CN110822451A - 一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，具体涉及含油污泥处理技术领域，该实验装置由炉体、炉壁、炉底、顶盖和空气分散板四部分组成，所述顶盖固定设置于炉体顶端，所述炉体设置于炉壁底部且与炉壁可拆卸连接，所述炉底设置于炉体底部且与炉体可拆卸连接。本发明整套装置由炉体、炉壁、炉底、顶盖和空气分散板四部分组成，可将炉体、炉壁与炉底拆开放置，便于保存，通过热电偶安装组件的设置，能够安装横向和纵向的热电偶，并且纵向热电偶插口和安装竖杆安装于炉体中心位置，在斜锥面周围均匀开有横向热电偶插口，实现反应炉内反应温度在三维立体空间的记录，便于对整个反应炉内的低温燃烧特性进行全局评估。

Description

一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置

技术领域

本发明涉及含油污泥处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置。

背景技术

在原油开采、油田集输及污水处理过程中往往会产生大量的含油污泥。据统计，我国每年产生的含油污泥总量达500余万吨，且随着大多数油田的深度开采，含油污泥的产量还将继续增加。如若直接外排会占用大量土地，其含有的有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境；直接用于回注和在污水处理系统循环时，会造成注水水质下降和污水处理系统的运行条件恶化，对生产造成不可预计的损失。因此，对含油污泥进行合理的处置十分必要。

目前，国内外处理含油污泥的方法一般有焚烧法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法、固化填埋法、超热蒸汽、热解等，各种技术均有优缺点和适应性，能够解决部分含油污泥的处理或环境污染问题。

其中焚烧法产生含硫、含氮等有害气体，造成二次污染；生物处理法需将含油污泥混以松散剂、肥料和培菌液，经常颤动并自然通风，历时41天才能将97％的石油烃生物降解，同样油资源也没有得到回收利用；热洗法适用于黏土含量较少和含油较高的含油污泥，但排水和残渣需要进一步处理；溶剂萃取法存在的问题是流程长，工艺复杂，处理费用高，只适用于含大量难以降解的有机物的含油污泥；化学破乳法对严重乳化的含油污泥需另加破乳剂和加热；固液分离法对于含油高、污染严重的含油污泥，油回收率低；固化填埋法工艺简单、投资低、处理量大，但对石油类包覆较困难，有二次污染的风险；超热蒸汽法是通过喷嘴充分接触含油污泥，油水与固体分离，分离效率高，但规模小、成本高、设备故障率高；热解法是在无氧、高温条件下将大分子有机质分解为小分子烃和焦炭，对工艺、设备和安全要求高，油气品质差、异味大、残渣仍为危废。

低温燃烧法是国际上一种新兴处理技术，能够较好地弥补上述传统处理方法的不足，但现有的含油污泥低温燃烧处理装置大多采用固定式的设计，保存时占地面积大，使用不够灵活，不易于拆装和更换配件，也不易于搬运和清洗。另一方面，现有的含油污泥低温燃烧处理装置大都只在纵向面设置温度测点，无法满足三维立体上的温度实时监测，从而无法对整个反应炉内的低温燃烧特性进行全局评估。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，通过整套装置由炉体、炉壁、炉底、顶盖和空气分散板四部分组成，不用时，可将炉体、炉壁与炉底拆开放置，便于保存，通过热电偶安装组件的设置，能够安装横向和纵向的热电偶，并且纵向热电偶插口和安装竖杆安装于炉体中心位置，在斜锥面周围均匀开有横向热电偶插口，实现反应炉内反应温度在三维立体空间的记录，便于对整个反应炉内的低温燃烧特性进行全局评估。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，该实验装置由炉体、炉壁、炉底、顶盖和空气分散板四部分组成，所述顶盖固定设置于炉体顶端，所述炉体设置于炉壁底部且与炉壁可拆卸连接，所述炉底设置于炉体底部且与炉体可拆卸连接，所述空气分散板活动卡接于炉体内部，所述空气分散板顶部安装有铸铜加热板，所述炉壁底部一侧通过管道连接鼓风机，所述管道上设置有气体流量传感器；

炉体内腔中部设置有热电偶安装组件，所述热电偶安装组件上安装有相互垂直分布的两组热电偶，所述热电偶通过导线连接温度控制箱；

顶盖设置为斜锥状，且在斜锥状顶盖的尖端部位设置有尾气收集管，所述顶盖顶端面的中心位置设置有纵向热电偶插口，所述顶盖顶部周围均匀开有多个横向热电偶插口。

在一个优选地实施方式中，所述空气分散板上开设有多个出风口，所述空气分散板外侧壁与炉体内壁相贴合，所述空气分散板底部固定设有支撑柱。

在一个优选地实施方式中，所述炉体具体为石英玻璃管，所述炉壁顶端面上开设有炉壁卡槽，所述炉体与炉壁卡槽可拆卸连接。

在一个优选地实施方式中，所述炉壁底端面上开设有炉底卡槽，所述炉底顶端固定设有卡接凸环，所述卡接凸环与炉底卡槽相配合，所述炉壁通过卡接凸环和炉底卡槽与炉底可拆卸连接。

在一个优选地实施方式中，所述热电偶安装组件包括环形安装板、安装竖杆和安装环，所述安装竖杆顶端和底端分别通过伞状支架与环形安装板和安装环固定连接，所述热电偶均匀安装于安装竖杆和环形安装板上。

在一个优选地实施方式中，所述安装环上设有螺纹孔，所述炉壁内壁设有螺纹槽，所述安装环与炉壁通过螺钉螺纹连接。

在一个优选地实施方式中，所述横向热电偶插口数量与安装在环形安装板上的热电偶数量相同，且位置对应，所述环形安装板上安装的热电偶连接的导线分别通过对应的横向热电偶插口；所述安装竖杆与纵向热电偶插口相对应，且安装竖杆上安装的热电偶连接的导线均通过纵向热电偶插口。

在一个优选地实施方式中，所述温度控制箱设置于炉体外部，所述温度控制箱内部设有PLC控制器，所述热电偶输出端连接温度显示器，所述温度显示器与PLC控制器电性连接，所述PLC控制器输出端与铸铜加热板输入端连接，用于根据温度记录、控制铸铜加热板的温度。

在一个优选地实施方式中，所述气体流量传感器输出端与PLC控制器输入端电性连接，所述PLC控制器输出端与鼓风机输入端连接，用于通过监控风速进行反馈调节控制鼓风机的工作力度。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明整套装置由炉体、炉壁、炉底、顶盖和空气分散板四部分组成，不用时，可将炉体、炉壁与炉底拆开放置，便于保存；使用时，直接通过炉体与炉壁卡槽卡接、炉壁与炉底卡接即可实现安装，空气分散板和铸铜加热板随用随取，操作简单方便；整套装置最大的优点是随用随装，使用简单方便，不占地，易于保存、运输和清洁；

2、通过顶盖设计为斜锥状，因此在尾气收集的同时，不影响纵向热电偶插口和安装竖杆安装于炉体中心位置，目的是能够在圆心上设置一组纵向的热电偶温度测点，保证炉体内腔中心处纵向分布多个热电偶，能够测量炉体内污泥纵向中心处的温度；在斜锥面周围均匀开有横向热电偶插口，目的是能够在同一水平面上设置一组横向的热电偶温度测点，实现反应炉内反应温度在三维立体空间的记录；

3、空气分散板起到将鼓风机通入反应炉内的空气均布的作用，使得进入低温燃烧区域的气流更加均匀、平稳，提高了低温燃烧的处理效率，另一方面，相较其他含油污泥处理方式，该发明利用了低温燃烧法处理油泥，具有成本低、环保性高和处理效果较好的优势；相较于传统燃烧处理，低温燃烧处理过程中不产生明火，闷烧温度低，安全性相对较高。

附图说明

图1为本发明的整体剖视图。

图2为本发明的整体外观结构示意图。

图3为本发明的顶盖剖视图。

图4为本发明的顶盖俯视图。

图5为本发明的热电偶安装组件结构示意图。

图6为本发明的空气分散板结构示意图。

图7为本发明的系统控制结构示意图。

附图标记为：1炉体、2炉壁、3炉底、4顶盖、5空气分散板、6铸铜加热板、7鼓风机、8气体流量传感器、9热电偶安装组件、91环形安装板、92安装竖杆、93安装环、10热电偶、11温度控制箱、12尾气收集管、13纵向热电偶插口、14横向热电偶插口、15出风口、16支撑柱、17炉壁卡槽、18炉底卡槽、19卡接凸环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1-2所示的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，该实验装置由炉体1、炉壁2、炉底3、顶盖4和空气分散板5四部分组成，所述顶盖4固定设置于炉体1顶端，所述炉体1设置于炉壁2底部且与炉壁2可拆卸连接，所述炉底3设置于炉体1底部且与炉体1可拆卸连接，所述空气分散板5活动卡接于炉体1内部，所述空气分散板5顶部安装有铸铜加热板6，所述空气分散板5底部固定设有支撑柱16；

所述炉壁2顶端面上开设有炉壁卡槽17，所述炉体1与炉壁卡槽17可拆卸连接；

所述炉壁2底端面上开设有炉底卡槽18，所述炉底3顶端固定设有卡接凸环19，所述卡接凸环19与炉底卡槽18相配合，所述炉壁2通过卡接凸环19和炉底卡槽18与炉底3可拆卸连接；

实施方式具体为：整套装置由炉体1、炉壁2、炉底3、顶盖4和空气分散板5四部分组成，不用时，可将炉体1、炉壁2与炉底3拆开放置，便于保存；使用时，直接通过炉体1与炉壁卡槽17卡接、炉壁2与炉底3卡接即可实现安装，空气分散板5和铸铜加热板6随用随取，操作简单方便；整套装置最大的优点是随用随装，使用简单方便，不占地，易于保存、运输和清洁。

如图1和图6所示，所述炉壁2底部一侧通过管道连接鼓风机7，所述管道上设置有气体流量传感器8；所述空气分散板5上开设有多个出风口15，所述空气分散板5外侧壁与炉体1内壁相贴合；

实施方式具体为：炉壁2内径和空气分散板5要能紧密地贴合在一起，空气分散板5起到将鼓风机7通入反应炉内的空气均布的作用，使得进入低温燃烧区域的气流更加均匀、平稳，采用空气分散板5，能够使空气均匀而充分地分散到待处理油泥表面，提高了低温燃烧的处理效率，另一方面，相较其他含油污泥处理方式，该发明利用了低温燃烧法处理油泥，具有成本低、环保性高和处理效果较好的优势；相较于传统燃烧处理，低温燃烧处理过程中不产生明火，闷烧温度低，安全性相对较高，通过气体流量传感器8检测进风流量，控制低温燃烧处理效率。

如图1-5所示，顶盖4设置为斜锥状，且在斜锥状顶盖4的尖端部位设置有尾气收集管12，所述顶盖4顶端面的中心位置设置有纵向热电偶插口13，所述顶盖4顶部周围均匀开有多个横向热电偶插口14。

炉体1内腔中部设置有热电偶安装组件9，所述热电偶安装组件9上安装有相互垂直分布的两组热电偶10；

所述热电偶安装组件9包括环形安装板91、安装竖杆92和安装环93，所述安装竖杆92顶端和底端分别通过伞状支架与环形安装板91和安装环93固定连接，所述热电偶10均匀安装于安装竖杆92和环形安装板91上；

所述安装环93上设有螺纹孔，所述炉壁2内壁设有螺纹槽，所述安装环93与炉壁2通过螺钉螺纹连接；

所述横向热电偶插口14数量与安装在环形安装板91上的热电偶10数量相同，且位置对应，所述环形安装板91上安装的热电偶10连接的导线分别通过对应的横向热电偶插口14；所述安装竖杆92与纵向热电偶插口13相对应，且安装竖杆92上安装的热电偶10连接的导线均通过纵向热电偶插口13。

实施方式具体为：安装时，可先将热电偶10安装在热电偶安装组件9上，再将整个热电偶安装组件9放置于炉体1内部，然后通过螺钉连接的方式将安装环93与炉壁2固定连接，从而实现热电偶安装组件9的固定，最后再进行导线连线即可，安装方便，并且便于后期维修和更换；

由于顶盖4设计为斜锥状，因此在尾气收集的同时，不影响纵向热电偶插口13和安装竖杆92安装于炉体1中心位置，目的是能够在圆心上设置一组纵向的热电偶10温度测点，保证炉体1内腔中心处纵向分布多个热电偶10，能够测量炉体1内污泥纵向中心处的温度；在斜锥面周围均匀开有横向热电偶插口14，目的是能够在同一水平面上设置一组横向的热电偶10温度测点，实现反应炉内反应温度在三维立体空间的记录。

所述炉体1具体为石英玻璃管，最高承温可达1200℃，并且采用耐高温的石英玻璃管作为炉体1，能够直观地观察低温燃烧火焰前锋的推进，便于研究不同时刻、不同实验条件下低温燃烧反应的进展。

如图7所示，所述热电偶10通过导线连接温度控制箱11，所述温度控制箱11设置于炉体1外部，所述温度控制箱11内部设有PLC控制器，所述热电偶10输出端连接温度显示器，所述温度显示器与PLC控制器电性连接，所述PLC控制器输出端与铸铜加热板6输入端连接，用于根据温度记录、控制铸铜加热板6的温度。

实施方式具体为：温度控制箱11与铸铜加热板6连接，利用PLC自动控制的原理，对铸铜加热板6的加热温度进行预设，还可实时监测铸铜加热板6的温度，保证低温燃烧法处理油泥的实施。

如图7所示，所述气体流量传感器8输出端与PLC控制器输入端电性连接，所述PLC控制器输出端与鼓风机7输入端连接，用于通过监控风速进行反馈调节控制鼓风机7的工作力度。

通过气体流量传感器8型号设置为F1022，检测进风流量，流量模拟信号经A/D转换器转换成数字信号输送给PLC控制器，由PLC控制器判断数据，再控制鼓风机7的工作力度，实现控制低温燃烧处理效率。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-2，整套装置由炉体1、炉壁2、炉底3、顶盖4和空气分散板5四部分组成，不用时，可将炉体1、炉壁2与炉底3拆开放置，便于保存，空气分散板5和铸铜加热板6随用随取，操作简单方便；

参照说明书附图1-7，安装时，可先将热电偶10安装在热电偶安装组件9上，再将整个热电偶安装组件9放置于炉体1内部，然后通过螺钉连接的方式将安装环93与炉壁2固定连接，从而实现热电偶安装组件9的固定，便于热电偶10后期维修和更换，并且纵向热电偶插口13和安装竖杆92安装于炉体1中心位置，在斜锥面周围均匀开有横向热电偶插口14，实现反应炉内反应温度在三维立体空间的记录，便于对整个反应炉内的低温燃烧特性进行全局评估，同时利用PLC自动控制的原理，对铸铜加热板6的加热温度进行预设，还可实时监测铸铜加热板6的温度。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：该实验装置由炉体(1)、炉壁(2)、炉底(3)、顶盖(4)和空气分散板(5)四部分组成，所述顶盖(4)固定设置于炉体(1)顶端，所述炉体(1)设置于炉壁(2)底部且与炉壁(2)可拆卸连接，所述炉底(3)设置于炉体(1)底部且与炉体(1)可拆卸连接，所述空气分散板(5)活动卡接于炉体(1)内部，所述空气分散板(5)顶部安装有铸铜加热板(6)，所述炉壁(2)底部一侧通过管道连接鼓风机(7)，所述管道上设置有气体流量传感器(8)；

炉体(1)内腔中部设置有热电偶安装组件(9)，所述热电偶安装组件(9)上安装有相互垂直分布的两组热电偶(10)，所述热电偶(10)通过导线连接温度控制箱(11)；

顶盖(4)设置为斜锥状，且在斜锥状顶盖(4)的尖端部位设置有尾气收集管(12)，所述顶盖(4)顶端面的中心位置设置有纵向热电偶插口(13)，所述顶盖(4)顶部周围均匀开有多个横向热电偶插口(14)。

2.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述空气分散板(5)上开设有多个出风口(15)，所述空气分散板(5)外侧壁与炉体(1)内壁相贴合，所述空气分散板(5)底部固定设有支撑柱(16)。

3.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述炉体(1)具体为石英玻璃管，所述炉壁(2)顶端面上开设有炉壁卡槽(17)，所述炉体(1)与炉壁卡槽(17)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述炉壁(2)底端面上开设有炉底卡槽(18)，所述炉底(3)顶端固定设有卡接凸环(19)，所述卡接凸环(19)与炉底卡槽(18)相配合，所述炉壁(2)通过卡接凸环(19)和炉底卡槽(18)与炉底(3)可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述热电偶安装组件(9)包括环形安装板(91)、安装竖杆(92)和安装环(93)，所述安装竖杆(92)顶端和底端分别通过伞状支架与环形安装板(91)和安装环(93)固定连接，所述热电偶(10)均匀安装于安装竖杆(92)和环形安装板(91)上。

6.根据权利要求5所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述安装环(93)上设有螺纹孔，所述炉壁(2)内壁设有螺纹槽，所述安装环(93)与炉壁(2)通过螺钉螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述横向热电偶插口(14)数量与安装在环形安装板(91)上的热电偶(10)数量相同，且位置对应，所述环形安装板(91)上安装的热电偶(10)连接的导线分别通过对应的横向热电偶插口(14)；所述安装竖杆(92)与纵向热电偶插口(13)相对应，且安装竖杆(92)上安装的热电偶(10)连接的导线均通过纵向热电偶插口(13)。

8.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述温度控制箱(11)设置于炉体(1)外部，所述温度控制箱(11)内部设有PLC控制器，所述热电偶(10)输出端连接温度显示器，所述温度显示器与PLC控制器电性连接，所述PLC控制器输出端与铸铜加热板(6)输入端连接，用于根据温度记录、控制铸铜加热板(6)的温度。

9.根据权利要求1所述的一种易拆装式含油污泥低温燃烧三维温度测控实验装置，其特征在于：所述气体流量传感器(8)输出端与PLC控制器输入端电性连接，所述PLC控制器输出端与鼓风机(7)输入端连接，用于通过监控风速进行反馈调节控制鼓风机(7)的工作力度。

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