CN108947157B - 一种含油污泥的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含油污泥的处理方法,所述处理方法包括以下步骤:(1)收集含油污泥;(2)对其进行低温热脱附处理,处理过程包括水蒸发和小分子碳氢化物脱附两个阶段,至处理后污泥内油份的干基含量在10wt%以下;(3)将低温热脱附处理后的污泥与水蒸汽蒸发阶段产生的水蒸汽进行等离子气化处理。本发明的处理方法实现了含油污泥减量化、无害化和资源化,处理后含油污泥中的石油总烃<3‰。
Description
技术领域
本发明涉及含油污泥处理方法的技术领域。
背景技术
含油污泥是指混入原油、各种成品油、渣油等重质油的污泥。其产生于油田开采,石油炼制过程,及与原油、成品油有关的工业、民用、个人活动中,含油污泥对人体及动植物在各个途径下均有显著的损害作用,如含油污泥经蒸发,在空气中产生油气,可刺激人体皮肤、眼睛及呼吸器官,或含油污泥混入正常土壤后,会导致土地失去植物生长功能。国家将含油污泥列为危险废物(HW08)。
相对于普通污泥,含油污泥中大量存在油包水、水包油的状态,使其混合状况复杂、混合物粘度高、有害成分与无害成分分离困难。若使用普通污泥的处理方式,存在极大的安全风险和处理难度,如若直接对含油污泥进行升温加热以去除其中的油分,会导致其快速产生较大量的易燃易爆挥发性物质(如油气),并且在此过程中产生的焦油还会导致后续处理单元堵塞;而或对含油污泥只采取间接加热的方式,如使用饱和蒸汽进行间接加热,又通常只能将含油污泥中的部分水分蒸发出来,使危害物难以脱离完全,同时挥发份中水分与混入其中的小分子有害成分难以分离,并且在水分持续蒸发的过程中,余下的含油污泥不断增加,也会粘附、堵塞处理装置。
针对上述情况,部分现有技术采取了复杂的工艺方法,如添加化学、生物试剂,经多级反应或萃取对含油污泥逐步净化。这部分技术手段不仅过程复杂、成本高昂,同时也容易产生新的污染物。
从上述分析可以看出,尽管含油污泥的无害化、减量化、资源化是全社会的迫切需求,但现有技术中能够高效、规模化、低成本地进行含油污泥处理的手段仍然十分缺乏。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可以高效的、规模化应用的含油污泥处理方法,同时该处理方法成本低、资源回收率高、能源利用率高、处理效果好。
本发明的技术方案如下:
一种含油污泥的处理方法,其包括以下步骤:
(1)收集含油污泥并经破碎后送至低温热脱附装置;
(2)对低温热脱附装置内的含油污泥进行处理,处理包括水蒸发、小分子碳氢化物脱附的过程;
(3)将所述处理后污泥送至等离子气化装置内,并将步骤(2)水蒸发过程中产生的水蒸汽送至该等离子气化装置内,所述处理后污泥与所述水蒸汽反应产生净化后泥土与混合气体;
其中:
所述低温热脱附装置对含油污泥具有剪切和/或挤压作用;
所述步骤(2)中处理的温度为100~500℃;
所述步骤(3)中等离子气化装置的气化温度为1000~1400℃;
优选的是,所述步骤(2)处理至污泥内油份的干基含量在10wt%以下。
上述方案中所述剪切和/或挤压作用是指所述低温热脱附装置能够对其中的含油污泥产生剪切力和/或挤压力,如在具体的实施方式中,采取可产生剪切力和/或挤压力的机械部件或装置或设备,如螺杆部件、研磨部件、切割部件、搅拌或高速搅拌部件等,可通过机械、电磁、超声、微波等方式或这些方式的结合进行作用。
在上述方案中剪切和/或挤压作用可在对含油污泥的水蒸发、小分子碳氢化物脱附处理过程中,使得含油污泥的加热界面不断更新、产生薄层、油水界面张力得到破坏,在处理的过程中含油污泥粘度下降,挥发加快,在内部产生分相。
可以理解的是,上述方案中所称“水蒸发”及“小分子碳氢化物脱附”仅是以该处理过程中显见的两种现象作为该处理过程的代称,在具体实施中,该处理过程可以并不仅含有水蒸发和小分子碳氢化物脱附这两种现象的产生,如在一些具体的实施中,含油污泥内还包括非碳氢类的其它小分子挥发份,其也可以在该过程中得到一定的脱附。
在一些具体的实施方式中,上述“水蒸发”及“小分子碳氢化物脱附”可以分段进行,及在不同的处理阶段,含油污泥中分别主要产生水蒸发和小分子碳氢化物脱附的现象,也可以同时进行,也可以连续进行,如在一个连续的过程中,水蒸发量从多到少,与此同时小分子碳氢化物脱附量从少到多
上述方案中所述小分子碳氢化物是指含油污泥中C原子数在4个以下的碳氢化物。
上述方案中处理后污泥内油份的干基含量在具体实施方式中,其可以通过比如热重分析法进行测试。
上述方案中,所述气化温度是指的物料在其中发生气化时的温度,而等离子气化装置内的工作源,如离子炬,产生的温度可在该温度之上,以维持稳定的气化温度,如在一种具体实施方式中,离子炬产生的温度在3000℃以上。
上述方案中,将含油污泥在进行等离子体处理前,先进行了水蒸发、小分子碳氢化合物的脱附处理,避免了直接进行等离子体处理时会造成的能源过度耗费;同时,相对于含油污泥直接进行等离子体处理时其能源中的大部分消耗在了破坏油水界面张力的情况而言,上述方案中含油污泥的油、水界面在等离子体处理前已被破坏,使得等离子体处理的能源消耗显著下降,同时不同成分的分离更为显著、彻底。
另一方面,上述方案中水蒸发、小分子碳氢化合物脱附在剪切力和/或挤压力的作用下进行,也显著降低了该阶段油、水分离的难度,节省了能源消耗,同时本方案结合了水蒸发、小分子碳氢化合物脱附处理与等离子体气化处理,使得含油污泥中的有害物质能在缺氧、高温状态下完全分解成氢气、一氧化碳和低碳氢化合物,使其得到几乎完全的净化。
在一种具体的实施方式中,步骤(1)优选含水率<70%,含油率无限制的含油污泥。
在一种具体的实施方式中,步骤(1)优选包括对含油污泥的破碎、筛分、除铁的过程,其中筛分可选择人工筛分或机器筛分,进一步优选筛分至粒径<50mm。
在一种具体实施方式中,步骤(2)产生的小分子碳氢化物作为所述处理过程的燃料使用。
如具体应用时,将步骤(2)产生的小分子碳氢化物与处理过程中的供热系统接通。
在一种具体实施方式中,所述步骤(2)中所述水蒸发与小分子碳氢化物脱附分段进行,其中水蒸发段温度为200℃以下,小分子碳氢化合物脱附段温度为200~450℃。
在进一步的具体实施中,如将低温热脱附装置设置为不同的腔体,在不同腔体内通过不同的温度控制或剪切/挤压作用的控制,使含油污泥分别进行水蒸发、小分子碳氢化物脱附。
在一种具体的实施方式中,所述处理方法使用如下的处理系统:该处理系统包括低温热脱附装置、等离子气化装置、分离除尘系统、供热装置、连接系统;其中所述连接系统包括各装置间或装置内的连接管道;所述供热装置至少包括为所述低温热脱附装置提供热量的部件或装置;所述低温热脱附装置至少包括第一、第二腔体及贯穿于第一、第二腔体内的推进部件,其中第一腔体用于所述脱水的处理过程、其设有水蒸气出口,所述第二腔体用于所述脱小分子碳氢化物的处理过程、其设有小分子碳氢化物出口;所述等离子气化装置至少包括气化室、位于气化室一端的供处理后污泥进入的入料口、位于与入料口相对的另一端的供汽化剂进入的入汽口、位于气化室一端的供气化气体排出的排气口、位于与排气口相对的另一端的供所述净化后泥土排出的排料口、及等离子体发生装置;所述气化室的体积可使所述气化气体在该气化室内停留2s以上;所述分离除尘系统至少包括分别与所述排气口、及所述供热装置连通的第一气体处理装置,优选为所述第一气体处理装置包括水洗除尘塔、气液分离器、除油平流池与空冷器。
上述方案中的“一端”并不限定指所述对象的一个端部,如入料口的位置并不限定为气化室的一个端部,其主要用于结合“另一端”后说明两个部件的相对设置位置,如若气化室竖直设置,入料口位于气化室上部的某处,则入汽口位于气化室下部的某处,若气化室倾斜设置,入料口位于其右侧的高处,则入汽口位于其左侧的低处,排气口与排料口同理。
另外,上述方案中所述“相对的”并不限定其前后的两个对比对象必须分侧设置,如若气化室竖直设置,入料口位于气化室上部的左侧,则入汽口可位于气化室下部的左侧或右侧。
可以理解的是,上述方案中,供热装置若为提供热量的某个部件或装置时,则其可以为合并设置于低温热脱附装置内的一个或多个部件,也可以为独立于低温热脱附装置外的另一个装置。
可以理解的是,上述方案中所述推进部件是指的对低温热脱附装置内的含油污泥具有剪切和/或挤压作用的、能够将其从低温热脱附装置的第一腔体推进至第二腔体内的一个或多个部件。
如在一种具体实施方式中,所述推进部件为带双螺旋叶片的螺杆。
上述方案的一种具体实施方式为:所述供热系统为燃烧室,所述低温热脱附装置至少部分置于该燃烧室内,且其置于燃烧室内的部分包括所述第一腔体、第二腔体。
在一种更具体的实施方式中,所述燃烧室为钢制腔体,在腔体长度方向上分别设置有对冲圆切向布置的燃烧器,燃烧器内壁设置有厚度超过150mm的耐火材料,其耐火材料的热熔点>1000℃;在燃烧室腔体与低温热脱附装置之间设置有耐热折流板,以提高烟气的热效率;在燃烧室腔体末端设置有供烟气排放的烟囱。
在一种更具体的实施方式中,所述燃烧室内设有对冲燃烧器,其中第一腔体内的燃烧器功率大于第二腔体内的燃烧器功率。
在其进一步的优选中,所述燃烧室内还设有对所述燃烧器的功率进行调节的温度变送器。
上述方案的一种具体实施方式为:所述第一腔体与其水蒸气出口之间连通有水蒸气存留室,所述第二腔体与其小分子碳氢化物出口之间连通有小分子碳氢化物存留室,且所述水蒸气存留室的体积可使其内的水蒸气在第一腔体内的存留时间在1s以上,所述小分子碳氢化物存留室的体积可使其内的小分子碳氢化物在第二腔体内的存留时间在1s以上。
该方案中所述“连通有”是指的该部件与其两端的部件均分别连通,如第一腔体与水蒸气存留室连通、水蒸气存留室再与水蒸气出口连通,可以理解的是,在实际实施时,上述存留室均可包括不同形态的腔体,如立方形腔体、长方形腔体、球状腔体、柱状腔体、弯曲管状腔体、复合形态腔体等。
在另一种具体实施方式中,所述推进部件包括前推进件与后推进件,所述低温热脱附装置还包括设置于该前、后推进件之间的流变件,所述流变件包括至少一组刮刀,且刮刀呈螺线线形排布。
在另一种具体实施方式中,所述等离子气化装置为湍流等离子气化炉,其包括多个湍流等离子发生器,其中湍流等离子气化炉至少依次包括汽化剂进入腔室、等离子发生腔室、气化主腔室;所述湍流等离子发生器沿等离子发生腔室呈螺旋线阵列排布、其包括离子炬产生器及离子炬进入管,其中离子炬进入管伸入等离子发生腔室内,且所述离子炬进入管与该腔室横截面的径向呈15~75°的夹角;优选的是所述汽化剂进入腔室包括3个以上的入汽口,所述入汽口沿汽化剂进入腔室周向分布;所述入料口设置于所述气化主腔室顶端,且入料口伸入气化主腔室内、其伸入深度小于等离子气化炉炉体高度的1/4。
上述方案中所述湍流等离子气化炉是与层流等离子气化炉相对的概念,是指的物质可在其内通过等离子气化形成湍流的气化炉。
在其更进一步的具体实施方式中,所述气化炉还包括为湍流等离子发生器进行降温的冷却部件,所述冷却部件为保护冷却介质,如去离子水、防冻液的制冷机,以延长湍流等离子发生器的使用寿命。
在其更进一步的具体实施方式中,所述气化炉内设置有多个温度变送器,根据温度变送器的温度来调节湍流等离子发生器的数量,维持气化炉的气化温度。
在另一种具体实施方式中,所述分离除尘系统还包括与低温热脱附装置及等离子体气化装置分别相连的第一旋风除尘器,及与等离子体气化装置及第一气体处理装置相连的第二旋风除尘器。
在该具体实施方式中,低温热脱附装置产生的气体经第一旋风除尘器后与经等离子体气化装置处理并经第二旋风除尘器除尘后的气体汇合后依次进入第一气体处理装置,在第一气体处理装置中,可依次经水洗喷淋塔、气液分离塔进行除尘除液,其后净化胡的气体可送回燃烧室作为燃料使用。
所述水洗除尘塔优选包括罐体、斜向下气体进口管道、罐体中下部均布设置多层雾化喷嘴、罐体上部的填料层、喷洒装置,所述斜向下气体进口管道设置有雾化喷淋喷嘴;所述的罐体底部设置有出水口,顶部设置有出气口。
所述气液分离塔优选包括罐体、进口装置、丝网除沫器、清洗装置组成。所述的进口装置是由接管及其弯头组成,并且弯头沿着罐体的轴线向下,且弯头向下的轴线与罐体的轴线重合。
第一气体处理装置优选还包括除油平流池、空冷器和提供动能的水泵,其中除油平流池收纳从气液分离塔排出的含油污水,污水在除油平流池内通过斯托克斯定律,使得比水轻的油上浮,其后可通过刮渣机作用,收集并输送至燃烧室进行燃烧,而剩余的水经过空冷器冷却后可进入水洗除尘塔进行循环使用。
在另一种具体实施方式中,所述处理系统还包括控制系统、制冷系统及制氮机。
所述控制系统优选包括PLC控制器。
在一种更具体实施方式中, 低温热脱附装置包括放置推进件、供物料进行转变的柱形的密闭空间,在该空间内前、后分别设有长方体形的第一腔体及第二腔体,该空间两端分别设有进泥口和出泥口,其中进泥口供破碎、筛分后的含油污泥进入,出泥口与等离子气化装置连通,供经低温热脱附处理后的含油污泥进一步进入等离子体气化装置中,在该空间延伸方向的2/15~5/15处设置所述第一腔体及位于第一腔体上的水蒸气存留室,在该空间延伸方向的7/15~12/15处设置所述第二腔体及位于第二腔体上的小分子碳氢化物存留室,还可在该空间内及两个存留室内设置温度传感器,通过温度传感器与控制系统控制低温热脱附装置不同腔体对应的供热装置,如供热装置为燃烧室时,通过温度传感器与控制系统控制燃烧室内设有的燃烧器功率或燃料流量。
在其更具体实施方式中,所述空间延伸方向的前1/7长度上设有前推进部件双螺旋叶片,其后在2/7~4/7长度上设有同轴的刮刀组件,所述刮刀组件包括多个对称设置的可拆卸的刮刀,其后在5/7~1的轴长度上设有同轴的后推进部件双螺旋叶片,该推进装置的的主轴伸出所述空间的密封端,可进一步与减速机和变频电机连接;该低温热脱附装置的外壁设置优选设置高度<70mm,间距50~200mm的周向翅片,以提高其传热效率。
本发明中所述“以上”或“以下”均包括位于其前面的数值本身,即包括端点值。
本发明的处理方法根据含油污泥的性质,使其依次进行低温厌氧热脱附和气化,可使得处理后的泥中的石油总烃含量小于3‰,不产生二次污染的废水、废气,实现了含油污泥的减量化和无害化,在进一步的优选中,其脱附产出的低分子碳氢化合物和气化分解水蒸汽产生的氢气、气化水蒸汽与碳氢化合物气化产生的甲烷、一氧化碳和氢气作为了气体燃料为低温热脱附装置提供了能源,实现资源化并节约能源,该处理方法整体运行费用比常见的热解吸系统节约能源20%以上。
附图说明
图1为本发明一种工艺流程示意图;
图2为本发明的一种低温热脱附装置的结构示意图;
图3为图2中A-A面剖视示意图;
图4为本发明的一种等离子气化装置的结构示意图;
图5为图4等离子体气化装置的俯视示意图;
图6为本发明的一种第一气体处理装置中水洗除尘器的结构示意图;
图7为本发明的一种第一气体处理装置中气液分离塔的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图及一些具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实施方式。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
采用如下的步骤对含油污泥进行处理:
(1)收集含油污泥并经破碎后送至低温热脱附装置;
(2)对低温热脱附装置内的含油污泥进行处理,处理过程包括水蒸发、小分子碳氢化物脱附;
(3)将所述处理后污泥送至等离子气化装置内,并将步骤(2)脱水过程中产生的水蒸汽送至该等离子气化装置内,所述处理后污泥与所述水蒸汽反应产生净化后泥土与混合气体;
其中:
所述低温热脱附装置对含油污泥具有剪切和/或挤压作用;
所述步骤(2)中处理的水蒸发阶段温度控制在200℃以下;小分子碳氢化合物脱附阶段控制在200~450℃.
所述步骤(3)中等离子气化装置的气化温度为1000~1400℃;
步骤(2)优选处理至污泥内油份的干基含量在10wt%以下。
实施例2
采用如下的步骤对含油污泥进行处理:
(1)收集含油污泥并经破碎后送至低温热脱附装置;
(2)对低温热脱附装置内的含油污泥进行处理,处理过程包括水蒸发、小分子碳氢化物脱附,至处理后污泥内油份干基含量在10wt%以下;
(3)将所述处理后污泥送至等离子气化装置内,并将步骤(2)脱水过程中产生的水蒸汽送至该等离子气化装置内,所述处理后污泥与所述水蒸汽反应产生净化后泥土与混合气体;
其中:
所述低温热脱附装置对含油污泥具有剪切和/或挤压作用;
所述步骤(2)中处理的水蒸发阶段温度控制在100~200℃;小分子碳氢化合物脱附阶段控制在200~450℃.
所述步骤(3)中等离子气化装置的气化温度为1000~1400℃;
上述过程在如下的处理系统内进行:
该处理系统包括低温热脱附装置、等离子气化装置、分离除尘系统、供热装置、连接系统;其中所述连接系统包括各装置间或装置内的连接管道;所述供热装置至少包括为所述低温热脱附装置提供热量的部件或装置;所述低温热脱附装置至少包括第一、第二腔体及贯穿于第一、第二腔体内的推进部件,其中第一腔体用于所述水蒸发的处理过程、其设有水蒸气出口,所述第二腔体用于所述小分子碳氢化物脱附的处理过程、其设有小分子碳氢化物出口;所述等离子气化装置至少包括气化室、位于气化室一端的供处理后污泥进入的入料口、位于与入料口相对的另一端的供汽化剂进入的入汽口、位于气化室一端的供气化气体排出的排气口、位于与排气口相对的另一端的供所述净化后泥土排出的排料口、及等离子体发生装置;所述气化室的体积可使所述气化气体在该气化室内停留2s以上;所述分离除尘系统至少包括分别与所述排气口、及所述供热装置连通的第一气体处理装置,优选为所述第一气体处理装置包括水洗除尘塔、气液分离器、除油平流池与空冷器。
使用该实施例的方法处理多种不同初始含油量的油份,得到的净化后泥土中石油总烃均<3‰。
实施例3
采用如附图1所示的工艺流程处理含油污泥,首先收集含水率<70%、含油率不限的含油污泥,将其通过破碎、人工筛分至粒径<50mm,其后将破碎并除铁后的含油污泥在由制氮机12产生的氮气的氮封作用下输送至低温热脱附反应器1中,经过供热系统作用,含油污泥在低温热脱附反应器1中进行水蒸发及小分子碳氢化物脱附处理,处理后含油污泥进入等离子气化炉2中,处理中产生的水蒸汽经过旋风分离器3除尘后进入等离子气化炉2中作为汽化剂使用;处理中产生的小分子碳氢化物部分经水洗除尘塔5、气液分离器6、除油平流池7后直接回到低温热脱附反应器1的供热系统内,部分与经等离子气化炉2气化处理、并由旋风分离器4除尘后的气化气体混合进入低温热脱附反应器1的供热系统内,在等离子气化炉2中,等离子发生器9产生的等离子体对低温热脱附反应器1处理后的含油污泥、及处理中产生的水蒸气作用,将混合物进行气化处理,处理后产生的净化泥土可直接外运以作他用。
上述系统优选包括自控系统13,以对其中多个控制点,如反应温度、程度等进行监控、调节,水洗除尘塔5、除油平流池7间优选设置有空冷器8以进行降温及水资源循环利用,等离子发生器9优选还设置有包括去离子水箱11的制冷系统10,以延长其使用寿命,提高气化质量。
在上述过程中,低温热脱附反应器1中还设有带螺旋叶片的螺杆对含油污泥进行剪切/挤压,反应器1内分成两个腔体对含油污泥进行处理,其中第一腔体进行水蒸发处理,处理温度恒定在100~200℃;第二腔体进行小分子碳氢化合物脱附处理,处理温度恒定在200~450℃;等离子气化装置2内离子炬的温度在3000℃左右,以维持所气化温度恒定在1000~1400℃。
使用该实施例的方法处理多种不同初始含油量的油份,得到的净化后泥土中石油总烃均<3‰,整体运行费用比常见的热解吸系统节约能源20%以上。
实施例4
采用如附图1所示的工艺流程及附图2~7所示的一种含油污泥处理系统对含油污泥进行处理,其中:低温热脱附装置及供热装置如附图2~3所示,包括进料斗14、旋转密封阀15、第一腔体I、第二腔体II、前双螺旋叶片19、刮刀组20、后双螺旋叶片21、水蒸气出口25、小分子碳氢化物出口26,前双螺旋叶片19、刮刀组20、后双螺旋叶片21共同焊接在轴18上,轴18通过轴承与减速机17和变频电机16连接,通过电机带动螺旋叶片和刮刀在热脱附装置中将物料从一端推至另一端;低温热脱附装置置于作为供热装置的燃烧室24内,且燃烧室24内在对应于进行水蒸发的第一腔体I的区域内布置有对冲的燃烧器28及用于调节燃烧器28功率的温度变送器30,在对应于进行小分子碳氢化合物脱附第二腔体II的区域内布置有对冲的燃烧器29及用于调节燃烧器29功率的温度变送器31,其中燃烧器28的功率比燃烧器29的功率大1~2个等级,经过燃烧及换热后的烟气通过燃烧室的烟囱27排放至大气;低温热脱附装置的第一腔体I与其水蒸气出口25之间还连通有水蒸气存留室01,第二腔体II与其小分子碳氢化物出口26之间连通有小分子碳氢化物存留室02,且水蒸气存留室01的体积可使其内的水蒸气在第一腔体I内的存留时间在1s以上,小分子碳氢化物存留室02的体积可使其内的小分子碳氢化物在第二腔体II内的存留时间在1s以上;等离子气化装置为湍流等离子气化炉,如附图4~5所示,其包括炉体31、入料口32、出气口33、供汽化剂进入的多个入汽口36、出料口37、炉体隔热材料层34、湍流等离子发生器35、热电偶检测器38,其中湍流等离子发生器35沿位于炉体31中部的等离子发生腔室呈螺旋线阵列排布、包括离子炬产生器及离子炬进入管,离子炬进入管伸入圆柱形的等离子发生腔室内,并与该腔室横截面的径向呈15~75°的夹角,入汽口36沿位于炉体31下部的汽化剂进入腔室周向分布,入料口32设置于位于炉体31上部的气化主腔室顶端,并伸入其中、且伸入深度小于炉体31高度的1/4;第一气体处理装置部分如附图6~7所示,其中水洗除尘塔如附图6所示,包括筒体39、降温除尘后的气体出口40、水喷淋装置41、填料42、第二层水雾化喷头43、第一层水雾化喷头44、进气口雾化喷头45、进气口46、放冲挡板47、污水出口48、安全阀口49,气液分离塔如图6所示,包括筒体50、多孔喷淋管51、丝网除沫器52、进气机构53、液体出口54、差压接口55和56、气体出口57和安全阀接口58。
自动控制系统13对上述各单元中的流量、压力、温度、液位、传动设备、阀门进行集中控制、显示和报警,通过PLC对系统进行控制,实现无人值守。
制氮机12除为进出料进行氮封外,主要用于湍流等离子发生器的电离气体。
具体过程为,首先收集含水率<70%、含油率不限的含油污泥,将其通过破碎、人工筛分至粒径<50mm,其后将破碎并除铁后的含油污泥输送至低温热脱附反应器1的进料斗14内,在旋转密封阀15的料封作用及制氮机12产生的氮气的氮封作用下,含油污泥进入低温热脱附反应器1内,并在第一腔体I内进行脱水,在第二腔室II内进行小分子碳氢化物脱附,其中水蒸发处理温度恒定在150℃;小分子碳氢化合物脱附处理温度恒定在350℃;等离子气化装置2内离子炬的温度在3000℃左右,以维持所气化温度恒定在1200℃;在此过程中物料的推进、剪切/挤压主要通过位于同一轴18上的前端双螺旋叶片19、中间部分沿螺旋线型设置的刮刀组20、后端双螺旋叶片21进行,含油污泥的停留时间根据其水分不同控制在10~40min内,低温热脱装置1内的温度控制在450℃以下,从热脱附出料口通过输送装置输送将处理后的污泥输送至湍流等离子气化炉2中进行进一步气化处理,从水蒸汽出口25逸出的水蒸汽经过旋风分离器3除尘后进入湍流等离子气化炉2作为汽化剂使用;从小分子碳氢化物出口26析出的小分子碳氢化物一部分进入第一气体处理装置中处理后回到燃烧室24中,部分与经等离子气化炉2气化处理、并由旋风分离器4除尘后的气化气体混合进入燃烧室24内,燃烧室24通过燃烧脱附出来的小分子碳氢化合物和气化炉2的气化后的气体产生热量为热脱附反应器1提供热量,在某些情况下,还可以加入外来的天然气以提供足够的热量,在燃烧室24内燃烧、换热后的烟气通过烟囱27排放至大气, 经过低温热脱附反应器1处理后的近400℃的含油泥土从湍流等离子气化炉2的入料口32后进入炉体31内,并呈抛撒状与炉体31中的等离子发生腔室内伸入的多个湍流等离子发生器35产生的高温等离子呈悬浮状的接触,增大了等离子炬的火焰与含油泥土的接触面积;其中等离子炬产生的温度可在3000℃以上,以使气化炉气化段工艺维持在1000℃~1400℃,将含油泥土中的重质油、沥青质进行热分解;低温热脱附处理过程中的水蒸汽从入汽口36切向进入炉体31内,并在其中做高速自旋转,产生离心力,将含油泥土旋转起来,不停的更新加热面,水蒸汽与含油泥土中的分解后的小分子碳氢化物、碳进行气化反应生成甲烷、氢气和一氧化碳,部分水蒸汽分解成氢气与氧气;反应生产的气体与从入料口32落下的泥土进行换热,既降低了气体的温度,又升高了泥土的温度,节约了能源,经过降温的气体从炉体31的顶端的出气口33排出,炉体31的容积应使气化反应产生的气体在炉内停留2s以上;从出气口33排出排出的氢气、一氧化碳和碳氢化合物经旋风分离器4除尘后与部分小分子碳氢化合物混合后进入水洗除尘塔5中,水洗除尘塔进气口46处设置的水雾化喷头45中可将水在高压通过喷嘴时形成水雾接触气体去除30%的灰尘,除去的灰尘在水流的作用下进入水洗除尘塔的底部,由底部的污水出口48自流至除油平流池7中进行油水泥三相分离;在筒体39的气体进气口46设置防冲板,可防止低温热脱附排出的小分子碳氢化合物与等离子气化炉排出的气体发生对冲,扰乱流场,降低除尘降温效果,气体进入水洗除尘塔逆向与筒体段设置的43、44喷嘴组成的水雾直接接触,再除去50%的的灰尘,其余的灰尘在填料段42由喷头41喷出的水流与填料逆流接触进行去除并降温,通过水洗除尘塔的气体温度<80℃,通过水洗除尘塔的除尘降温的气体通过气体出口40进入气液分离塔6;水洗除尘塔设置有微压安全阀口49,安装安全阀保证气体降温除尘工艺不超压,超压即泄放,安装水洗除尘塔的安全,经过水洗除尘塔5除尘降温后的气体进入气液分离塔6的进气机构53内向下流动,含有灰尘的水滴在重力作用下流向气液分离塔6的底部,自液体出口54流入除油平流池7;含有部分水蒸汽的气体被气液分离器塔6的丝网除沫器52拦截捕捉、聚集;去除水蒸汽的气体排至气体出口57,其后通过风机抽吸至燃烧室24进行燃烧;气液分离器的丝网除沫器52上部设有的水喷淋装置51,可根据差压接口55和56的差压表的差压决定是否进行水洗喷淋恢复丝网除沫器的功能;气液分离塔上设置有安全阀口58,用来安装安全阀,保护低温热脱附和气化炉的安全;水洗除尘塔5和气液分离塔6的液体流入除油平流池,通过除油平流池7除油出泥后的水进入空冷器8进行冷却后将水温控制在60℃以下,进入水洗除尘塔5进行循环利用。
使用该实施例的方法处理多种不同初始含油量的油份,得到的净化后泥土中石油总烃均<3‰,整体运行费用比常见的热解吸系统节约能源30%以上。
Claims (8)
1.一种含油污泥的处理方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)收集含油污泥并经破碎后送至低温热脱附装置;
(2)对低温热脱附装置内的含油污泥进行处理,所述处理包括水蒸发及小分子碳氢化物脱附的过程;
(3)将所述处理后污泥送至等离子气化装置内,并将步骤(2)水蒸发过程中产生的水蒸气送至该等离子气化装置内,所述处理后污泥与所述水蒸气反应产生净化后泥土与气化气体;其中:所述低温热脱附装置对含油污泥具有剪切和/或挤压作用;
所述步骤(2)中所述水蒸发、小分子碳氢化物脱附分段进行,其中水蒸发段温度为150℃,小分子碳氢化合物脱附段温度为350℃;所述步骤(3)中等离子气化装置的气化温度为1000~1400℃;
所述步骤(2)处理至污泥内油份的干基含量在10wt%以下;
所述处理方法使用如下的处理系统:该处理系统包括低温热脱附装置、等离子气化装置、分离除尘系统、供热装置、连接系统;其中所述连接系统包括各装置间或装置内的连接管道;所述供热装置至少包括为所述低温热脱附装置提供热量的部件或装置;所述低温热脱附装置至少包括第一、第二腔体及贯穿于第一、第二腔体内的推进部件,其中第一腔体用于所述水蒸发的处理过程,其设有水蒸气出口,所述第二腔体用于所述小分子碳氢化物脱附的处理过程,其设有小分子碳氢化物出口;所述等离子气化装置至少包括气化室、位于气化室一端的供处理后污泥进入的入料口、位于与入料口相对的另一端的供气化剂进入的入气口、位于气化室一端的供气化气体排出的排气口、位于与排气口相对的另一端的供所述净化后泥土排出的排料口及等离子体发生装置;所述气化室的体积可使所述气化气体在该气化室内停留2s以上;所述分离除尘系统至少包括分别与所述排气口及所述供热装置连通的第一气体处理装置,所述第一气体处理装置包括水洗除尘塔、气液分离器、除油平流池与空冷器。
2.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:将步骤(2)产生的小分子碳氢化物作为所述处理过程的燃料使用。
3.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述供热系统为燃烧室,所述低温热脱附装置至少部分置于该燃烧室内,且其置于燃烧室内的部分包括所述第一腔体及第二腔体。
4.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述第一腔体与其水蒸气出口之间连通有水蒸气存留室,所述第二腔体与其小分子碳氢化物出口之间连通有小分子碳氢化物存留室,且所述水蒸气存留室的体积可使其内的水蒸气在第一腔体内的存留时间在1s以上,所述小分子碳氢化物存留室的体积可使其内的小分子碳氢化物在第二腔体内的存留时间在1s以上。
5.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述推进部件包括前推进件与后推进件,所述低温热脱附装置还包括设置于该前、后推进件之间的流变件,所述流变件包括至少一组刮刀,且所述一组刮刀呈螺旋线型排布。
6.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述等离子气化装置为湍流等离子气化炉,其包括多个湍流等离子发生器,其中湍流等离子气化炉至少依次包括气化剂进入腔室、等离子发生腔室、气化主腔室;所述湍流等离子发生器沿等离子发生腔室呈螺旋线阵列排布,其包括离子炬产生器及离子炬进入管,其中离子炬进入管伸入等离子发生腔室内,且所述离子炬进入管与该腔室横截面的径向呈15~ 75°的夹角;所述气化剂进入腔室包括3个以上的入气口,所述入气口沿气化剂进入腔室周向分布;所述入料口设置于所述气化主腔室顶端,且入料口伸入气化主腔室内,其伸入深度小于等离子气化炉炉体高度的1/4。
7.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述分离除尘系统还包括与低温热脱附装置及等离子体气化装置分别相连的第一旋风除尘器及与等离子体气化装置及第一气体处理装置相连的第二旋风除尘器。
8.根据权利要求1所述的含油污泥的处理方法,其特征在于:所述处理系统还包括控制系统、制冷系统及制氮机。
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