CN107866116A - 一种海上平台原油燃烧烟气净化设备及处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海上平台原油燃烧烟气净化设备及处理工艺，设备主要由净化室、净气室、输灰室、混合室和在线清洗装置组成。烟气净化前先进行粉末涂覆，并通过阀门的调节，将部分烟气中回收的粉尘与进口烟气混合后重新进行处理。粉末将烟气中的油雾吸附，避免油雾吸附在滤芯表面而造成阻力快速上升。通过在线清洗装置喷射清洗液，对滤料表面的油雾进行清洗再生。此净化设备可处理因燃烧不充分而夹带有油雾的烟气，装置采用有机复合膜折叠膜作为滤芯，结构紧凑，占地面积小、除尘精度高，使用寿命长，对海上平台等对设备占地空间要求严苛及因燃烧不充分而带有油雾的情况，具有很强的适用性。

Description

一种海上平台原油燃烧烟气净化设备及处理工艺
技术领域
本发明涉及一种海上平台原油燃烧烟气净化设备及处理工艺，尤其涉及一种可在线清洗，用于设备空间要求严苛，且因燃烧不充分而带有油雾的烟气净化过程，该设备也可用于只存在油雾或只存在粉尘的气体净化处理。
背景技术
由于海上平台热采开发需要用到蒸汽锅炉，而蒸汽锅炉燃烧所排放的烟气注入地层也会提高采油效果，因此蒸汽锅炉燃烧产生的烟气在净化后会回注到地层中。蒸汽锅炉燃料一般采用所开采的原油混合天然气，由于燃烧不充分，很容易夹带有油雾，很容易吸附在传统的过滤滤芯上，造成滤芯失效。而且海上平台空间非常有限，因而设备结构的紧凑至关重要，因而传统结构的除尘器无法达到要求。
专利CN102631820 A介绍了一种可防结露、焦油糊膜的烟气净化系统，通过加热惰性反吹气源，来避免滤芯表面的结露、焦油糊袋现象。但是该系统对原油等重质染料的燃烧系统不具有适用性，在原油燃烧过程中，有露点超过250度以上的重组分油雾，通过反吹气的加热无法将滤袋表面加热到露点以上，因而无法避免结露和焦油糊袋现象。
专利CN201454392U提供了一种适用于海上平台作业的海水烟气脱硫除尘一体化洗涤器，通过逆向喷雾洗涤去除粉尘和脱硫，其设备具有占地面积小、重量轻和防腐性好的特点。但是该方法无可避免的会产生废水，含有油雾、粉尘等杂质的废水直接排放到海里，还需要进一步的处理净化。而外加的废水处理不仅增加了系统工艺，废水处理设备占地面积也很大，因此反而不利于减小设备占地空间。
专利CN202438220 U介绍了一种压板型高温除尘器，包括立柱、灰斗、灰斗框架和箱体，可用于高温烟气的过滤，但是该除尘器采用滤袋作为过滤元件，其单位空间内能装填的有效过滤面积较小，且无法在线清洗。其采用的灰斗，在垂直方向上尺寸较大，不利于节省空间。因而对于像海上平台这种空间要求严苛的情况，无法适用。
发明内容
本发明提供一种海上平台原油燃烧烟气净化设备及处理工艺，其目的是利用烟气本身的粉尘及外加的部分粉末对油雾进行吸附，并通过在线清洗对粘附在有机复合膜折叠滤芯表面的油雾进行清洗。在烟气净化前，先用粉末进行预涂覆，产生一层保护层，后再用粉尘和外加粉末对烟气中的油雾吸附，吸附油雾的粉尘在过滤时被拦截在保护层外面，不会造成滤芯的堵塞。在反向脉冲清灰时，保护层会随时间的延长而逐渐消失，因此需要重新定期喷入外加粉末，重新形成保护层。长期使用后的有机复合膜折叠滤芯表明会粘附一定量的油雾，可通过在线清洗装置进行清洗，重生利用。该烟气净化设备和工艺，对防油雾和粉尘的烟气体系具有很好的适用性，具有除尘精度高，使用寿命长的特点。
本发明的另一重要目的是尽可能减小设备的占地空间，用有机复合膜折叠滤芯代替传统滤袋，用输灰室代替传统灰斗，使该净化设备在平面面积及高度上都缩小许多，显著提高了除尘器的装填面积。
本发明的技术方案如下：
一种海上平台原油燃烧烟气净化设备，包括净化室、净气室、输灰室、混合室及在线清洗装置；整个设备用设备支柱支撑，净气室位于净化室上方，净化室位于混合室上方，混合室位于输灰室上方，在线清洗装置位于净化室内壁两侧；输灰室底部有排灰口，净气室侧面有烟气出口管路。
所述净化室内置有机复合膜折叠滤芯，通过净化室顶部花板卡紧密封，滤芯上部与净气室11相通，滤芯底部空间高度为200~800mm，用于烟气的分布。
所述输灰室由一排或多排螺旋输送机组成，被滤芯去除的粉尘落入输灰室后，通过螺旋输出，输灰室高度为200~400mm。
所述混合室底部与输灰室连接，侧面与烟气进口管路连接，上部与粉末加料管路连接，在输灰室与烟气进口管路之间设有支线烟气管路。
所述在线清洗装置由清洗液主管路和喷嘴组成，喷嘴间的间距为100~500mm，喷嘴方向可旋转，喷嘴出口有分喷头，保证清洗液充分雾化。
所述有机复合膜折叠滤芯直径为100~300mm，褶数外圈间距为5~30mm，长度为1.5~2.0m。
有机折叠滤芯的复合膜具有非对称复合结构，表面孔径为0.2~5.0μm，膜层厚度为0.2~10μm，有机复合膜具有疏油疏水性能，油接触角大于100°。
所述螺旋输送机的输送速度可调，转速为50~200转/min。
混合室内部有混合扰动片，强化粉末与烟气的混合接触。
混合室内有通往净化室的混合室出气口，混合室出气口与水平方向的角度为15°~45°；混合室出气口内部装有导流板，导流板方向与水平方向角度为15°~60°。
本发明还公开了一种利用海上平台原油燃烧烟气净化设备进行烟气处理的工艺。开始运行时，关闭烟气进口管路和支线烟气管路，打开粉末加料管路；在净气室阻力上升200~400Pa后，打开烟气进气管路，在输灰室装满粉尘后开启螺旋输灰装置并打开支线烟气管路；在设备阻力高于1500Pa时，关闭粉末加料管路和支线烟气管路，打开在线清洗装置进行清洗再生。
所述烟气进口管路设有烟气进口管路调节阀门；支线烟气管路设有支线烟气管路调节阀门，用于控制气速，气速为15~20m/s；粉末加料管路直径为150mm~200mm，粉末加料速度为2~5kg/min；粉末为具有油雾吸附效果的碳酸钙、氢氧化钙、粉煤灰或活性炭。
所述在线清洗装置喷入的清洗液流量为10~50 L/min，清洗液为浓度0.5%~2%的十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠溶液或其混合溶液。
本发明的有益效果：
1）本发明将有疏油疏水的机复合折叠膜滤芯代替传统的滤袋，可以有效提高单位空间内的装填面积；用输灰室代替传统的灰斗，减小除尘器高度。这两个方面使该设备的占地空间大大减小。
2）混合室利用烟气中的粉尘，用于吸附烟气中的油雾，并通过外加粉末在滤芯表面形成保护层，防止油雾吸附在滤芯表面，延长滤芯使用寿命。
3）通过在线清洗装置，去除粘附在有机复合膜折叠滤芯表面的油雾，进行再生利用。减小拆拆除滤芯清洗的过程，延长滤芯使用时间。
附图说明
图1为海上平台原油燃烧烟气净化设备图，其中：1-输灰室；2-排灰口；3-支线烟气管路；4-支线烟气管路调节阀门；5-烟气进口管路，6-烟气进口管路调节阀门；7-混合室；8-粉末加料管路；9-在线清洗装置；10-有机复合膜折叠滤芯；11-净气室； 12-烟气出口管路；13-净化室；14-设备支柱；15-混合室出气口；16-混合扰动片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
一种海上平台原油燃烧烟气净化设备，包括净化室13、净气室11、输灰室1、混合室7及在线清洗装置9；整个设备用设备支柱14支撑，净气室11位于净化室13上方，净化室13位于混合室7上方，混合室7位于输灰室1上方，在线清洗装置9位于净化室13内壁两侧；输灰室1底部有排灰口2，净气室11侧面有烟气出口管路12，净化后的烟气通过烟气出口管路12排出。
净化室13内置有机复合膜折叠滤芯10，通过净化室13顶部花板卡紧密封，滤芯上部与净气室11相通，滤芯底部空间高度为200~800mm，用于烟气的分布。有机复合膜折叠滤芯10直径为100~300mm，褶数外圈间距为5~30mm，长度为1.5~2.0m。有机复合膜折叠滤芯10的复合膜具有非对称复合结构，表面孔径为0.2~5.0μm，膜层厚度为0.2~10μm，有机复合膜具有疏油疏水性能，油接触角大于100°。
输灰室1由一排或多排螺旋输送机组成，被滤芯去除的粉尘落入输灰室1后，通过螺旋输出，输灰室1高度为200~400mm。所述螺旋输送机的输送速度可调，转速为50~200转/min。
所述混合室7底部与输灰室1连接，侧面与烟气进口管路5连接，上部与粉末加料管路8连接，在输灰室1与烟气进口管路5之间设有支线烟气管路3。支线烟气管路3装有支线烟气管路调节阀门4，烟气进口管路5装有烟气进口管路调节阀门6。
混合室7内部有混合扰动片16，强化粉末与烟气的混合接触。混合室内7有通往净化室的混合室出气口15，混合后的含粉尘烟气通过混合出气口15进入净化室13内；混合室出气口15与水平方向的角度为15°~45°；混合室出气口15内部装有导流板，导流板方向与水平方向角度为15°~60°。
所述在线清洗装置9由清洗液主管路和喷嘴组成，喷嘴方向可旋转，喷嘴出口有分喷头，保证清洗液充分雾化。
本海上平台原油燃烧烟气净化设备的处理工艺如下：在烟气过滤前，通过粉末加料管8加入粉末，在有机复合膜折叠滤芯10的表面形成滤饼保护层，运行阻力上升200~400Pa后，打开烟气进口管路调节阀门6，通入烟气进行过滤，同时减小粉末加料速率。在输灰室1内装有一定粉尘后，打开支线烟气管路调节阀门4，将部分被滤芯去除的粉末与烟气进行混合，吸附烟气中的油雾。在运行一定时间后，瞬间增加粉末的加料速率，喷入一定量的粉末，对滤饼保护层进行强化。
在使用一段时间后，在设备阻力高于1500Pa时，关闭粉末加料管路8和支线烟气管路3，打开在线清洗装置9进行清洗再生。喷入清洗液，去除有机复合膜折叠滤芯10表面油雾，烘干后重新进行使用。
实施例1
本实施例使用直径为300mm的有机复合膜折叠滤芯作过滤元件，褶皱间距为30mm，长度为1500mm；表面膜层孔径为5um，膜层厚度为0.2um，膜表面水接触角为125°，油接触角为110°。滤芯底部空间高度为800mm，输灰室高度为400mm。螺旋输送机转速为200转/min，混合室内斜出气口与水平方向的角度为45°，支线烟气管路气速为15m/s；出气口内部的导流板方向与水平方向角度为60°。开始运行前，关闭烟气进气管路和支线烟气管路，打开粉末加料管路，在净化室运行阻力上升200Pa后，打开烟气进气管路，在输灰室装满灰尘后打开支线烟气管路。外加粉末选择活性碳粉末，粉末加料管路直径为150mm，加料速度为2kg/min。喷嘴间距为500mm，采用2%的十二烷基硫酸钠和2%的烷基磺酸钠混合溶液作为清洗剂，在线清洗装置喷入的清洗液流量为10 L/min。
实施例2
本实施例使用直径为100mm的有机复合膜折叠滤芯作过滤元件，褶皱间距为5mm，长度为2000mm；表面膜层孔径为0.2um，膜层厚度为10um，膜表面水接触角为130°，油接触角为120°。滤芯底部空间高度为200mm，输灰室高度为200mm。螺旋输送机转速为50转/min，混合室内斜出气口与水平方向的角度为15°，支线烟气管路气速为20m/s；出气口内部的导流板方向与水平方向角度为15°。开始运行前，关闭烟气进气管路和支线烟气管路，打开粉末加料管路，在净化室运行阻力上升400Pa后，打开烟气进气管路，在输灰室装满灰尘后打开支线烟气管路。外加粉末选择碳酸钙粉末，粉末加料管路直径为200mm，加料速度为5kg/min。喷嘴间距为100mm，采用1%的十二烷基硫酸钠和0.5%脂肪醇醚硫酸钠混合溶液作为清洗剂，在线清洗装置喷入的清洗液流量为50 L/min。

Claims (9)

1.一种海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于包括净化室、净气室、输灰室、混合室及在线清洗装置；整个设备用设备支柱支撑，净气室位于净化室上方，净化室位于混合室上方，混合室位于输灰室上方，在线清洗装置位于净化室内壁两侧；输灰室底部有排灰口，净气室侧面有烟气出口管路；
所述净化室内置有机复合膜折叠滤芯，通过净化室顶部花板卡紧密封，滤芯上部与净气室11相通，滤芯底部空间高度为200~800mm，用于烟气的分布；
所述输灰室由一排或多排螺旋输送机组成，被滤芯去除的粉尘落入输灰室后，通过螺旋输出，输灰室高度为200~400mm；
所述混合室底部与输灰室连接，侧面与烟气进口管路连接，上部与粉末加料管路连接，在输灰室与烟气进口管路之间设有支线烟气管路；
所述在线清洗装置由清洗液主管路和喷嘴组成，喷嘴间的间距为100~500mm，喷嘴方向可旋转，喷嘴出口有分喷头，保证清洗液充分雾化。
2.根据权利要求1所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于，所述有机复合膜折叠滤芯直径为100~300mm，褶数外圈间距为5~30mm，长度为1.5~2m。
3.根据权利要求1所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于，有机折叠滤芯的复合膜具有非对称复合结构，表面孔径为0.2~5.0μm，膜层厚度为0.2~10μm，有机复合膜具有疏油疏水性能，油接触角大于100°。
4.根据权利要求1所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于，所述螺旋输送机的输送速度可调，转速为50~200转/min。
5.根据权利要求1所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于，混合室内部有混合扰动片，强化粉末与烟气的混合接触。
6.根据权利要求1所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备，其特征在于，混合室内有通往净化室的混合室出气口，混合室出气口与水平方向的角度为15°~45°；混合室出气口内部装有导流板，导流板方向与水平方向角度为15°~60°。
7.利用权利要求1~6任一所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备进行烟气处理的工艺，其特征在于，开始运行时，关闭烟气进口管路和支线烟气管路，打开粉末加料管路；在净气室阻力上升200~400Pa后，打开烟气进气管路，在输灰室装满粉尘后开启螺旋输灰装置并打开支线烟气管路；在设备阻力高于1500Pa时，关闭粉末加料管路和支线烟气管路，打开在线清洗装置进行清洗再生。
8.根据权利要求7所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备进行烟气处理的工艺，其特征在于，烟气进口管路设有烟气进口管路调节阀门；支线烟气管路设有支线烟气管路调节阀门，用于控制气速，气速为15~20m/s；粉末加料管路直径为150mm~200mm，粉末加料速度为2~5kg/min；粉末为具有油雾吸附效果的碳酸钙、氢氧化钙、粉煤灰或活性炭。
9.根据权利要求7所述的海上平台原油燃烧烟气净化设备进行烟气处理的工艺，其特征在于，在线清洗装置喷入的清洗液流量为10~50 L/min，清洗液为浓度0.5%~2%的十二烷基硫酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠溶液或其混合溶液。
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