CN106082580A - 一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，包括：包括桨叶式干化机和燃烧炉；桨叶式干化机的进料口通过油泥泵的输泥管和油泥仓相连，热解室从旋流传热室轴向穿过，桨叶式干化机的出口和热解室的进口相连，热解室的第一出口通过锁气器和油泥炭化颗粒仓相连，热解室的第二出口和燃烧器相连，燃烧器连接设于旋流燃烧室中的喷嘴，余热利用烟道中设有导热油换热器、空气预热器和烟气净化器。本发明通过油泥的高温裂解产生裂解气，裂解气燃烧所释放的能量再利用于油泥干化和油泥裂解，能最大限度利用热能而不需要外加辅助燃料，实现以废治废的目的。

Description

一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置
技术领域
本发明涉及一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放系统。
背景技术
石油作为一种重要的战略性能源，在整个人类社会的进步和经济的发展中占有不可替代的地位。但是，作为一种化石燃料，石油在开采、油田集输、储存、炼油厂污水处理等过程中不可避免会产生大量的含油污泥。据不完全统计，在我国一个小中型油田每天大约产生100t左右的油泥，石化领域每年产生的油泥总量高达(10～44)×104吨。含油污泥主要由各种油、水、机械杂质、化学添加剂等混合组成，脱水较难，有些油泥还具有刺激性气味。炼油厂含油污泥含有大量苯系物、酚类、芘、蒽等有毒物质，如直接外排，有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境，因此已被列为危险废物，含油超过千分之三的油泥必须进行无害化处理。此外，含油污泥中的石油类物质含量很高，一般能达到20～30％，具有非常高的利用价值，如果处置不当，不仅污染环境，还会造成巨大的资源浪费。
含油污泥处理技术难度大，成本高，一直是困扰我国石油行业的环保难题。目前，国内外含油污泥处理主要技术有：生物处理、固化处理、焚烧处理、溶剂萃取、热处理、热洗涤、三相分离、安全填埋等。而采用这些工艺的处理设备和装置系统在实际处理过程中都存在不同程度的缺陷，例如：生物法存在处理周期长，对环烷烃、芳烃、杂环类处理效果差，无法回收有效资源；固化处理中加入的有机固化剂可能造成二次污染，处理技术受污泥中含油量的制约；焚烧法处理成本高，焚烧产生的重金属、粉尘等对空气造成二次污染，油资源也没能得到有效回收；溶剂萃取法的关键在于开发性价比高的萃取剂，目前仍停留在研究阶段；热洗涤法目前看效果仍不好，热洗后污泥含油量仍难达到国家要求的无害化指标。
为此，针对上述问题发明了一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放系统，该技术利用油泥中所携带的能源对油泥本身进行间接搅拌干燥和裂解。其中间接搅拌干燥的优点是干燥气体处理量小，利用本发明设计的“ω”型机体结构，并结合双轴楔形搅拌叶片不仅可以大幅优化搅拌效果、提高干化速率，还可以将干化后的油泥破碎为粒度均匀的颗粒产品，便于干油泥颗粒在热解室中的输运；特别设计的燃烧炉能够实现热解气的旋流燃烧、旋流传热和烟气的余热回收，提高燃烧和传热效率；得到的炭化油泥颗粒进一步的作为干燥和燃烧烟气的净化剂，实现油泥干燥和炭化一体化系统的零排放目标。与其他技术相比，具有高效、快速、安全、资源回收及系统零排放的优势。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放系统。
为了达到上述目的，本发明提供了一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，包括：包括桨叶式干化机和燃烧炉；所述桨叶式干化机包括夹套、油泥干化室、热轴、叶片、进料口、出口、干化水蒸汽出口夹套进油口、夹套出油口、热轴进油口和热轴出油口，夹套设于油泥干化室外侧，热轴以及设于热轴上的叶片设于油泥干化室中，油泥干化室连接进料口、出口和干化水蒸汽出口，热轴的两端分别连接热轴进油口和热轴出油口，夹套的两端分别连接夹套进油口和夹套出油口；桨叶式干化机的进料口通过油泥泵的输泥管和油泥仓相连，所述的燃烧炉包括旋流燃烧室、旋流传热室和余热利用烟道，旋流传热室的一端连接旋流燃烧室，旋流传热室的另一端连接余热利用烟道，热解室从旋流传热室轴向穿过，桨叶式干化机的出口和热解室的进口相连，热解室的第一出口通过锁气器和油泥炭化颗粒仓相连，热解室的第二出口和燃烧器相连，燃烧器连接设于旋流燃烧室中的喷嘴，余热利用烟道中设有导热油换热器、空气预热器和烟气净化器，导热油换热器的进口通过导热油泵和导热油箱的出油口相连，导热油换热器的出口通过管道分成两路分别连接至桨叶式干化机的热轴进油口和夹套进油口，桨叶式干化机的热轴出油口和夹套出油口由导热油管和导热油箱相连，桨叶式干化机的干化水蒸汽出口通过引风机和喷淋器相连，所述喷淋器的气体出口连接至气体过滤器的进口，气体过滤器出口和引风机相连，引风机出口管路和送风机出口管路汇合后接入空气预热器的进口管路，空气预热器出口管路连接至燃烧器，喷淋器的冷凝水出口和冷凝水过滤器相连，冷凝水过滤器出水口经由水泵连接至空气冷却塔，空气冷却塔的冷却水出口经由循环水泵和喷淋器的喷淋装置冷却水入口相连。
优选地，所述的热解室内设有由调速电机带动旋转的绞龙。
更优选地，所述的绞龙为有轴绞龙或无轴绞龙，绞龙底部紧贴热解室的下壁，绞龙顶部和热解室上壁之间保留热解气通道。
优选地，所述的桨叶式干化机设于燃烧炉上方。
优选地，所述的旋流燃烧室的烟气出口通道和旋流燃烧室相切。
优选地，所述的油泥干化室的底部的截面呈“ω”型结构。
优选地，所述的桨叶式干化机倾斜布置，所述的叶片为楔形叶片。
优选地，所述的烟气净化器布置在导热油换热器和空气预热器之间。
优选地，所述的冷凝水过滤器、气体过滤器和烟气净化器中的净化和过滤材料均来自油泥炭化颗粒料仓中的油泥炭化颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过油泥的高温裂解产生裂解气，裂解气燃烧所释放的能量再利用于油泥干化和油泥裂解，能最大限度利用热能而不需要外加辅助燃料，实现以废治废的目的。裂解焦炭颗粒进一步用于干燥冷凝水处理和燃烧烟气净化，实现油泥干燥及炭化系统的零排放目标。
本发明所设计的桨叶式干化机采用“ω”型结构布置，可以大幅提高油泥的搅拌效果，促进楔形叶片对油泥的挤压，从而提高油泥干化效率，而且使得干化机出口的干油泥颗粒粒径分布更加均匀。
本发明所设计的热解室采用绞龙推进，经间接搅拌干燥后的油泥呈颗粒状，可以通过绞龙均匀推进，绞龙顶部和热解室上壁之间保留热解气通道，防止热解气在热解室内淤积。
本发明所设计的燃烧炉分为三个功能区，分别为旋流燃烧室、旋流传热室和余热利用烟道，热解气和空气混合后高速喷入旋流燃烧室燃烧，使得燃烧更加充分；高温烟气经旋流燃烧室出口后切向流入旋流传热室，提高了传热效率；余热利用烟道通过布置导热油换热器和空气预热器进一步回收烟气余热。
本发明所设计的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，利用油泥热解过程产生的热解可燃气的燃烧，提供油泥干燥和热解所需的热能，实现了资源回收利用，无需外加燃料、运行成本低，当热解气有多余时，可以作为能源加以回收储存。
本发明所设计的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，热解所产生的油泥炭化颗粒具有吸附性和催化性，利用这些特性可以实现对油泥干燥冷凝水的净化、干燥气体的吸湿、以及燃烧烟气的催化净化，从而实现系统的污染物零排放。
本发明所设计的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，所产生的炭化颗粒是高热值、高含碳、高孔隙率、且无臭无味的黑色颗粒产品，除供系统自用外，多余的部分可以作为产品外售或用于其他用途。
附图说明
图1是油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置结构示意图。
图2是油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置中桨叶式干化机的A-A剖面结构图。
图3是油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置中燃烧炉的B-B剖面结构图。
图4是油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置中燃烧炉的C-C剖面结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1和图2所示，为油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置结构示意图，所述的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置包括桨叶式干化机3和燃烧炉17，桨叶式干化机3设于燃烧炉17上方；所述桨叶式干化机3包括夹套44、油泥干化室46、热轴43、叶片45、进料口4、出口5、干化水蒸汽出口29夹套进油口25、夹套出油口27、热轴进油口24和热轴出油口26，夹套44设于油泥干化室46外侧，热轴43以及设于热轴43上的叶片45设于油泥干化室46中，油泥干化室46连接进料口4、出口5和干化水蒸汽出口29，热轴43的两端分别连接热轴进油口24和热轴出油口26，夹套44的两端分别连接夹套进油口25和夹套出油口27；桨叶式干化机3的进料口4通过油泥泵2的输泥管和油泥仓1相连，所述的燃烧炉17包括旋流燃烧室16、旋流传热室41和余热利用烟道42，旋流传热室41的一端连接旋流燃烧室16，旋流传热室41的另一端连接余热利用烟道42，热解室6从旋流传热室41轴向穿过，燃烧炉17和热解室6构成一整体，桨叶式干化机3的出口5和热解室6的进口7相连，所述的热解室6内设有由调速电机9带动旋转的绞龙8。所述的绞龙8为有轴绞龙或无轴绞龙，绞龙底部紧贴热解室6的下壁，绞龙8顶部和热解室6上壁之间保留热解气通道。热解室6的第一出口11通过锁气器12和油泥炭化颗粒仓34相连，热解室6的第二出口10和燃烧器13相连，燃烧器13连接设于旋流燃烧室16中的喷嘴48，余热利用烟道42中设有导热油换热器18、空气预热器19和烟气净化器39，导热油换热器18的进口通过导热油泵21和导热油箱20的出油口相连，导热油换热器18的出口通过管道分成两路分别连接至桨叶式干化机3的热轴进油口24和夹套进油口25，桨叶式干化机3的热轴出油口26和夹套出油口27由导热油管和导热油箱20相连，桨叶式干化机3的干化水蒸汽出口29通过引风机30和喷淋器31相连，所述喷淋器31的气体出口连接至气体过滤器32的进口，气体过滤器32出口和引风机38相连，引风机38出口管路和送风机28出口管路汇合后接入空气预热器19的进口管路，空气预热器19出口管路连接至燃烧器13，喷淋器31的冷凝水出口和冷凝水过滤器33相连，冷凝水过滤器33出水口经由水泵35连接至空气冷却塔37，空气冷却塔37的冷却水出口经由循环水泵36和喷淋器31的喷淋装置49冷却水入口相连。
油泥仓1中的油泥在桨叶式干化机3中干燥后，进入热解室6热解形成油泥炭化颗粒，热解室6的油泥炭化颗粒经第一出口11进入油泥炭化颗粒仓34，第一出口11和颗粒仓34之间安装有锁气器12，以防止热解气进入颗粒仓34，热解气则通过第二出口10进入燃烧器13，导热油箱20内的导热油经导热油泵21加压后流入导热油换热器18，经导热油换热器18加热后通过热轴进油口24和夹套进油口25流入桨叶式干化机3，导热油流经夹套44、热轴43和楔形叶片45后分别从热轴出油口26和夹套出油口27流出，回流至导热油箱20，导热油箱20设有泻油排渣口23和排气口22，桨叶式干化机3内的油泥干燥水蒸汽由引风机30经干化水蒸气出口29引出后送入喷淋器31，冷却水进入喷淋装置49对干燥水蒸汽进行冷凝，经冷凝后的干燥气体经引风机38引入气体过滤器32进一步除湿，除湿后的干燥气体和送风机28的出口气体汇合后进入空气预热器19，气体经预热后进入燃烧器13参与燃烧，干燥冷凝水则通过水泵35引入冷凝水过滤器33进行冷凝水净化处理，净化后的冷凝水送入空气冷却塔37进行冷却，冷却后的形成冷却水再通过循环水泵36送入喷淋器31进行干燥水蒸汽的冷凝。
如图1所示，以导热油为热介质，导热油在导热油箱20和桨叶式干化机3之间循环，通过调整燃烧烟气温度和导热油循环流速，使得导热油温度控制在150～250℃范围。桨叶式干化机3出口油泥为含水率低于10％的干油泥颗粒。
如图1所示，燃烧炉17内温度通过调节流入燃烧器13的热解气流量和空气流量加以控制，气体流量由阀门14调节，使得热解室6内的热解温度维持在500～1000℃范围，当热解气有富裕时可以通过管道47回收多余的热解气，当热解气不足时，辅助燃料通过管道15进入燃烧器13。
如图3和图4所示，燃烧炉17分为三个功能区，分别为旋流燃烧室16、旋流传热室41和余热利用烟道42，所述的旋流燃烧室16所使用的能源为油泥热解可燃气。热解气和空气混合后通过喷嘴48切向高速喷入旋流燃烧室16燃烧，高速旋流使得空气和燃料混合更加均匀，燃烧更加充分；所述的旋流燃烧室16的烟气出口通道和旋流燃烧室41相切。高温烟气经旋流燃烧室16的烟气出口通道后切向流入旋流传热室41，切向流入的高温烟气在旋流传热室41内继续作高速湍流和旋流流动，大幅提高烟气侧对流换热效率；余热利用烟道42通过布置导热油换热器18和空气预热器19进一步回收烟气余热，排烟温度控制在100℃以下。
如图1和2所示，所述的桨叶式干化机3倾斜布置，所述的叶片45为楔形叶片45。所述的油泥干化室46的底部的两侧向内凹曲，中间向上凹曲，形成截面呈“ω”型结构，以大幅提高油泥的搅拌效果和干化速率，油泥在桨叶式干化机3内的干燥时间可以通过调节热轴43转速和桨叶式干化机3的倾斜角度加以控制，使干化机出口26的油泥含水率控制在10％以下，干化油泥呈均匀的颗粒状。
为了使油泥炭化颗粒对烟气中的NOx和SO2有较高的脱除效率，将烟气净化器39布置在导热油换热器18和空气预热器19之间，通过调整烟气温度使得烟气净化器39的温度维持在250～400℃。
如图1所示，冷凝水过滤器33、气体过滤器32和烟气净化器39中的净化和过滤材料均来自油泥炭化颗粒料仓34中的油泥炭化颗粒，多余的炭化颗粒通过出口40外运。

Claims (9)

1.一种油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，包括：包括桨叶式干化机(3)和燃烧炉(17)；所述桨叶式干化机(3)包括夹套(44)、油泥干化室(46)、热轴(43)、叶片(45)、进料口(4)、出口(5)、干化水蒸汽出口(29)夹套进油口(25)、夹套出油口(27)、热轴进油口(24)和热轴出油口(26)，夹套(44)设于油泥干化室(46)外侧，热轴(43)以及设于热轴(43)上的叶片(45)设于油泥干化室(46)中，油泥干化室(46)连接进料口(4)、出口(5)和干化水蒸汽出口(29)，热轴(43)的两端分别连接热轴进油口(24)和热轴出油口(26)，夹套(44)的两端分别连接夹套进油口(25)和夹套出油口(27)；桨叶式干化机(3)的进料口(4)通过油泥泵(2)的输泥管和油泥仓(1)相连，所述的燃烧炉(17)包括旋流燃烧室(16)、旋流传热室(41)和余热利用烟道(42)，旋流传热室(41)的一端连接旋流燃烧室(16)，旋流传热室(41)的另一端连接余热利用烟道(42)，热解室(6)从旋流传热室(41)轴向穿过，桨叶式干化机(3)的出口(5)和热解室(6)的进口(7)相连，热解室(6)的第一出口(11)通过锁气器(12)和油泥炭化颗粒仓(34)相连，热解室(6)的第二出口（10)和燃烧器(13)相连，燃烧器(13)连接设于旋流燃烧室(16)中的喷嘴(48)，余热利用烟道(42)中设有导热油换热器(18)、空气预热器(19)和烟气净化器(39)，导热油换热器(18)的进口通过导热油泵(21)和导热油箱(20)的出油口相连，导热油换热器(18)的出口通过管道分成两路分别连接至桨叶式干化机(3)的热轴进油口(24)和夹套进油口(25)，桨叶式干化机(3)的热轴出油口(26)和夹套出油口(27)由导热油管和导热油箱(20)相连，桨叶式干化机(3)的干化水蒸汽出口(29)通过引风机(30)和喷淋器(31)相连，所述喷淋器(31)的气体出口连接至气体过滤器(32)的进口，气体过滤器(32)出口和引风机(38)相连，引风机(38)出口管路和送风机(28)出口管路汇合后接入空气预热器(19)的进口管路，空气预热器(19)出口管路连接至燃烧器(13)，喷淋器(31)的冷凝水出口和冷凝水过滤器(33)相连，冷凝水过滤器(33)出水口经由水泵(35)连接至空气冷却塔(37)，空气冷却塔(37)的冷却水出口经由循环水泵(36)和喷淋器(31)的喷淋装置(49)冷却水入口相连。
2.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的热解室(6)内设有由调速电机(9)带动旋转的绞龙(8)。
3.如权利要求2中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的绞龙(8)为有轴绞龙或无轴绞龙，绞龙底部紧贴热解室(6)的下壁，绞龙(8)顶部和热解室(6)上壁之间保留热解气通道。
4.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的桨叶式干化机(3)设于燃烧炉(17)上方。
5.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的旋流燃烧室(16)的烟气出口通道和旋流燃烧室(43)相切。
6.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的油泥干化室(46)的底部的截面呈“ω”型结构。
7.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的桨叶式干化机(3)倾斜布置，所述的叶片(45)为楔形叶片(45)。
8.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的烟气净化器(39)布置在导热油换热器(18)和空气预热器(19)之间。
9.如权利要求1中的油泥干燥及炭化一体化处理零排放装置，其特征在于，所述的冷凝水过滤器(33)、气体过滤器(32)和烟气净化器(39)中的净化和过滤材料均来自油泥炭化颗粒料仓(34)中的油泥炭化颗粒。
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