CN107096245A - 一种天然气污水浆料燃气干燥装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气污水浆料燃气干燥装置及方法，其中装置包括依次联接的浆料槽、喷雾+流化床干燥器和旋风分离器；所述浆料槽用于储存浆料；所述喷雾+流化床干燥器用于对所述浆料进行喷雾干燥和流化床干燥；所述旋风分离器用于对蒸汽、烟气以及干燥后的固体矿化物进行气固分离。本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥装置，既具有低压喷雾干燥功能，同时还具流化床干燥的功能，单台设备数量少，设备布置紧凑，并实现了单台设备的多功能。
Description
技术领域
本发明涉及污水浆料干燥领域，特别是涉及一种天然气污水浆料燃气干燥装置及方法。
背景技术
在中石油和中石化的天然气开采过程中，必然伴生一定的含矿化物的污水，然而，由于环保要求，污水必须进行处理之后再达标排放或在不处理的情况下进行回注。
现有技术中，不论是处理之后达标排放还是在不处理的情况下进行回注，都要将污水用汽车槽车运至集中点或用管道输送至集中点，运输距离取决于天然气井站至集中点的距离，无论是运输还是管道输送的成本都很高。
同时，现有技术中的天然气污水处理项目中，采用预处理→RO膜浓缩→蒸发浓缩→离心分离→流化床干燥的工艺流程，由于传统的干燥工艺中，将浓缩液进行离心分离后，用流化床对泥浆进行干燥，电能消耗较高，不能充分利用现有资源，而且污水处理装置能力大，占地面积也较大，不适宜于小型天然气井站的污水处理。
因此，如何降低浆料干燥的成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然气污水浆料燃气干燥装置及方法，用于降低天然气开采中，污水处理时浆料干燥的成本和天然气污水浆料燃气干燥装置的占地面积。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气污水浆料燃气干燥装置，包括依次联接的浆料槽、喷雾+流化床干燥器和旋风分离器；所述浆料槽用于储存浆料；所述喷雾+流化床干燥器用于对所述浆料进行喷雾干燥和流化床干燥；所述旋风分离器用于对蒸汽、烟气以及干燥后的固体矿化物进行气固分离。
优选的，所述浆料槽和所述喷雾+流化床干燥器之间还连接有浆料泵，所述浆料泵用于输送所述浆料至所述喷雾+流化床干燥器内。
优选的，所述喷雾+流化床干燥器包括燃烧器、燃烧室和喷雾干燥室，所述燃烧器置于所述燃烧室内部，所述喷雾干燥室置于所述燃烧室的上部。
优选的，所述燃烧器包括用于燃气与压缩空气混合的旋流混合器、天然气进口、供所述天然气流入所述燃烧室的天然气通道、压缩空气进口以及供所述压缩空气流入所述燃烧室的压缩空气通道。
优选的，所述燃烧室设有第一温度计口、排净口、腿式支座、炉门、观察孔以及流化床筛板。
优选的，所述喷雾干燥室设有视镜、烟气加固体矿化物出口、压力表口以及第二温度计口；还包括与浆料进口相连接的喷嘴以及置于所述喷雾干燥室外侧并与固体矿化物出口相连接的物位计口。
一种天然气污水浆料燃气干燥方法，包括以下步骤：
步骤S1：点燃天然气并用干燥鼓风机将压缩空气送入喷雾+流化床干燥器中助燃，用浆料泵将浆料送入所述喷雾+流化床干燥器中，并向所述喷雾+流化床干燥器中通入喷雾和烟气对所述浆料进行喷雾干燥；
步骤S2：将所述喷雾+流化床干燥器中产生的烟气、蒸汽和干燥后的固体矿化物送入旋风分离器中进行分离；
步骤S3：将所述喷雾+流化床干燥器中未干燥完全的固体矿化物下落至流化床筛板进行流化床干燥；
步骤S4：将所述步骤S2和所述步骤S3中得到的干燥后的固体矿化物装袋收集。
优选的，在所述步骤S1中，还包括：
调节天然气和压缩空气的流量，可调节烟气温度为380-420℃。
本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥装置，包括依次联接的浆料槽、喷雾+流化床干燥器和旋风分离器；所述浆料槽用于储存浆料；所述喷雾+流化床干燥器用于对所述浆料进行喷雾干燥和流化床干燥；所述旋风分离器用于对蒸汽、烟气以及干燥后的固体矿化物进行气固分离。该天然气污水浆料燃气干燥装置，既具有低压喷雾干燥功能，同时还具流化床干燥的功能，单台设备数量少，设备布置紧凑，并实现了单台设备的多功能。
本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥方法，包括以下步骤：点燃天然气并用干燥鼓风机将压缩空气送入喷雾+流化床干燥器内助燃，用浆料泵将浆料送入所述喷雾+流化床干燥器中，并向所述喷雾+流化床干燥器中通入烟气对所述浆料进行喷雾干燥；将所述喷雾+流化床干燥器中产生的烟气、蒸汽和干燥后的固体矿化物送入旋风分离器中进行分离；将所述喷雾+流化床干燥器中未干燥完全的固体矿化物下落至流化床筛板进行流化床干燥；将所述步骤S2和所述步骤S3中得到的干燥后的固体矿化物装袋收集。该天然气污水浆料燃气干燥方法，既利用喷雾+流化床干燥器，在对浆料进行低压喷雾干燥后，对剩余的尚未干燥完全的浆料可以进一步进行流化床干燥，干燥效果好，效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施个例或现有技术中的技术方案，下面将对实施个例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施个例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥装置一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明所提供的天然气污水燃气浆料干燥方法的流程图；
图3为本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥方法的原理图；
其中：1—燃烧器、1-1—旋流混合器、1-2—天然气进口、1-3—压缩空气进口、2—燃烧室、2-1—第一温度计口、2-2—排净口、2-3—腿式支座、2-4—炉门、2-5—观察孔、2-6—流化床筛板、3—喷雾干燥室、3-1—视镜、3-2—喷嘴、3-3—烟气加固体矿化物出口、3-4—浆料进口、3-5—压力表口、3-6—第二温度计口、3-7—物位计口、3-8—固体矿化物出口。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种天然气污水浆料燃气干燥装置及方法，用于降低天然气开采中，污水处理时浆料干燥的成本和天然气污水浆料燃气干燥装置的占地面积。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，图1为本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥方法的流程图；图3为本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥方法的原理图。
在该实施方式中，天然气污水浆料燃气干燥装置包括依次联接的浆料槽、喷雾+流化床干燥器和旋风分离器。
天然气开采的伴生污水在膜浓缩或蒸发浓缩后的浆料，存储在浆料槽中，然后，将浆料槽中的浆料用浆料泵输送至喷雾+流化床干燥器中，喷雾+流化床干燥器对浆料进行喷雾干燥和流化床干燥，旋风分离器用于对蒸汽、烟气以及干燥后的固体矿化物进行气固分离。
该天然气污水浆料燃气干燥装置，既具有低压喷雾干燥功能，同时还具有流化床干燥的功能，单台设备数量少，设备布置紧凑，并实现了单台设备的多功能。
在上述各实施方式的基础上，浆料槽和喷雾+流化床干燥器之间还连接有浆料泵，浆料泵用于输送浆料至喷雾+流化床干燥器内。
具体的，该天然气污水浆料燃气干燥装置在运行时，首先点燃天然气并用干燥鼓风机加压空气进行助燃，将浆料槽储存的浆料用浆料泵输送进入喷雾+流化床干燥器，浆料在经过喷嘴形成喷雾后，与逆流的高温烟气进行直接接触干燥，烟气、蒸汽和部分已干燥的颗粒较小的固体矿化物一同进入旋风分离器，部分颗粒较大的未干燥完全的矿化物颗粒下落至流化床筛板进行进一步干燥，固体矿化物(例如盐渣或钙渣)，从喷雾+流化床干燥器的侧部和旋风分离器的底部流出装袋，烟气和蒸汽的混合气体从旋风分离器顶部排出送污水预处理装置，进行热能再利用。
在上述各实施方式的基础上，喷雾+流化床干燥器包括燃烧器1、燃烧室2和喷雾干燥室3，燃烧器1置于燃烧室2内部，喷雾干燥室3置于燃烧室2的上部，喷雾干燥室3对浆料进行第一步干燥。
在上述各实施方式的基础上，燃烧器1包括用于燃气与压缩空气混合的旋流混合器1-1、天然气进口1-2、供天然气流入旋流混合器1-1的天然气通道、压缩空气进口1-3以及供压缩空气流入旋流混合器1-1的压缩空气通道。具体的，天然气由天然气进口1-2并经过天然气通道流入旋流混合器1-1中，同时，压缩空气由压缩空气进口1-3经过压缩空气通道流入旋流混合器1-1中，压缩空气和天然气在旋流混合器1-1中混合后，进入燃烧室2进行燃烧。
具体的，燃烧器1用于天然气与压缩空气充分混合后在燃烧室2内进行燃烧；旋流混合器1-1是将天然气和压缩空气在燃烧前进行充分混合；天然气进口1-2是天然气进入燃烧器1的通道；压缩空气进口1-3是压缩空气进入燃烧器1的通道，为天然气燃烧提供足够的氧气。
在上述各实施方式的基础上，燃烧室2设有第一温度计口2-1、排净口2-2、腿式支座2-3、炉门2-4、观察孔2-5以及流化床筛板2-6。具体的，第一温度计口2-1可以用供第一温度计放入后测试燃烧室2内的温度高低，排净口2-2位于燃烧室2的底部，炉门2-4和观察孔2-5位于同一水平高度位置，流化床筛板2-6置于燃烧室2的顶部和喷雾干燥室3之间。
具体的，燃烧室2是为天然气燃烧提供必要的燃烧空间；第一温度计口2-1是安装用于观察燃烧室2的气相(烟气)温度计的接口；排尽口2-2是当流化床筛板2-6出现泄漏时，能及时将燃烧室2内的固体物料排出的通道；腿式支座2-3是用于支承喷雾+流化床干燥器；炉门2-4是在拆开炉门时为开车点火提供燃烧所需的氧气(停车时要拆开炉门)；观察孔2-5是观察燃烧室2中的火焰状况，以判断天然气的燃烧是否充分；流化床筛板2-6是烟气通过流化床筛板2-6的小孔进入喷雾干燥室3的通道，另外对剩余的尚未干燥完全的浆料可以进一步进行流化床干燥。
在上述各实施方式的基础上，喷雾干燥室3设有视镜3-1、烟气加固体矿化物出口3-3、压力表口3-5以及第二温度计口3-6；还包括与浆料进口3-4相连接的喷嘴3-2以及置于喷雾干燥室3外侧并与固体矿化物出口3-8相连接的物位计口3-7。
具体的，喷雾干燥室3是浆料在喷雾状态下与对流的高温烟气进行对流传热干燥的空间；视镜3-1是用来观察喷雾干燥和流化床干燥效果；喷嘴3-2是用来将浆料雾化的元件；烟气加固体矿化物出口3-3是干燥后的烟气、蒸汽和被气流带走的固体矿化物流出喷雾+流化床干燥器的通道；浆料进口3-4是浆料进入喷嘴3-2的通道；压力表口3-5是安装用于观察喷雾干燥室3的烟气压力表的接口；第二温度计口3-6是安装用于观察喷雾干燥室3的烟气温度计的接口；物位计口3-7是安装用于控制固体矿化物出口3-8管内物料的远传物位计的接口；固体矿化物出口3-8是流化床干燥后的固体矿化物流出的通道。
具体的，该天然气污水浆料燃气干燥装置的工作原理为：
1、储存在浆料槽内的浆料用浆料泵输送进入喷雾+流化床干燥器内。天然气利用压缩空气(干燥鼓风机加压形成)助燃，在燃烧室2内燃烧，烟气经流化床筛板2-6进入喷雾干燥室3，在喷雾干燥室3和流化床筛板2-6上分别对浆料进行低压喷雾干燥和流化床干燥；
2、烟气、蒸汽和部分干燥后的固体矿化物(颗粒较小的)经烟气加固体矿化物出口3-3一同进入旋风分离器，固体矿化物(盐渣或钙渣)从喷雾干燥室3侧部和旋风分离器底部流出装袋，烟气和蒸汽的混合气体从旋风分离器顶部排出送污水预处理装置。
除上述天然气污水浆料燃气干燥装置外，本发明还提供了一种天然气污水浆料燃气干燥方法。
该天然气污水浆料燃气干燥方法包括以下步骤：
步骤S1：点燃天然气并用干燥鼓风机将压缩空气送入喷雾+流化床干燥器中助燃，用浆料泵将浆料送入喷雾+流化床干燥器中，并向喷雾+流化床干燥器中通入喷雾和烟气对浆料进行喷雾干燥；
步骤S2：将喷雾+流化床干燥器中产生的烟气、蒸汽和干燥后的固体矿化物送入旋风分离器中进行分离；
步骤S3：将喷雾+流化床干燥器中未干燥完全的固体矿化物下落至流化床筛板进行流化床干燥；
步骤S4：将步骤S2和步骤S3中得到的干燥后的固体矿化物装袋收集。
进一步，在步骤S1中，还包括：
调节天然气和压缩空气的流量，可调节烟气温度为380-420℃，烟气的温度最优选为400℃。即通过采用调节天然气与压缩空气使喷雾+流化床干燥器的烟气室的烟气温度在400℃左右进入喷雾干燥室，采用低压喷雾+流化床干燥法对浆料进行干燥处理。
该天然气污水浆料燃气干燥方法，既利用喷雾+流化床干燥器，在对浆料进行低压喷雾干燥后，对剩余的尚未干燥完全的浆料可以进一步进行流化床干燥，干燥效果好，效率高。
具体的，该喷雾+流化床燃气干燥工艺流程中，包括两条工艺线路：
1、主物料线路：
将浆料槽储存的浆料用浆料泵输送进入喷雾+流化床干燥器，经喷嘴喷雾后与逆流的高温烟气进行直接接触干燥，烟气、蒸汽和部分干燥后的固体矿化物(颗粒较小的)一同进入旋风分离器，部分颗粒较大的和未干燥完全的矿化物颗粒下落至流化床的筛板进行进一步干燥，固体矿化物(盐渣或钙渣)从喷雾+流化床干燥器侧部和旋风分离器底部流出装袋，烟气和蒸汽的混合气体从旋风分离器顶部排出送污水预处理装置。
2、燃气线路：
点燃天然气用干燥鼓风机加压空气进行助燃，在喷雾+流化床干燥器内进行喷雾干燥和流化床干燥，产生烟气经过筛板流化床进入喷雾干燥室与喷出的雾珠进行直接接触干燥，烟气、蒸汽和部分固体矿化物同时进入旋风分离器进行气固分离；固体矿化物(盐渣或钙渣)从喷雾+流化床干燥器侧部和旋风分离器锥体底部排出，烟气和蒸汽从旋风分离器顶部排出进入污水预处理装置。
以上对本发明所提供的天然气污水浆料燃气干燥装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施个例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，包括依次联接的浆料槽、喷雾+流化床干燥器和旋风分离器；所述浆料槽用于储存浆料；所述喷雾+流化床干燥器用于对所述浆料进行喷雾干燥和流化床干燥；所述旋风分离器用于对蒸汽、烟气以及干燥后的固体矿化物进行气固分离。
2.根据权利要求1所述的天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，所述浆料槽和所述喷雾+流化床干燥器之间还连接有浆料泵，所述浆料泵用于输送所述浆料至所述喷雾+流化床干燥器内。
3.根据权利要求1或2所述的天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，所述喷雾+流化床干燥器包括燃烧器(1)、燃烧室(2)和喷雾干燥室(3)，所述燃烧器(1)置于所述燃烧室(2)内部，所述喷雾干燥室(3)置于所述燃烧室(2)的上部。
4.根据权利要求3所述的天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，所述燃烧器(1)包括用于燃气与压缩空气混合的旋流混合器(1-1)、天然气进口(1-2)、供所述天然气流入所述燃烧室(2)的天然气通道、压缩空气进口(1-3)以及供所述压缩空气流入所述燃烧室(2)的压缩空气通道。
5.根据权利要求3所述的天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，所述燃烧室(2)设有第一温度计口(2-1)、排净口(2-2)、腿式支座(2-3)、炉门(2-4)、观察孔(2-5)以及流化床筛板(2-6)。
6.根据权利要求3所述的天然气污水浆料燃气干燥装置，其特征在于，所述喷雾干燥室(3)设有视镜(3-1)、烟气加固体矿化物出口(3-3)、压力表口(3-5)以及第二温度计口(3-6)；还包括与浆料进口(3-4)相连接的喷嘴(3-2)以及置于所述喷雾干燥室(3)外侧并与固体矿化物出口(3-8)相连接的物位计口(3-7)。
7.一种天然气污水浆料燃气干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：点燃天然气并用干燥鼓风机将压缩空气送入喷雾+流化床干燥器中助燃，用浆料泵将浆料送入所述喷雾+流化床干燥器中，并向所述喷雾+流化床干燥器中通入喷雾和烟气对所述浆料进行喷雾干燥；
步骤S2：将所述喷雾+流化床干燥器中产生的烟气、蒸汽和干燥后的固体矿化物送入旋风分离器中进行分离；
步骤S3：将所述喷雾+流化床干燥器中未干燥完全的固体矿化物下落至流化床筛板进行流化床干燥；
步骤S4：将所述步骤S2和所述步骤S3中得到的干燥后的固体矿化物装袋收集。
8.根据权利要求7所述的天然气污水浆料燃气干燥方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括：
调节天然气和压缩空气的流量，可调节烟气温度为380-420℃。
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