CN107255287A - 一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法 - Google Patents

一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于固废无害化资源综合利用处理技术领域，具体涉及一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法，所述方法无需脱水预处理，能够直接处理含水率高达40％‑90％的含油污泥，且能够回收含油污泥中的原油，提高了油泥处理的经济效益；此外，所述方法能够循环利用热能，大大降低了处理成本，且不产生二次污染，能够实现含油污泥的高效、综合利用、清洁化处理。

Description

一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法
技术领域
本发明属于固废无害化资源综合利用处理技术领域，具体涉及一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法。
背景技术
含油污泥，简称油泥，是石油开采、运输、炼制和含油污水处理过程中产生的固体废物，其中，炼油厂污水处理场产生的油泥主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等，俗称“三泥”，这些油泥组成各异，通常含油率在10％～50％之间，含水率在40％～90％之间，含水率高，又极难脱水，导致“三泥”处理难度很大。
目前，我国的石化企业每年都有大量的含油污泥产生，由于缺乏适当的处理技术，对“三泥”的处理一般为浓缩-沉降后转移到农村，不仅造成了二次污染，而且使得含油污泥中的石油资源无法得到有效利用，造成了一定的经济损失。目前处理含油污泥的方法主要有溶剂萃取法、焚烧法、生物处理法和焦化法等，其中，溶剂萃取法处理时间长、处理成本高，技术不够成熟，且仅适用于含油量较高的含油污泥，性价比较低；生物处理法一般周期较长，且不能回收原油，造成石油资源的浪费；焦化法涉及焦化装置的改造比较复杂，成本高，且处理量少；目前的焚烧法无法直接处理高含水率的含油污泥，都需要脱水等预处理步骤，增加了处理工序和成本，且由于“三泥”含油量低，焚烧时必须另外添加燃料油才能完成焚烧过程，大大增加了炼油厂的能耗，如国内炼油厂每焚烧经脱水后含水率仍为75-85％的“三泥”20-24吨，须添加1吨柴油做能源，过高的能耗使得炼油厂无法长期维持运行，目前国内许多厂家的焚烧炉均处于闲置状态，此外，焚烧还存在热量回收率低，空气二次污染严重等缺陷。
因此，研究一种高效、绿色、综合利用处理高含水率含油污泥的方法，具有重要的环保意义和经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法，所述方法无需脱水预处理，能够直接处理含水率高达40％-90％的含油污泥，且能够回收含油污泥中的原油，提高了油泥处理的经济效益；此外，所述方法能够循环利用热能，大大降低了处理成本，且不产生二次污染，能够实现含油污泥的高效、综合利用、清洁化处理。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法，包括以下步骤：
步骤1：将含水率为40％-90％的含油污泥与农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭、调质剂按质量比60-80：5-10：3-5：0-10:2-10的比例混合制得混合物，所述的农作物粉碎物料选自粒径为2-8mm的糠壳、秸秆和玉米芯等，所述的生物质炭粒径为1-8mm，发热量为4500-6500大卡，所述的调质剂为表面活性剂；
步骤2：将步骤1所得的混合物送入负压循环蓄热回收系统的焚烧装置中，所述混合物的厚度为350-700mm，混合的行进速度0-0.2m/s，所述负压循环蓄热回收系统包括混合装置(1)、焚烧装置(2)，抽风装置(3)、烟气循环装置(4)、油水收集装置(5)、传送装置(6)和烟气净化装置(7)，其特征在于：
所述混合装置(1)包括多个料仓(11)、计量称(12)、混合搅拌装置(13)，所述料仓(11)的出料口对准计量称(12)的称量盘，所述计量称(12)的称量盘与混合搅拌装置(13)的进料口对应，料仓(11)内的农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭和调质剂经计量称(12)称量后，送入混合搅拌装置(13)内与高含水率含油污泥混合搅拌得到步骤1所述的混合物，混合搅拌装置(13)的出料口连接传送装置(6)，经传送装置(6)送入焚烧装置(2)中；
所述焚烧装置(2)由前至后依次包括布料段(20)、干燥段(21)、点火段(22)、焚烧段(23)和冷却段(24)，所述布料段(20)设有物料打散器(25)，所述干燥段(21)的长度为1-6m，点火段(22)的长度为1-3m，点火温度为850℃-1050℃，既能够避免混合物无法点燃的缺陷，又能够避免温度过高引起的能耗高、混合物表层熔融影响透气性的缺陷，焚烧段(23)的长度为4-20m，焚烧段温度为1100℃，能够保证有害物质能得到充分的焚烧，所述干燥段(21)和点火段(22)的上方设有从前至后由低到高的预热罩(26)，与点火段(22)位置对应的预热罩上设有废气进口(27)和燃料喷嘴(28)，形成二燃室，既对物料进行干燥预热，又将废气进行深度处理，所述干燥段(21)、点火段(22)、焚烧段(23)和冷却段(24)的下方与抽风装置(3)密封连接，所述焚烧段(23)的上方与烟气循环系统(4)密封连接，步骤1所得混合物的上部在点火段(22)点火后，在抽风装置(3)产生的负压作用下，火从混合物上部开始向下燃烧，上部燃烧产生的高温蒸汽一方面对下部物料进行烘干和预热，另一方面将下部物料中的水和油分带走，带出的油水混合物在重力作用下从底部流出进入油水收集装置(5)；
所述抽风装置(3)包括多个抽风罩(31)、每个抽风罩(31)连接一套由抽风管(32)和抽风机(33)组成的抽风管路，所述抽风管(32)和抽风机(33)之间设有油水收集装置(5)，与所述干燥段(21)下方连通的抽风管路的尾端与烟气净化装置(7)连通，与所述点火段(22)和焚烧段(23)下方连通的抽风管路的尾端与烟气循环装置(4)连通，与焚烧段(23)下方连通的最后一级抽风管路的出口与预热罩(26)的废气进口(27)连通，与冷却段(24)下方连通的抽风管路与机尾除尘装置连通；
所述的烟气循环装置(4)包括多个烟气罩(41)，每个烟气罩(41)上均设有废气入口(42)和新风配入口(43)，所述烟气罩(41)的废气入口(42)与上一级抽风管路的尾端连通，混合物料中的有害物质在高温焚烧中分解形成的烟气，经抽风罩(31)进入抽风管(32)，在油水收集装置(5)中进行烟气油水分离收集后，剩余烟气通过抽风机(33)送至下一级烟气罩(41)，完成对后段混合物料的干燥和预热，带出的油水混合物在重力作用下从底部流出进入油水收集装置(5)，与焚烧段(23)下方连通的最后一级抽风管路中的烟气通过废气进口(27)进入预热罩(26)后，在二燃室进行二次燃烧，深度处理后进入烟气净化装置(7)；
所述油水收集装置(5)包括上部呈圆柱状，下部呈倒圆锥状的旋风式除油器(51)，所述旋风式除油器(51)的内部设有螺旋刮油板(52)、外壁设有与抽风管(32)的尾端连通的烟气进口(53)、顶部设有与烟气罩(41)的废气入口(42)连通的烟气出口(54)，底部与油水收集器(55)连通，烟气和含油液滴经抽风管进入油水收集装置(5)后，含有液滴经螺旋刮油板(52)与烟气分离，进入油水收集器(55)，剩余烟气经烟气出口(54)进入下一级烟气罩(41)，实现石油的回收利用；
所述烟气净化装置(7)的出气管经过抽风机连接至烟囱，将净化达标的废气排出。
根据本发明所述的方法，步骤1中所述的农作物粉碎物料为粒径为2-8mm的糠壳，且污泥、糠壳、生石灰、生物质炭和调质剂的质量比为60-75：6-10：3-5：2-8:5-10。
本发明人发现，含油污泥、农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭、调质剂五者的比例对混合物的焚烧效果影响较大，当上述五者按质量比60-80：5-10：3-5：0-10:2-10的比例，尤其是按质量比60-75：6-10：3-5：2-8:5-10的比例混合时，得到的混合物透气性好、热值水平适当、焚烧速度适宜，燃烧充分，同时又能为含油液滴提供下流的通道。
此外，农作物粉碎物料和生物质炭粒的粒径也对混合物的性质影响很大，当农作物粉碎物料粒径或生物质炭粒粒径超过8mm时，制得的混合物透气性过好，焚烧速度过快，燃烧不充分；当农作物粉碎物料粒径小于2mm或生物质炭粒粒径小于1mm时，制得的混合物透气性差，风机负荷过大，焚烧不充分，且无法提供足够的油滴下流通道；本发明人通过大量的试验发现，当农作物粉碎物料粒径为2-8mm或生物质炭粒粒径为1-8mm时，既能保证制得的混合物的透气性，燃烧充分，又能为含油液滴提供足够的下流通道。
根据本发明所述的方法，步骤2中所述的混合物厚度为500-700mm。
本发明人还发现，混合物送入负压循环蓄热回收系统的焚烧装置时，厚度和行进速度对焚烧效果也有很大影响，当厚度超过700mm或行进速度超过0.2m/s时，混合物的透气性不够，无法焚烧充分，影响焚烧效果；若厚度低于350mm时，混合物的蓄热效果差，焚烧温度较低，无法充分分离出含油污泥中的石油，石油回收率低；只有控制混合物的厚度为350-700mm，且行进速度为0-0.2m/s时，既能保证混合物焚烧充分，又能有效回收混合物中的石油，提高了固废处理的经济效益和处理效率，同时能够确保系统的稳定运行。
根据本发明所述的方法，步骤2中所述的烟气装置(4)的新风配入口上设有进风管调节阀，通过控制其开度控制新风的配入量。
本发明的方法，利用负压循环蓄热焚烧装置的特点，添加一定的辅助物料，来实现对含油污泥的处置，其特点是能够在对含油污泥中的有害物质进行焚烧处理的同时，利用焚烧装置边焚烧边预热的特点，将污泥中的油类提取出来，实现对油类物质的回收利用，具体优势如下：
1、采用负压循环蓄热回收技术，有效利用上层物料焚烧产生的高温蒸汽对下部物料进行烘干和预热，由于下部物料为湿物料，在上部产生的热蒸汽作用下，将混合料中的水和油分带走，油水混合蒸汽遇到冷物料凝结成油水液滴，烟气的高温同时也可以降低粘度、增加重油的流动性，液滴从底部流出，进行统一收集，大幅降低能耗和处理成本；
2、能对高含水率含油污泥直接进行处理，解决了目前高含水率含油污泥的处置难题；
3、焚烧产生的烟气一方面通过抽风装置和烟气装置循环利用热能，一方面在抽风装置和烟气装置的密封管路中运行，最终在二燃室深度处理后进入烟气净化装置，不产生二次污染，能实现清洁化生产；
4、采用了烟气多级循环二次燃烧技术，气体中的有害成分得到有效处理，同时燃烧过程中废气的含氧量得到有效利用，因此大幅减少新进风量，进而大量减少烟气排放总量，与一般焚烧方式烟气排放总量相比可减少60％以上；
5、排放的水、气、渣均达到国家标准；
6、污泥减量化、无害化、资源化程度高，效果明显；
7、含油污泥的原油可进行回收；
8、处理后的残渣达标后，可进行油井回填。
附图说明
图1是本发明负压循环蓄热回收系统的结构示意图；
图2是本发明负压循环蓄热回收系统混合装置的结构示意图；
图3是本发明负压循环蓄热回收系统焚烧装置、抽风装置、烟气循环装置、油水收集装置和烟气净化装置的的结构示意图；
图4是本发明负压循环蓄热回收系统旋风式除油器的结构示意图；
图5是本发明的混合物焚烧原理示意图；
图6是本发明的方法流程图；
图中，
1－混合装置，11－料仓，12－计量称，13－混合搅拌罐；
2－焚烧装置，20－布料段，21－干燥段，22－点火段，23－焚烧段，24－冷却段，25－物料打散器，26－预热罩，27－废气进口，28－燃料喷嘴；
3－抽风装置，31－抽风罩，32－抽风管，33－抽风机；
4－烟气循环装置，41－烟气罩，42－废气入口，43－新风配入口；
5－油水收集装置，51－旋风式除油器，52－螺旋刮油板，53－烟气进口，54－烟气出口，55－油水收集器；
6－传送装置；
7－烟气净化装置。
具体实施方式
实施例1负压循环蓄热回收系统
如图1-6所示，本发明的负压循环蓄热回收系统包括混合装置1、焚烧装置2，抽风装置3、烟气循环装置4、油水收集装置5、传送装置6和烟气净化装置7，所述混合装置1包括多个料仓11、计量称12、混合搅拌装置13，所述料仓11的出料口对准计量称12的称量盘，所述计量称12的称量盘与混合搅拌装置13的进料口对应，料仓11内的农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭和调质剂经计量称12称量后，送入混合搅拌装置13内与高含水率含油污泥混合搅拌得到混合物，混合搅拌装置13的出料口连接传送装置6，经传送装置6送入焚烧装置2中；
所述焚烧装置2由前至后依次包括布料段20、干燥段21、点火段22、焚烧段23和冷却段24，所述布料段20设有物料打散器25，所述干燥段21的长度为1-20m，点火段22的长度为1-6m，点火温度为850℃-1050℃，既能够避免混合物无法点燃的缺陷，又能够避免温度过高引起的能耗高、混合物表层熔融影响透气性的缺陷，焚烧段23的长度为4-50m，焚烧段温度为1100℃，能够保证有害物质能得到充分的焚烧，所述干燥段21和点火段22的上方设有从前至后由低到高的预热罩26，与点火段22位置对应的预热罩上设有废气进口27和燃料喷嘴28，形成二燃室，既对物料进行干燥预热，又将废气进行深度处理，所述干燥段21、点火段22、焚烧段23和冷却段24的下方与抽风装置3密封连接，所述焚烧段23的上方与烟气循环系统4密封连接，步骤1所得混合物的上部在点火段22点火后，在抽风装置3产生的负压作用下，火从混合物上部开始向下燃烧，上部燃烧产生的高温蒸汽一方面对下部物料进行烘干和预热，另一方面将下部物料中的水和油分带走，带出的油水混合物在重力作用下从底部流出进入油水收集装置5；
所述抽风装置3包括多个抽风罩31、每个抽风罩31连接一套由抽风管32和抽风机33组成的抽风管路，所述抽风管32和抽风机33之间设有油水收集装置5，与所述干燥段21下方连通的抽风管路的尾端与烟气净化装置7连通，与所述点火段22和焚烧段23下方连通的抽风管路的尾端与烟气循环装置4连通，与焚烧段23下方连通的最后一级抽风管路的出口与预热罩26的废气进口27连通，与冷却段24下方连通的抽风管路与机尾除尘装置连通；
所述的烟气循环装置4包括多个烟气罩41，每个烟气罩41上均设有废气入口42和新风配入口43，所述烟气罩41的废气入口42与上一级抽风管路的尾端连通，混合物料中的有害物质在高温焚烧中分解形成的烟气，经抽风罩31进入抽风管32，在油水收集装置5中进行烟气油水分离收集后，剩余烟气通过抽风机33送至下一级烟气罩41，完成对后段混合物料的干燥和预热，实现了热能的传递，循环利用了热能，提高了经济效率，与焚烧段23下方连通的最后一级抽风管路中的烟气通过废气进口27进入预热罩26后，在二燃室进行二次燃烧，深度处理后进入烟气净化装置7；
所述油水收集装置5包括上部呈圆柱状，下部呈倒圆锥状的旋风式除油器51，所述旋风式除油器51的内部设有螺旋刮油板52、外壁设有与抽风管32的尾端连通的烟气进口53、顶部设有与烟气罩41的废气入口42连通的烟气出口54，底部与油水收集器55连通，烟气和含油液滴经抽风管进入油水收集装置5后，含有液滴经螺旋刮油板52与烟气分离，进入油水收集器55，剩余烟气经烟气出口54进入下一级烟气罩41，实现石油的回收利用；
所述烟气净化装置7的出气管经过抽风机连接至烟囱，将净化达标的废气排出。
所述的烟气装置4的新风配入口上设有进风管调节阀，通过控制其开度控制新风的配入量。
实施例2高含水率含油污泥的综合利用
步骤1：将含水率为90％的含油污泥与糠壳、生石灰、生物质炭、氯化铁按质量比70：5：6:10：9的比例混合制得混合物，所述糠壳的粒径为2mm，所述生物质炭粒径为5mm，发热量为5000大卡；
步骤2：将步骤1所得的混合物送入实施例1所述的负压循环蓄热回收系统的焚烧装置中，所述混合物的厚度为500mm，混合物的行进速度0.05m/s，点火焚烧，经烟气净化装置7排出的废气满足欧盟2000标准。
实施例3高含水率含油污泥的综合利用
步骤1：将含水率为40％的含油污泥与糠壳、生石灰、生物质炭、氯化铁按质量比80：8：5:3：4的比例混合制得混合物，所述糠壳的粒径为8mm，所述生物质炭粒径为8mm，发热量为4500大卡；
步骤2：将步骤1所得的混合物送入实施例1所述的负压循环蓄热回收系统的焚烧装置中，所述混合物的厚度为700mm，混合物的行进速度0.1m/s，点火焚烧，经烟气净化装置7排出的废气满足欧盟2000标准。
实施例4高含水率含油污泥的综合利用
步骤1：将含水率为60％的含油污泥与糠壳、生石灰、生物质炭、氯化铁按质量比60：10：10:10:10的比例混合制得混合物，所述糠壳的粒径为8mm，所述生物质炭粒径为8mm，发热量为4500大卡；
步骤2：将步骤1所得的混合物送入实施例1所述的负压循环蓄热回收系统的焚烧装置中，所述混合物的厚度为700mm，混合物的行进速度0.2m/s，点火焚烧，经烟气净化装置7排出的废气满足欧盟2000标准。

Claims (5)

1.一种高含水率含油污泥的高效综合利用方法，包括以下步骤：
步骤1：将含水率为40％-90％的含油污泥与农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭、调质剂按质量比60-80：5-10：3-5：0-10:2-10的比例混合制得混合物，所述的农作物粉碎物料选自粒径为2-8mm的糠壳、秸秆和玉米芯，所述的生物质炭粒径为1-8mm，发热量为4500-6500大卡，所述的调质剂为表面活性剂；
步骤2：将步骤1所得的混合物送入负压循环蓄热回收系统的焚烧装置中，所述混合物的厚度为350-700mm，混合的行进速度0-0.2m/s，所述负压循环蓄热回收系统包括混合装置(1)、焚烧装置(2)，抽风装置(3)、烟气循环装置(4)、油水收集装置(5)、传送装置(6)和烟气净化装置(7)；
所述混合装置(1)包括多个料仓(11)、计量称(12)、混合搅拌罐(13)，所述料仓(11)的出料口对准计量称(12)的称量盘，所述计量称(12)的称量盘与混合搅拌装置(13)的进料口对应，料仓(11)内的农作物粉碎物料、生石灰、生物质炭和调质剂经计量称(12)称量后，送入混合搅拌装置(13)内与高含水率含油污泥混合搅拌得到步骤1所述的混合物，混合搅拌装置(13)的出料口连接传送装置(6)，经传送装置(6)送入焚烧装置(2)中；
所述焚烧装置(2)由前至后依次包括布料段(20)、干燥段(21)、点火段(22)、焚烧段(23)和冷却段(24)，所述布料段(20)设有物料打散器(25)，所述干燥段(21)的长度为1-20m，点火段(22)的长度为1-6m，点火温度为850℃-1050℃，焚烧段(23)的长度为4-50m，焚烧段温度为650-1100℃，所述干燥段(21)和点火段(22)的上方设有从前至后由低到高的预热罩(26)，与点火段(22)位置对应的预热罩上设有废气进口(27)和燃料喷嘴(28)，形成二燃室，所述干燥段(21)、点火段(22)、焚烧段(23)和冷却段(24)的下方与抽风装置(3)密封连接，所述焚烧段(23)的上方与烟气循环系统(4)密封连接，步骤1所得混合物的上部在点火段(22)点火后，在抽风装置(3)产生的负压作用下，火从混合物上部开始向下燃烧，上部燃烧产生的高温蒸汽一方面对下部物料进行烘干和预热，另一方面将下部物料中的水和油分带走，带出的油水混合物在重力作用下从底部流出进入油水收集装置(5)；
所述抽风装置(3)包括多个抽风罩(31)、每个抽风罩(31)连接一套由抽风管(32)和抽风机(33)组成的抽风管路，所述抽风管(32)和抽风机(33)之间设有油水收集装置(5)，与所述干燥段(21)下方连通的抽风管路的尾端与烟气净化装置(7)连通，与所述点火段(22)和焚烧段(23)下方连通的抽风管路的尾端与烟气循环装置(4)连通，与焚烧段(23)下方连通的最后一级抽风管路的出口与预热罩(26)的废气进口(27)连通，与冷却段(24)下方连通的抽风管路与机尾除尘装置连通；
所述的烟气循环装置(4)包括多个烟气罩(41)，每个烟气罩(41)上均设有废气入口(42)和新风配入口(43)，所述烟气罩(41)的废气入口(42)与上一级抽风管路的尾端连通，混合物料中的有害物质在高温焚烧中分解形成的烟气，经抽风罩(31)进入抽风管(32)，在油水收集装置(5)中进行烟气油水分离收集后，剩余烟气通过抽风机(33)送至下一级烟气罩(41)，完成对后段混合物料的干燥和预热，与焚烧段(23)下方连通的最后一级抽风管路中的烟气通过废气进口(27)进入预热罩(26)后，在二燃室进行二次燃烧，深度处理后进入烟气净化装置(7)；
所述烟气净化装置(7)的出气管经过抽风机连接至烟囱，将净化达标的废气排出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中所述的农作物粉碎物料为粒径为2-8mm的糠壳，且污泥、糠壳、生石灰、生物质炭和调质剂的质量比为60-75：6-10：3-5：2-8:5-10。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述的混合物厚度为500-700mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述的烟气装置(4)的新风配入口上设有进风管调节阀，通过控制其开度控制新风的配入量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述油水收集装置(5)包括上部呈圆柱状，下部呈倒圆锥状的旋风式冷凝除油器(51)，所述旋风式除油器(51)的内部设有螺旋刮油板(52)、外壁设有与抽风管(32)的尾端连通的烟气进口(53)、顶部设有与烟气罩(41)的废气入口(42)连通的烟气出口(54)，底部与油水收集器(55)连通，烟气和含油液滴经抽风管进入油水收集装置(5)后，含有液滴经螺旋刮油板(52)与烟气分离，进入油水收集器(55)，剩余烟气经烟气出口(54)进入下一级烟气罩(41)，实现石油的回收利用。
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