CN105664646A - 一种含油污泥热解碳化烟气回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，包括一级处理塔、旋风除尘器、二级处理塔、油水分离器和气体收集装置，所述一级处理塔包括外塔和内塔；所述内塔上方至少设置有一个喷头；所述旋风除尘器外表面设置有加热套，所述加热套和旋风除尘器之间设置有加热线圈；所述二级处理塔内设置有横篦，所述横篦上设置有填料层，所述二级处理塔内至少设置有一个喷头；所述油水分离器设置在二级处理塔正下方；所述油水分离器下端设置有沉降室，所述沉降室最下端设置有排水通道，所述排水通道连接在二级处理塔内的喷头上。本发明克服了露点腐蚀的问题，并对粉尘和油分进行充分回收，彻底解决堵塞问题，使设备的运转更为顺畅。

Description

一种含油污泥热解碳化烟气回收系统

技术领域

本发明涉及一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，尤其涉及一种对含油污泥在干化和热解炭化过程中产生的高温烟气进行处理的设备。

背景技术

据统计，我国的采油行业含油污泥的产生量超过百万吨。含油污泥中含有大量石油烃类，如果不进行利用，不仅浪费油气资源，而且因为含水率较高，污泥体积比较大，需要占用大面积的土地进行储存或填埋，易对环境造成污染。国内外针对含油污泥的处理技术有焚烧、生物处理和热解等。含油污泥的热解炭化作为一种较为有效的资源化处理技术渐渐被行业所采用。

2015年7月29日公开的申请号为201520099383.2的发明创造公开了一种烟气处理系统，其利用处理塔、喷淋器和刮油机构等完成了三相分离，解决了热解气体在进入冷凝过程后进入管道的过程中容易发生堵塞的问题，并利用刮油机构回收重质油和轻质油。然而，在使用过程中发现，该发明创造的处理塔内壁易出现临露点腐蚀问题，设备故障率高。所谓烟气露点腐蚀是指由于硫元素在燃烧时生成SO2、SO3，当换热面的外表面温度低于烟气露点温度时，在换热面上就会形成硫酸雾露珠，导致换热面腐蚀；在使用过程中还发现，该发明创造对粉尘和油分的收集并不彻底，仍然会发生堵塞问题，对设备的正常运行产生不良影响，即使增加旋风除尘装置，效果也不尽人意。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，克服了露点腐蚀的问题，并对粉尘和油分进行充分回收，彻底解决堵塞问题，使设备的运转更为顺畅。

一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，包括一级处理塔、旋风除尘器、二级处理塔、油水分离器和气体收集装置，所述旋风除尘器通过混合气管道连接在一级处理塔之后，所述一级处理塔包括外塔和内塔，所述外塔为筒形，所述内塔是一个筒型隔墙，所述内塔与外塔同轴；所述筒形隔墙外部与外塔之间设置有螺旋形隔板；烟气进料管开口设置在所述外塔上，位于螺旋形隔板最底层之下；所述混合气管道进口端弯曲向下，所述混合气管道进口端在内塔里面并位于内塔下部；所述内塔上方至少设置有一个喷头；所述旋风除尘器外表面设置有加热套，所述加热套和旋风除尘器之间设置有加热线圈；所述二级处理塔内设置有横篦，所述横篦上设置有填料层，所述二级处理塔内至少设置有一个喷头，所述填料层上端位于所述喷头之下；所述二级处理塔通过气体输送管连接在旋风除尘器之后，所述油水分离器设置在二级处理塔正下方；所述油水分离器下端设置有沉降室，所述沉降室最下端设置有排水通道，所述排水通道连接在二级处理塔内的喷头上。

作为优选，所述油水分离器和所述二级处理塔的外壁为筒形并同轴设置，所述气体输送管出口设置在二级处理塔和油水分离器之间；所述沉降室呈倒锥形与油水分离器的外壁连接，所述沉降室轴线与油水分离器轴线重合，所述油水分离器的外壁内侧设置有传感器；所述油水分离器包括锥形进口、竖直通道、锥形出口和锥形隔板，所述锥形进口设置在锥形出口正上方，所述竖直通道上端与锥形进口连通，所述竖直通道下端与锥形出口连通；所述锥形隔板下端连接在所述外壁内侧，锥形隔板上端位于锥形进口下端和锥形隔板下端之间；所述锥形隔板与所述竖直通道之间形成环形出口，所述外壁上设置有轻质油出口和重质油出口，所述轻质油出口位于所述锥形隔板上端和下端之间，所述重质油出口位于锥形隔板下端和沉降室上端之间。

作为优选，所述锥形出口内设置有旋转元件，所述旋转元件为圆盘形，所述旋转元件的轴线与竖直通道的轴线重合；所述旋转元件位于锥形出口上端和下端之间。

作为优选，所述竖直通道内设置有排气管道，所述排气管道上端呈圆弧形弯曲朝下；所述排气管道上端开口位于锥形进口上端和下端之间，所述排气管道下端位于竖直通道下端和旋转元件上端之间。

作为优选，所述传感器可以是压力传感器，所述压力传感器至少为两个，两个压力传感器位于锥形隔板下端和沉降室上端之间；两个压力传感器上下垂直设置，分别位于重质油出口的上端之上和重质油出口的下端之下。

作为优选，所述混合气管道位于一级处理塔和旋风除尘器之间的部分外表面设置有加热套，所述加热套和混合气管道之间设置有加热线圈。

作为优选，所述二级处理塔顶端开设有气体通道口，所述气体通道口连接有气体通道，所述气体通道中设置有结露板，所述结露板是一种带孔的折线形板块，所述结露板位于气体通道口处。

作为优选，所述环形出口与所述竖直通道同轴线；所述竖直通道的轴线与所述油水分离器的轴线重合。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用油水分离器的特殊结构，使得重质油和轻质油在油水分离阶段可以依靠自身密度使重质油和轻质油得以分开收集，避免增加后续工艺和工时对收集到的重质油和轻质油进行分离，减少了工时，降低了成本，提高了设备的利用效率，而且喷淋处理塔、油水分离器、沉降室和锥形隔板同轴线，保证了喷淋处理塔和油水分离器运转时的稳定性。

(2)本发明油水分离器的的锥形出口内设置的旋转元件可以对油水分离器内的液体进行搅拌，在加速重质油和轻质油分离的同时，旋转元件旋转时还可以达到这样一种预料不到的效果：即，旋转元件旋转时，旋转元件上部可形成低压区，方便竖直通道内的液体向下流通；另外，旋转元件旋转时还可以对旋转元件下部液体施加压力，迫使锥形出口下方的液体向油水分离器四周流动，使其中的重质油和轻质油向上浮起，避免部分重质油和轻质油滞留在锥形出口附近难以排出。

(3)本发明的竖直通道内设置有排气管道，避免锥形出口内聚集空气，阻碍竖直通道内液体向下流动。

(4)本发明的一级处理塔分为外塔和内塔，来自烟气进料管的高温烟气通过内塔和外塔之间的空间进入内塔之前对内塔进行加热，使内塔内壁温度高于露点温度，防止露点腐蚀现象。

(5)本发明利用加热线圈对旋风除尘器以及旋风除尘器与一级处理塔之间的混合气管道进行加热，使得换热面的表面温度高于烟气露点温度，避免漏点腐蚀现象的产生，同时保证烟气在二级处理塔内保持了较高的温度，利用高温烟气与喷头喷淋出来的水接触时产生的大量雾状水滴，对烟气内可冷凝的成分进行冷凝吸附，同时还可以利用水分蒸发时的吸热反应对可冷凝成分进行冷凝，另外，利用加热线圈加热时可以对加热温度有更灵活的控制。

(6)本发明利用一级处理塔内外塔和内塔之间的螺旋形隔板使得高温烟气对内塔进行加热的同时，气流呈螺旋形上升，使得高温烟气中大颗粒杂质因离心力大而被甩出气流并沿螺旋形隔板下降，而且，螺旋形隔板还使得高温烟气与内塔侧面接触时间变长，对内塔的加热更加充分。

(7)本发明通过一级处理塔和二级处理塔内的喷头实际进行了两次喷淋处理，又通过螺旋型隔板和旋风除尘器实际又进行了两次单独的除尘处理，而喷淋处理本身又有着除尘的作用。所以，本发明实际进行了两次喷淋，四次除尘，更彻底的除去烟气中的重质油和轻质油以及粉尘，而粉尘上极易附着大量重质油和轻质油成分，四次除尘还相当于进一步除去烟气中的重质油和轻质油成分。

(8)本发明采用的填料层使得上升的气体与下降的喷淋液体的接触时间更长，接触更加充分，气体中重质油和轻质油成分的冷凝过程更加充分，重质油和轻质油成分的分离更为彻底。

(9)高温烟气经过本发明一级处理塔和旋风除尘器的处理，气体中固体颗粒含量极少，因此可以对沉降室内的水分进行循环利用，避免经常对沉降室内的水进行净化处理，在节约了水资源的同时也减少了成本；同时循环水中含有部分重质油和轻质油，这部分重质油和轻质油随水经填料层下降时，借助油本身的黏性可以降低液体在填料层内下降的速度，从而增大液体与上升气体的接触时间，使接触更加充分，气体中重质油和轻质油成分的冷凝过程更加充分，重质油和轻质油的分离更为彻底。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为含油污泥热解碳化烟气回收系统整体示意图。

图2为A位置的局部放大图。

图3为一级处理塔示意图。

图4为旋风除尘器示意图。

图5为螺旋形隔板示意图。

图6为二级处理塔和油水分离器示意图。

标号说明：

1.一级处理塔，10.污水池，11.混合气管道，12.外塔，13.内塔，14.烟气进料管，15.螺旋形隔板，2.旋风除尘器，20.加热套，21.气体输送管，22.加热线圈，3.二级处理塔，30.外壁，31.横篦，32.填料层，33.喷头，34.气体通道口，35.气体通道，36.结露板，4.油水分离器，4a.沉降室，4b.传感器，41.锥形进口，42.竖直通道，43.锥形出口，44.锥形隔板，45.环形出口，46.轻质油出口，47.重质油出口，48.排水通道，49.排气管道，410.旋转元件，5.气体收集装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例

图1为含油污泥热解碳化烟气回收系统整体示意图、图2为A位置的局部放大图、图3为一级处理塔示意图、图4为旋风除尘器示意图、图5为螺旋形隔板示意图、图6为二级处理塔和油水分离器示意图。如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本实施例中提供的是一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，包括一级处理塔1、旋风除尘器2、二级处理塔3、油水分离器4和气体收集装置5；所述旋风除尘器2通过混合气管道11连接在一级处理塔1之后，所述二级处理塔3通过气体输送管21连接在旋风除尘器2之后，所述油水分离器4设置在二级处理塔3正下方；所述油水分离器4和所述二级处理塔3的外壁30为筒形并同轴设置，所述气体输送管21出口设置在二级处理塔3和油水分离器4之间；所述油水分离器4下端设置有沉降室4a，所述沉降室4a呈倒锥形与油水分离器4的外壁30连接，所述沉降室4a轴线与油水分离器4轴线重合，所述油水分离器4的外壁30内侧设置有传感器4b；所述油水分离器4包括锥形进口41、竖直通道42、锥形出口43和锥形隔板44，所述锥形进口41设置在锥形出口43正上方，所述竖直通道42上端与锥形进口41连通，竖直通道42下端与锥形出口43连通；所述锥形隔板44下端连接在所述外壁30内侧，锥形隔板44上端位于锥形进口41下端和锥形隔板44下端之间；所述锥形隔板44与所述竖直通道42之间形成环形出口45，所述外壁30内侧上设置有轻质油出口46和重质油出口47，所述轻质油出口46位于所述锥形隔板44上端和下端之间，所述重质油出口47位于锥形隔板44下端和沉降室4a上端之间；所述沉降室最下端设置有排水通道48，所述排水通道48连接在二级处理塔3内的喷头33上；所述锥形出口43内设置有旋转元件410，旋转元件为圆盘形，轴线与竖直通道42重合；所述旋转元件410位于锥形出口43上端和下端之间；所述竖直通道42内设置有排气管道49，所述排气管道49上端呈圆弧形弯曲朝下；所述排气管道49上端开口位于锥形进口41上端和下端之间，所述排气管道49下端位于竖直通道42下端和旋转元件410上端之间；所述传感器4b可以是压力传感器，所述压力传感器至少为两个，两个压力传感器位于锥形隔板44下端和沉降室4a上端之间；两个压力传感器上下垂直设置，分别位于重质油出口47的上端之上和重质油出口47的下端之下；所述一级处理塔1包括外塔12和内塔13，所述外塔12为筒形，所述内塔13是一个筒型隔墙，所述内塔13与外塔12同轴；所述筒形隔墙外部与外塔12之间设置有螺旋形隔板15，所述螺旋形隔板15在内塔13与外塔12之间形成螺旋形上升的通道，便于高温烟气以螺旋形对内塔13进行加热；烟气进料管14开口设置在所述外塔12上，位于螺旋形隔板15最底层之下；所述混合气管道11进口端弯曲向下，所述混合气管道11进口端在内塔13里面并位于内塔13下部；所述内塔13上方至少设置有一个喷头33；所述旋风除尘器2外表面设置有加热套20，所述加热套20和旋风除尘器2之间设置有加热线圈22；所述混合气管道11位于一级处理塔1和旋风除尘器2之间的部分外表面设置有加热套20，所述加热套20和混合气管道11之间设置有加热线圈22；所述二级处理塔3内设置有横篦31，所述横篦31设置在二级处理塔3外壁30内侧上，位于气体输送管21之上；所述二级处理塔3内至少设置有一个喷头33，所述喷头33设置在所述横篦31上部；所述横篦31上设置有填料层32，所述填料层32上端位于所述喷头33之下；所述二级处理塔3顶端开设有气体通道口34，所述气体通道口34连接有气体通道35，所述气体通道35中设置有结露板36，所述结露板36是一种带孔的折线形板块，所述结露板36位于气体通道口34处；所述环形出口45与所述竖直通道42同轴线；所述竖直通道42与所述油水分离器4轴线重合；所述重质油出口47和轻质油出口46管道内设置有阀门；所述排水通道48内设置有阀门用以调节油水分离器内的液面高度。

本发明的工作过程：含油污泥在干化和热解炭化过程中产生的高温烟气先自烟气进料管进入一级处理塔，在一级处理塔中先利用螺旋形隔板形成的螺旋形通道进行除尘并对内塔进行加热，使内塔内表面温度高于烟气露点温度，以避免露点腐蚀，然后进行喷淋，除尘留下的杂质通过外塔下端的通道排入污水池10，喷淋留下的液体从内塔下端的通道排入污水池10；从一级处理塔中出来的气体经旋风除尘器进行二次除尘，进一步除去气体中携带的粉尘颗粒；从旋风除尘器留下的固体颗粒排入污水池；从旋风除尘器中出来的气体经过二级处理塔的喷淋处理从二级处理塔顶端通道流向气体收集装置等待使用，从旋风除尘器中出来的气体在进入气体收集装置之前，经过结露板以尽可能除去气体中携带的液体，具体来说，烟气中不可冷凝部分经过结露板时，含有大量水蒸汽的烟气接触温度较低的结露板，使得大量水蒸汽冷凝成小水珠，小水珠沿着结露板向下流动进入喷淋处理塔中对烟气中的重质油和轻质油成分进行冷凝；另外，结露板上的小水珠还有一个预料不到的效果，即：结露板上的水珠在未落入喷淋处理塔之前，在结露板上形成类似于水帘的效果，可以对少量未完全冷凝的重质油和轻质油成分进行冷凝；从二级处理塔喷淋留下的液体经竖直通道流向沉降室，经过旋转元件的搅拌，密度最小的轻质油经环形出口从轻质油出口分离出去；密度稍大的重质油从重质油出口分离出去。具体来说就是：当重质油出口上面的压力传感器达到预先设定的压力P，同时重质油出口下面的压力传感器达到P+Δp时，开启重质油出口阀门，使重质油分离出去。当重质油出口上面的压力传感器未达到预先设定的压力P，或者重质油出口下面的压力传感器大于P+Δp时，关闭重质油出口阀门。沉降室下层的水分经排水通道48流向喷头33。需要指出的是，所述Δp为所述重质油在所述油水分离器内所述两个压力传感器之间的压力差；调节排水通道48内的阀门可以对排水通道48排出的排水量进行微调。烟气中不可冷凝部分从气体通道口34进入气体通道35内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：包括一级处理塔(1)、旋风除尘器(2)、二级处理塔(3)、油水分离器(4)和气体收集装置(5)，所述旋风除尘器(2)通过混合气管道(11)连接在一级处理塔(1)之后，所述一级处理塔(1)包括外塔(12)和内塔(13)，所述外塔(12)为筒形，所述内塔(13)是一个筒型隔墙，所述内塔(13)与外塔(12)同轴；所述筒形隔墙外部与外塔(12)之间设置有螺旋形隔板(15)；烟气进料管(14)开口设置在所述外塔(12)上，位于螺旋形隔板(15)最底层之下；所述混合气管道(11)进口端弯曲向下，所述混合气管道(11)进口端在内塔(13)里面并位于内塔(13)下部；所述内塔(13)上方至少设置有一个喷头(33)；所述旋风除尘器(2)外表面设置有加热套(20)，所述加热套(20)和旋风除尘器(2)之间设置有加热线圈(22)；所述二级处理塔(3)内设置有横篦(31)，所述横篦(31)上设置有填料层(32)，所述二级处理塔(3)内至少设置有一个喷头(33)，所述填料层(32)上端位于所述喷头(33)之下；所述二级处理塔(3)通过气体输送管(21)连接在旋风除尘器(2)之后，所述油水分离器(4)设置在二级处理塔(3)正下方；所述油水分离器(4)下端设置有沉降室(4a)，所述沉降室(4a)最下端设置有排水通道(48)，所述排水通道(48)连接在二级处理塔(3)内的喷头(33)上。

2.如权利要求1所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述油水分离器(4)和所述二级处理塔(3)的外壁(30)为筒形并同轴设置，所述气体输送管(21)出口设置在二级处理塔(3)和油水分离器(4)之间；所述沉降室(4a)呈倒锥形与油水分离器(4)的外壁(30)连接，所述沉降室(4a)轴线与油水分离器(4)轴线重合，所述油水分离器(4)的外壁(30)内侧设置有传感器(4b)；所述油水分离器(4)包括锥形进口(41)、竖直通道(42)、锥形出口(43)和锥形隔板(44)，所述锥形进口(41)设置在锥形出口(43)正上方，所述竖直通道(42)上端与锥形进口(41)连通，所述竖直通道(42)下端与锥形出口(43)连通；所述锥形隔板(44)下端连接在所述外壁(30)内侧，锥形隔板(44)上端位于锥形进口(41)下端和锥形隔板(44)下端之间；所述锥形隔板(44)与所述竖直通道(42)之间形成环形出口(45)，所述外壁(30)上设置有轻质油出口(46)和重质油出口(47)，所述轻质油出口(46)位于所述锥形隔板(44)上端和下端之间，所述重质油出口(47)位于锥形隔板(44)下端和沉降室(4a)上端之间。

3.如权利要求2所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述锥形出口(43)内设置有旋转元件(410)，所述旋转元件(410)为圆盘形，所述旋转元件(410)的轴线与竖直通道(42)的轴线重合；所述旋转元件(410)位于锥形出口(43)上端和下端之间。

4.如权利要求3所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述竖直通道(42)内设置有排气管道(49)，所述排气管道(49)上端呈圆弧形弯曲朝下；所述排气管道(49)上端开口位于锥形进口(41)上端和下端之间，所述排气管道(49)下端位于竖直通道(42)下端和旋转元件(410)上端之间。

5.如权利要求2所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述传感器(4b)可以是压力传感器，所述压力传感器至少为两个，两个压力传感器位于锥形隔板(44)下端和沉降室(4a)上端之间；两个压力传感器上下垂直设置，分别位于重质油出口(47)的上端之上和重质油出口(47)的下端之下。

6.如权利要求1所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述混合气管道(11)位于一级处理塔(1)和旋风除尘器(2)之间的部分外表面设置有加热套(20)，所述加热套(20)和混合气管道(11)之间设置有加热线圈(22)。

7.如权利要求1所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述二级处理塔(3)顶端开设有气体通道口(34)，所述气体通道口(34)连接有气体通道(35)，所述气体通道(35)中设置有结露板(36)，所述结露板(36)是一种带孔的折线形板块，所述结露板(36)位于气体通道口(34)处。

8.如权利要求2所述的一种含油污泥热解碳化烟气回收系统，其特征在于：所述环形出口(45)与所述竖直通道(42)同轴线；所述竖直通道(42)的轴线与所述油水分离器(4)的轴线重合。