在窑筒体内的高温气流的作用下按比重分离为中颗粒污泥和粗颗粒污泥，该废气中颗粒收集机构和粗颗粒收集机构分别用于收集中颗粒污泥和粗颗粒污泥，与现有技术中将所有粒径的污泥颗粒混合在一起排出的设计相比，本发明所述复合型污泥高温热解装置能够将中颗粒污泥和粗颗粒污泥分别收集并排出，这样不仅方便了对分解后产生的污泥颗粒进行收集，而且还方便了对中颗粒污泥和粗颗粒污泥进行回收再利用；另外，该废气中颗粒收集机构的进料口与另设的岩屑污泥螺旋给料机连通，而该废气中颗粒收集机构的底部设有集灰箱，该集灰箱主要用于收集由废气中颗粒收集机构收集到的中颗粒污泥，避免产生二次污染。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，上述岩屑污泥螺旋给料机通过螺旋给料机平台底座设置在螺旋给料机平台支架上，且该岩屑污泥螺旋给料机的进料口与另设的干式污泥斗连接，这样的设计方便了岩屑污泥螺旋给料机的安装。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，窑筒体内设有螺旋气流分配器，且螺旋气流分配器包括轴向设置的导流装置筒体，而导流装置筒体外侧表面环绕设有多个螺旋叶片。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，窑筒体内部设置的螺旋气流分配器所产生的高涡流强度和高灰份浓度破坏了二恶英的生成环境，同时使得岩屑污泥的碱性灰份与高温烟气中的中酸性物质发生中和反应，可避免二次污染，从而取得彻底无害化的处理效果。

上述螺旋气流分配器、扬料板和窑筒体内壁一起构成类似干燥器的结构，该类似干燥器的结构使得窑筒体内部的局部区域形成一个强烈的高温烟气涡轮干燥区，在不改变热源高温烟气温度和不增加窑筒体长度的条件下，减缓了高温烟气的流速波动，始终让固废污泥和高温烟气的停留时间、高温烟气的流速、固废污泥的前行速度以及高温气体涡流强度四者之间的比例关系达到更加合理的水平，使得固废污泥与高温烟气之间的接触换热更充分，干燥效果更佳，还可减少热源消耗（如耗煤量、耗天然气量、耗油量或耗电量等），经济成本低。

另外，上述螺旋气流分配器设置在窑筒体内部的烘干段与干燥段之间，这样不仅可以螺旋气流分配器产生的高涡流强度和高灰份浓度破坏二恶英的产生，而且有助于提高所述复合型污泥高温热解装置的干燥效率；如若将该螺旋气流分配器设置在预热脱水段，则不利于该螺旋气流分配器效用的发挥，从而影响到所述复合型污泥高温热解装置干燥效率的提高；如若将该螺旋气流分配器设置在热解段，则不仅会影响该螺旋气流分配器效用的发挥，而且会急剧加大后续除尘器的工作量。

作为对上述螺旋气流分配器的改进，导流装置筒体上朝向热解段的一端设有高温烟气导流帽，且导流装置筒体上朝向预热脱水段的一端设有尾部锥体。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，由高温旋转热解窑的热解段输送过来的高温烟气沿高温烟气导流帽分至螺旋叶片并以螺旋状态运动前行，再与扬料板互动作用形成强烈有絮的高温烟气涡流干燥区，在不提升热源高温烟气温度、不改变窑筒体流通截面积和不增加窑筒体长度的条件下，减少了烟气低温段的流通截面积，提高了其烘干空间岩屑污泥承受的压力以及烟气流速，延长了高温烟气在高温旋转热解窑的干燥区域内的停留时间，使得固废污泥的运动轨迹复杂多变，使得固废污泥与高温烟气充分接触的几率倍增，作用于固废污泥颗粒的表面积相对增大且受热均匀，干燥能力更强。由此可知，高温烟气导流帽主要起到分流高温烟气的作用，使得高温烟气在窑筒体内分布更均匀，更能保证固废污泥与高温烟气接触得更充分。

另外，上述尾部锥体的设置能减小窑筒体内高温烟气的气流阻力，防止固废污泥在上述螺旋气流分配器的尾部粘结并堵塞该螺旋气流分配器。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，窑筒体的前端通过软性密封机构连接有废气中颗粒收集机构。该软性密封机构的设置一方面增强了窑筒体前端与废气中颗粒收集机构的连接，提高了二者之间的连接紧密性，另一方面，该软性密封机构的设置还能起到减缓窑筒体旋转时其前端与废气中颗粒收集机构之间的冲击力。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，废气中颗粒收集机构的顶部设有废气烟道排出口。废气烟道排出口主要用于将废气中颗粒收集机构中的废气粉尘物输送至另设的物料多级分离机构，如若没有废气烟道排出口，则会影响到窑筒体内部高温烟气的导流，也会有损窑筒体的换热效率。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，集灰箱的底部排灰口连接有中颗粒料螺旋输送机。中颗粒料螺旋输送机主要用于将从集灰箱的底部排灰口排出的中颗粒料输送至料仓，有助于提高工作效率，也能减轻工作人员的劳动强度。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，窑筒体的后端通过软性密封不锈钢片连接有粗颗粒收集机构。该软性密封不锈钢片的设置不仅增强了窑筒体后端与粗颗粒收集机构的连接，有助于提高二者之间的连接紧密性，而且该软性密封不锈钢片的设置还能起到减缓窑筒体旋转时其后端与粗颗粒收集机构之间的冲击力。

作为对本发明所述复合型污泥高温热解装置的一种改进，粗颗粒收集机构的粗颗粒出口设有粗颗粒料螺旋输送机。该粗颗粒料螺旋输送机主要用于将从粗颗粒收集机构的粗颗粒出口排出的粗颗粒料输送至料仓，有助于提高工作效率，也能减轻工作人员的劳动强度。

在本发明所述复合型污泥高温热解装置中，上述窑筒体外侧表面通过不锈钢抓丁设有隔热保温层，且该窑筒体内侧设有高温绝热保温层及浇筑在该高温绝热保温层表面的高温耐磨层；这样的设计使得窑筒体具有超强的抗渣性能、耐磨性能和较高的导热率，且该窑筒体还具有耐高温、防挂焦、抗振、防裂、防脱落性能好和质量稳定可靠的优点，使得岩屑污泥在窑筒体内处于全密封无泄漏、安全、环保的运行状态，绝热保温效果好，能耗低，质量稳定可靠。

上述不锈钢抓丁的作用是将隔热保温层牢固在窑筒体外侧表面，具有超强的抗振性能，不会因为窑筒体回转时发生开裂、脱落现象。

上述隔热保温层的设置大大提高了窑筒体的隔热性能，减少了窑筒体内部的热损失。

上述高温绝热保温层能够耐受1100度以上的高温，在窑筒体内壁上设置高温绝热保温层使得窑筒体在高温环境下不会发生开裂现象；上述高温耐磨层具有耐高温、耐磨损、传热性能好、表层不会结焦以及在高温环境下不会发生开裂、脱落现象的优点，故高温耐磨层的设置能够保证窑筒体和高温绝热保温层与岩屑污泥热交换接触时避免被磨损，也可避免窑筒体和高温绝热保温层表面发生结焦、开裂、脱落现象。

另外，在本发明所述技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

因此，本发明提供的复合型污泥高温热解装置的干燥效率和固废污泥处理效率高，能取得彻底无害化的处理效果，且可避免产生二次污染，经济成本低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明复合型污泥高温热解装置的结构示意图；

图2是本发明复合型污泥高温热解装置中窑筒体前端进料及出灰的示意图；

图3是图2的左视图；

图4是本发明复合型污泥高温热解装置中窑筒体后端出料的示意图；

图5是预热脱水段中扬料板的结构示意图；

图6是烘干段和干燥段中扬料板的结构示意图；

图7是热解段中扬料板的结构示意图；

现将附图中的标号说明如下：1为废气中颗粒收集机构，2为高温旋转热解窑，3为窑筒体支撑架，4为动力机构，5为软性密封机构，6为粗颗粒收集机构，6.1为粗颗粒出口，7为废气烟道排出口，8为窑筒体，9为高温耐磨层，10为扬料板，10.1为基体，10.2为中段，10.3为圆弧段，11为螺旋气流分配器，11.1为导流装置筒体，11.2为螺旋叶片，11.3为高温烟气导流帽，11.4为支撑架，11.5为尾部锥体，12为集灰箱，13为窑体钢带托辊，14为软性密封不锈钢片，15为框架外壳，16为螺旋给料机平台底座，17为螺旋给料机平台支架，18为干式污泥斗，19为岩屑污泥螺旋给料机，20为中颗粒料螺旋输送机，21为粗颗粒料螺旋输送机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明较佳实施例中，一种复合型污泥高温热解装置，包括高温旋转热解窑2，且该高温旋转热解窑2的窑筒体8包括依次连通的预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段。

如图1所示，窑筒体8的内壁上倾斜设有扬料板10，且该窑筒体8的前端通过软性密封机构5连接有废气中颗粒收集机构1，而该窑筒体8的后端通过软性密封不锈钢片14连接有粗颗粒收集机构6；其中，如图2和图3所示，该废气中颗粒收集机构1的顶部设有废气烟道排出口7，且该废气中颗粒收集机构1的进料口与另设的岩屑污泥螺旋给料机19连通；如图1所示，该岩屑污泥螺旋给料机19通过螺旋给料机平台底座16设置在螺旋给料机平台支架17上，且该岩屑污泥螺旋给料机19的进料口与另设的干式污泥斗18连接，这样的设计方便了岩屑污泥螺旋给料机19的安装；上述废气中颗粒收集机构1的底部设有集灰箱12，该集灰箱12的底部排灰口连接有中颗粒料螺旋输送机20；如图4所示，上述粗颗粒收集机构6的粗颗粒出口6.1设有粗颗粒料螺旋输送机21。

如图1所示，上述窑筒体8内的烘干段与干燥段之间还通过支撑架11.4设有螺旋气流分配器11，其中，该螺旋气流分配器11包括轴向设置的导流装置筒体11.1，而该导流装置筒体11.1的外侧表面环绕设有多个螺旋叶片11.2，且该导流装置筒体11.1上朝向热解段的一端设有高温烟气导流帽11.3，该导流装置筒体11.1上朝向预热脱水段的一端设有尾部锥体11.5；上述窑筒体8外侧表面通过不锈钢抓丁设有隔热保温层，且该窑筒体8内侧设有高温绝热保温层及浇筑在该高温绝热保温层表面的高温耐磨层9。

又如图1所示，上述窑筒体8的底部通过窑体钢带托辊13设置在窑筒体支撑架3上，且该窑筒体8底部与窑筒体支撑架3之间设有动力机构4，具体为：窑筒体8上的大齿轮与动力机构4的小齿轮啮合，有助于简化动力机构4的装配；其中，窑体钢带托辊13包括滚轮及与该滚轮可拆卸相连的两组钢带。

上述窑筒体8设置在框架外壳15内部，且该框架外壳15底端与窑筒体支撑架3相连，框架外壳15的设置，一方面能起到隔热保温的作用，另一方面，也能将本窑筒体8隐藏在其中保护起来，避免窑筒体8受到破坏。

上述扬料板10、螺旋气流分配器11和窑筒体8内壁之间构成一种位于窑筒体8内部烘干段和干燥段的类似干燥器功能的结构。

在本实施例中，预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段位置中窑筒体8内壁上安装的扬料板10的结构各不相同，具体为：如图5所示，在预热脱水段，扬料板10的截面呈弧形；如图6所示，在烘干段和干燥段，扬料板10的截面均呈“L”型；如图7所示，在热解段，扬料板10为三段式结构，包括依次相连的基体10.1、中段10.2和圆弧段10.3。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合型污泥高温热解装置，其特征在于，包括高温旋转热解窑（2），且所述高温旋转热解窑（2）的窑筒体（8）包括依次连通的预热脱水段、烘干段、干燥段和热解段；

所述窑筒体（8）的内壁上倾斜设有扬料板（10），且所述窑筒体（8）的前端和后端分别连接有废气中颗粒收集机构（1）和粗颗粒收集机构（6）；所述废气中颗粒收集机构（1）的进料口与另设的岩屑污泥螺旋给料机（19）连通，且其底部设有集灰箱（12）；

所述窑筒体（8）的底部通过窑体钢带托辊（13）设置在窑筒体支撑架（3）上，且所述窑筒体（8）底部与窑筒体支撑架（3）之间设有动力机构（4）。

2.根据权利要求1所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述窑筒体（8）内设有螺旋气流分配器（11），且所述螺旋气流分配器（11）包括轴向设置的导流装置筒体（11.1），而所述导流装置筒体（11.1）外侧表面环绕设有多个螺旋叶片（11.2）。

3.根据权利要求2所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述导流装置筒体（11.1）上朝向热解段的一端设有高温烟气导流帽（11.3），且所述导流装置筒体（11.1）上朝向预热脱水段的一端设有尾部锥体（11.5）。

4.根据权利要求1所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述窑筒体（8）的前端通过软性密封机构（5）连接有废气中颗粒收集机构（1）。

5.根据权利要求1或4所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述废气中颗粒收集机构（1）的顶部设有废气烟道排出口（7）。

6.根据权利要求1所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述集灰箱（12）的底部排灰口连接有中颗粒料螺旋输送机（20）。

7.根据权利要求1所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述窑筒体（8）的后端通过软性密封不锈钢片（14）连接有粗颗粒收集机构（6）。

8.根据权利要求1或7所述的复合型污泥高温热解装置，其特征在于，所述粗颗粒收集机构（6）的粗颗粒出口（6.1）设有粗颗粒料螺旋输送机（21）。