CN107282607A - 一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法，处理系统，包括进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元、制氮及氧含量检测单元和油气冷凝与尾气处理单元。含油固废物料通过这些单元实现油品回收和钻屑回收。本发明提供了一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法，通过本套系统及方法，热解吸过程高效，能够对含油固废实现分离，分离过程不产生二次污染，出油率高，回收油品色泽澄清、透明。
Description
技术领域
本发明涉及含油固废处理领域，尤其涉及一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法。
背景技术
随着国内油田的不断开发，采出污水量急剧增加，由之产生的污泥量也急剧增加，这些污泥不仅含油，而且含有各种助剂成分，这些成分自然条件下完全分解需要上百年时间，不仅直接占用土地与空间，而且严重污染了空气、土壤和地下水，在一定程度上制约了国内油田生产的发展。
同时，在油基钻井液使用过程中，会产生大量的含油钻屑，这些钻屑含有大量的矿物油、酚类化合物、重金属及其它有毒物质，将导致土壤、地表和地下水污染，直接或间接对植物、动物及人类健康产生危害。
随着国家环保法规标准的要求不断提高，环保执法力度不断加大，含油污泥、钻屑的污染控制及资源化利用，已成为石油行业的难题。
目前常用的含油钻屑处理技术普遍存在以下问题：处理费用高，如钻屑回注法、固化法的高效固化剂成本较高；产生其他污染或存在潜在威胁，如焚烧法需要焚烧设备，焚烧时会放出有毒有害物质，产生二次污染；出油率低，距“零排放标准”相差甚远。
含油污泥的处理方法很多，主要分为物理化学法和生物法。物理化学法是通过物理或化学作用使得油泥得到处理或净化的过程。主要包括：焚烧法、浓缩干化法、固化作用/稳定化作用法、浮选除油法、填埋法、热熔玻璃化法、超临界法、隔离/控制法、淋滤冲洗法、气提法、化学氧化法、光降解法、溶剂萃取法、溶剂-声波处理法等。其中焚烧法运行费用非常高，含油污泥中原油资源利用率较低。生物法长期使用对大气、地下水有潜在危险，且也存在成本高、分解速度慢的问题。浓缩干化法适合于含水率较高的含油污泥。固化作用/稳定化作用法堆放场地过大，并且随着时间的推移污染物可能会再度污染环境。现有的间接加热解吸技术需要温度梯度进行热量传导，使温度分布不均匀，造成局部结焦碳化，使设备保养维护、运行的稳定性都受到极大的影响。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，包括进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元、制氮及氧含量检测单元、油气冷凝与尾气处理单元，所述进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元和油气冷凝与尾气处理单元依次连接，所述制氮及氧含量检测单元与微波高温热解吸处理单元相连。
所述进料单元包括振动筛分喂料机，所述振动筛分喂料机连有进料池和废物收集装置，所述进料池连有螺旋喂料器；
所述间接加热低温热解吸单元包括空心预热机，所述空心预热机的入料口与所述螺旋喂料器的出料口相连，所述空心预热机的加热系统连有导热油锅炉；
所述微波高温热解吸处理单元包括微波辐照腔，所述微波辐照腔内排布微波磁控管阵列，所述微波辐照腔的入料口与所述空心预热机的出料口相连，所述微波辐照腔的高温物料出口连有水封罐，所述水封罐连有排渣机；
所述制氮及氧含量检测单元包括制氮机和氧含量检测装置，所述制氮机与所述微波辐照腔的气体入口相连，所述氧含量检测装置包括氧含量检测传感器，所述氧含量检测传感器连有氧含量显示装置，所述氧含量检测传感器的检测头位于所述微波辐照腔的腔体内；
所述油气冷凝与尾气处理单元包括喷淋塔，所述喷淋塔的气体入口与所述微波辐照腔的气体出口相连，所述喷淋塔的排渣口连有废渣收集装置，所述喷淋塔的气体出口连有多级的冷凝器，所述冷凝器的不凝气体出口连有预热炉配风系统，所述冷凝器的冷凝液出口连有多级的油水分离装置，所述油水分离装置连有油品回收罐和污水处理装置，所述污水处理装置的清水管连有喷淋液配制罐，所述喷淋液配制罐与喷淋塔相连。
所述螺旋喂料器连有变频电机。
所述空心预热机内设有空心螺旋桨，所述空心螺旋桨连有控制电机。
所述微波辐照腔的进料口设有铺料螺旋装置，所述微波辐照腔内设有传输链板，所述传输链板和铺料螺旋装置均连有动力装置。
所述微波辐照腔的高温物料出口与水封罐连接的管道上设有氮气气锁。
多级的冷凝器包括依次相连的一级冷凝器和二级冷凝器，多级的油水分离装置包括依次相连的一级油水分离器和二级油水分离器，二级冷凝器的冷凝液体出口与一级油水分离器的入口相连，一级冷凝器、二级冷凝器的不凝气体出口与预热炉配风系统相连，一级油水分离器、二级油水分离器均和油品回收罐、污水处理装置相连。
上述含油固废微波热解吸资源化处理系统的处理方法，具体步骤为：
a、含油固废物料进入振动筛分喂料机内筛分出物料中的金属块、石块、棉纱手套，这些杂物进入废物收集装置，其余物料进入进料池，进料池的进料抓斗将物料送入螺旋喂料器内，螺旋喂料器在变频电机的控制下，调节物料进料量；
b、物料被喂入空心预热机中，控制电机控制空心螺旋桨翻倒搅动，物料被间接加热至200-450℃，进行初步热解吸，除去水分的物料经排料口落入微波辐照腔内的传输链板上，过程中导热油锅炉为空心预热机提供热源；
c、微波辐照腔的进料口有铺料螺旋装置，将物料均铺在传输链板上，成为料层，料层厚度为5-20cm，料层随传输链板匀速运动，吸收微波能量进行高温热解吸处理，将物料中的烃类、挥发性有机物转换成为蒸汽挥发出来进入喷淋塔；经过微波辐照的钻屑、高温物料落入水封罐之中，降温后低温物料由排渣机排出转运到堆场；
微波辐照腔对物料进行高温热解吸处理时，制氮机产出氮气，对微波辐照腔内连续补充氮气，吹扫和载动有机蒸汽进入喷淋塔，同时保护微波辐照腔内绝氧环境，提高系统的安全性；
微波辐照腔的腔体内设有氧含量检测传感器的检测头；氧含量检测传感器连有氧含量显示装置，随时进行氧含量监测，对系统安全进行预警保护；
d、有机蒸汽经过喷淋塔去除气流中的粉尘，塔内循环喷淋的碱液吸收气体中的硫化物和氮氧化物，废物经排渣口进入废渣收集装置，喷淋塔处理后的氮气载气、不凝有机气体以及硫化物、氮氧化物进入多级的冷凝器，油水蒸汽相变成为液体，经过多级的油水分离装置进行分离，通过液位计和视窗管理油水的液位，油品回收进入油品回收罐，废水经污水处理装置处理后进入喷淋液配制罐配制喷淋液循环使用；多级的冷凝器排出的不凝尾气被送入预热炉配风系统，在炉腔内氧化处理。
所述微波辐照腔的散热系统采用风冷和水冷相结合的形式。
处理过程中通过PLC可视化自动控制系统，对微波功率、搅拌、上料、排料作业进行控制；同时，对温度、可燃气体进行监控报警。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法，通过本套系统及方法，热解吸过程高效，能够对含油固废实现分离，分离过程不产生二次污染，出油率高，回收油品色泽澄清、透明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的具体装置连接示意图；
图中：1-振动筛分喂料机；2-进料池；3-废物收集装置；4-螺旋喂料器；5-空心预热机；6-导热油锅炉；7-微波辐照腔；8-水封罐；9-排渣机；10-制氮机；11-氧含量检测传感器；12-氧含量显示装置；13-喷淋塔；14-废渣收集装置；15-冷凝器；16-预热炉配风系统；17-油水分离装置；18-油品回收罐；19-污水处理装置；20-喷淋液配制罐；21-一级冷凝器；22-二级冷凝器；23-一级油水分离器；24-二级油水分离器；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，包括进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元、制氮及氧含量检测单元、油气冷凝与尾气处理单元，所述进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元和油气冷凝与尾气处理单元依次连接，所述制氮及氧含量检测单元与微波高温热解吸处理单元相连。
所述进料单元包括振动筛分喂料机1，所述振动筛分喂料机1连有进料池2和废物收集装置3，所述进料池2连有螺旋喂料器4；
所述间接加热低温热解吸单元包括空心预热机5，所述空心预热机5的入料口与所述螺旋喂料器4的出料口相连，所述空心预热机5的加热系统连有导热油锅炉6；
所述微波高温热解吸处理单元包括微波辐照腔7，所述微波辐照腔7内排布微波磁控管阵列，所述微波辐照腔7的入料口与所述空心预热机5的出料口相连，所述微波辐照腔7的高温物料出口连有水封罐8，所述水封罐8连有排渣机9；
所述制氮及氧含量检测单元包括制氮机10和氧含量检测装置，所述制氮机10与所述微波辐照腔7的气体入口相连，所述氧含量检测装置包括氧含量检测传感器11，所述氧含量检测传感器11连有氧含量显示装置12，所述氧含量检测传感器11的检测头位于所述微波辐照腔7的腔体内；
所述油气冷凝与尾气处理单元包括喷淋塔13，所述喷淋塔13的气体入口与所述微波辐照腔7的气体出口相连，所述喷淋塔13的排渣口连有废渣收集装置14，所述喷淋塔13的气体出口连有多级的冷凝器15，所述冷凝器15的不凝气体出口连有预热炉配风系统16，所述冷凝器15的冷凝液出口连有多级的油水分离装置17，所述油水分离装置17连有油品回收罐18和污水处理装置19，所述污水处理装置19的清水管连有喷淋液配制罐20，所述喷淋液配制罐20与喷淋塔13相连。
所述螺旋喂料器4连有变频电机。
所述空心预热机5内设有空心螺旋桨，所述空心螺旋桨连有控制电机。
所述微波辐照腔7的进料口设有铺料螺旋装置，所述微波辐照腔7内设有传输链板，所述传输链板和铺料螺旋装置均连有动力装置。
所述微波辐照腔7的高温物料出口与水封罐8连接的管道上设有氮气气锁。
多级的冷凝器15包括依次相连的一级冷凝器21和二级冷凝器22，多级的油水分离装置17包括依次相连的一级油水分离器23和二级油水分离器24，二级冷凝器22的冷凝液体出口与一级油水分离器23的入口相连，一级冷凝器21、二级冷凝器22的不凝气体出口与预热炉配风系统16相连，一级油水分离器23、二级油水分离器24均和油品回收罐18、污水处理装置19相连。
上述含油固废微波热解吸资源化处理系统的处理方法，具体步骤为：
a、含油固废物料进入振动筛分喂料机1内筛分出物料中的金属块、石块、棉纱手套，这些杂物进入废物收集装置3，其余物料进入进料池2，进料池2的进料抓斗将物料送入螺旋喂料器4内，螺旋喂料器4在变频电机的控制下，调节物料进料量；
b、物料被喂入空心预热机5中，控制电机控制空心螺旋桨翻倒搅动，物料被间接加热至300℃，进行初步热解吸，除去水分的物料经排料口落入微波辐照腔7内的传输链板上，过程中导热油锅炉6为空心预热机5提供热源；
c、微波辐照腔7的进料口有铺料螺旋装置，将物料均铺在传输链板上，成为料层，料层厚度为10cm，料层随传输链板匀速运动，吸收微波能量进行高温热解吸处理，将物料中的烃类、挥发性有机物转换成为蒸汽挥发出来进入喷淋塔13；经过微波辐照的钻屑、高温物料落入水封罐8之中，降温后低温物料由排渣机9排出转运到堆场；
微波辐照腔7对物料进行高温热解吸处理时，制氮机10产出氮气，对微波辐照腔7内连续补充氮气，吹扫和载动有机蒸汽进入喷淋塔13，同时保护微波辐照腔7内绝氧环境，提高系统的安全性；
微波辐照腔7的腔体内设有氧含量检测传感器11的检测头；氧含量检测传感器11连有氧含量显示装置12，随时进行氧含量监测，对系统安全进行预警保护；
d、有机蒸汽经过喷淋塔13去除气流中的粉尘，塔内循环喷淋的碱液吸收气体中的硫化物和氮氧化物，废物经排渣口进入废渣收集装置14，喷淋塔13处理后的氮气载气、不凝有机气体以及硫化物、氮氧化物进入多级的冷凝器15，油水蒸汽相变成为液体，经过多级的油水分离装置17进行分离，通过液位计和视窗管理油水的液位，油品回收进入油品回收罐18，废水经污水处理装置19处理后进入喷淋液配制罐20配制喷淋液循环使用；多级的冷凝器15排出的不凝尾气被送入预热炉配风系统16，在炉腔内氧化处理。
所述微波辐照腔7的散热系统采用风冷和水冷相结合的形式。
处理过程中通过PLC可视化自动控制系统，对微波功率、搅拌、上料、排料作业进行控制；同时，对温度、可燃气体进行监控报警。
所述PLC可视化自动控制系统的型号为西门子公司的S7-400。
本发明进料时采用螺旋喂料器4喂料，形成密实的料塞，这样改变供料方式能够简化反应腔体的密封技术。热解吸过程分为间接加热低温热解吸和微波高温热解吸两个过程，间接加热低温热解吸中空心预热机5内设有空心螺旋桨，增加物料受热面积，减少设备体积，提高物料的受热均匀性；微波高温热解吸过程，微波辐照腔7内排布微波磁控管阵列，通过PLC可视化自动控制系统控制的每个微波磁控管的工作顺序和时间实现总体微波功率的调整和变化，使微波能与物料达成藕合，确保物料温度场均匀稳定，微波利用效率高，微波磁控管散热采用风冷和水冷结合形式，保证不同工作环境条件下的冷却效率，提高磁控管的稳定性和使用寿命。本发明采用多级的冷凝器15和多级的油水分离装置17，实现对油蒸汽、油雾的充分冷却和分离回收。微波辐照腔7的高温物料出口与水封罐8连接的管道上设有氮气气锁，既能连续脉动送料又具有锁气的功能，防止外风进入，保证反应腔体绝氧密封。
本发明提供了一种含油固废微波热解吸资源化处理系统及处理方法，通过本套系统及方法，热解吸过程高效，能够对含油固废实现分离，分离过程不产生二次污染，出油率高，回收油品色泽澄清、透明。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，包括进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元、制氮及氧含量检测单元、油气冷凝与尾气处理单元，其特征在于，所述进料单元、间接加热低温热解吸单元、微波高温热解吸处理单元和油气冷凝与尾气处理单元依次连接，所述制氮及氧含量检测单元与微波高温热解吸处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，
所述进料单元包括振动筛分喂料机(1)，所述振动筛分喂料机(1)连有进料池(2)和废物收集装置(3)，所述进料池(2)连有螺旋喂料器(4)；
所述间接加热低温热解吸单元包括空心预热机(5)，所述空心预热机(5)的入料口与所述螺旋喂料器(4)的出料口相连，所述空心预热机(5)的加热系统连有导热油锅炉(6)；
所述微波高温热解吸处理单元包括微波辐照腔(7)，所述微波辐照腔(7)内排布微波磁控管阵列，所述微波辐照腔(7)的入料口与所述空心预热机(5)的出料口相连，所述微波辐照腔(7)的高温物料出口连有水封罐(8)，所述水封罐(8)连有排渣机(9)；
所述制氮及氧含量检测单元包括制氮机(10)和氧含量检测装置，所述制氮机(10)与所述微波辐照腔(7)的气体入口相连，所述氧含量检测装置包括氧含量检测传感器(11)，所述氧含量检测传感器(11)连有氧含量显示装置(12)，所述氧含量检测传感器(11)的检测头位于所述微波辐照腔(7)的腔体内；
所述油气冷凝与尾气处理单元包括喷淋塔(13)，所述喷淋塔(13)的气体入口与所述微波辐照腔(7)的气体出口相连，所述喷淋塔(13)的排渣口连有废渣收集装置(14)，所述喷淋塔(13)的气体出口连有多级的冷凝器(15)，所述冷凝器(15)的不凝气体出口连有预热炉配风系统(16)，所述冷凝器(15)的冷凝液出口连有多级的油水分离装置(17)，所述油水分离装置(17)连有油品回收罐(18)和污水处理装置(19)，所述污水处理装置(19)的清水管连有喷淋液配制罐(20)，所述喷淋液配制罐(20)与喷淋塔(13)相连。
3.根据权利要求2所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，所述螺旋喂料器(4)连有变频电机。
4.根据权利要求3所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，所述空心预热机(5)内设有空心螺旋桨，所述空心螺旋桨连有控制电机。
5.根据权利要求4所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，所述微波辐照腔(7)的进料口设有铺料螺旋装置，所述微波辐照腔(7)内设有传输链板，所述传输链板和铺料螺旋装置均连有动力装置。
6.根据权利要求5所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，所述微波辐照腔(7)的高温物料出口与水封罐(8)连接的管道上设有氮气气锁。
7.根据权利要求6所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统，其特征在于，多级的冷凝器(15)包括依次相连的一级冷凝器(21)和二级冷凝器(22)，多级的油水分离装置(17)包括依次相连的一级油水分离器(23)和二级油水分离器(24)，二级冷凝器(22)的冷凝液体出口与一级油水分离器(23)的入口相连，一级冷凝器(21)、二级冷凝器(22)的不凝气体出口与预热炉配风系统(16)相连，一级油水分离器(23)、二级油水分离器(24)均和油品回收罐(18)、污水处理装置(19)相连。
8.一种如权利要求7所述的含油固废微波热解吸资源化处理系统的处理方法，其特征在于，具体步骤为：
a、含油固废物料进入振动筛分喂料机(1)内筛分出物料中的金属块、石块、棉纱手套，这些杂物进入废物收集装置(3)，其余物料进入进料池(2)，进料池(2)的进料抓斗将物料送入螺旋喂料器(4)内，螺旋喂料器(4)在变频电机的控制下，调节物料进料量；
b、物料被喂入空心预热机(5)中，控制电机控制空心螺旋桨翻倒搅动，物料被间接加热至200-450℃，进行初步热解吸，除去水分的物料经排料口落入微波辐照腔(7)内的传输链板上，过程中导热油锅炉(6)为空心预热机(5)提供热源；
c、微波辐照腔(7)的进料口有铺料螺旋装置，将物料均铺在传输链板上，成为料层，料层厚度为5-20cm，料层随传输链板匀速运动，吸收微波能量进行高温热解吸处理，将物料中的烃类、挥发性有机物转换成为蒸汽挥发出来进入喷淋塔(13)；经过微波辐照的钻屑、高温物料落入水封罐(8)之中，降温后低温物料由排渣机(9)排出转运到堆场；
微波辐照腔(7)对物料进行高温热解吸处理时，制氮机(10)产出氮气，对微波辐照腔(7)内连续补充氮气，吹扫和载动有机蒸汽进入喷淋塔(13)，同时保护微波辐照腔(7)内绝氧环境，提高系统的安全性；
微波辐照腔(7)的腔体内设有氧含量检测传感器(11)的检测头；氧含量检测传感器(11)连有氧含量显示装置(12)，随时进行氧含量监测，对系统安全进行预警保护；
d、有机蒸汽经过喷淋塔(13)去除气流中的粉尘，塔内循环喷淋的碱液吸收气体中的硫化物和氮氧化物，废物经排渣口进入废渣收集装置(14)，喷淋塔(13)处理后的氮气载气、不凝有机气体以及硫化物、氮氧化物进入多级的冷凝器(15)，油水蒸汽相变成为液体，经过多级的油水分离装置(17)进行分离，通过液位计和视窗管理油水的液位，油品回收进入油品回收罐(18)，废水经污水处理装置(19)处理后进入喷淋液配制罐(20)配制喷淋液循环使用；多级的冷凝器(15)排出的不凝尾气被送入预热炉配风系统(16)，在炉腔内氧化处理。
9.根据权利要求8所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统的处理方法，其特征在于，所述微波辐照腔(7)的散热系统采用风冷和水冷相结合的形式。
10.根据权利要求9所述的一种含油固废微波热解吸资源化处理系统的处理方法，其特征在于，处理过程中通过PLC可视化自动控制系统，对微波功率、搅拌、上料、排料作业进行控制；同时，对温度、可燃气体进行监控报警。
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