CN111750359A - 一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉 - Google Patents

Abstract

本发明要解决的问题是提供一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉，可以连续的焚烧裂解油基钻屑，以实现裂解减量化，其包括横向分布的炉体，所述炉体内沿着其长度方向设有能搅拌、推进物料的送料螺旋；所述送料螺旋的上方沿着其长度方向设有多个等离子发生器；所述炉体的壁上还设有进料口装置和出料口装置，所述进料口装置连通所述送料螺旋的进料端，所述出料口装置连通所述送料螺旋的出料端。

Description

一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉

技术领域

本发明涉及危废处理技术领域，尤其是涉及钻井油基钻屑的处理，具体涉及一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉。

背景技术

近几年来，油基钻井液技术在我国越来越得到重视。油基钻井液由柴油或白油等油类、水、有机粘土、乳化剂、稳定剂、降滤失剂等添加剂配制而成，适用于粘土含量高、易坊塌油气层、高温高压深井、大斜度定向井和水平井等钻探作业。但是在油基钻井液使用过程中，产生大量含油钻屑，其中包含油类、粘土、各种化学处理剂、加重材料、污油、污水及钻屑等复杂组分，具有含油率高、有机污染物多等特点，存在重大环境污染风险，根据国家最新发布的《危废名目》，油基钻屑属于HW08的危废，需彻底化处理。

其中焚烧是最有效的处理方式，特别是等离子裂解焚烧，在温度和效率上是传统焚烧方式无法比拟的。等离子火炬的温度远高于其他焚烧装置，能瞬间达到3000℃以上，高温能够迅速裂解油基钻屑中的有害物质分子，达到裂解处理并减量的目的。现有技术（公告号CN210463021U）公开一种能连续焚烧裂解危废且维修方便的连续焚烧裂解危险废物的等离子裂解设备，包括焚烧裂解炉体，所述焚烧裂解炉体由多个单元炉体依次连通而成；每个单元炉体内设有至少一个等离子发生器，每个单元炉体内设有将物料沿着焚烧裂解炉体炉膛方向推动的物料推进组件。然而钻井油基钻屑的含固率在20%-50%范围，含油率高，导致物料有流动性，无法在现有技术中的焚烧裂解炉内充分搅拌和正常通过，而且，现在国内外市场上还没有出现用等离子焚烧装置处置油基钻屑的先例。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉，可以连续的焚烧裂解油基钻屑，以实现裂解减量化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉，包括横向分布的炉体，所述炉体内沿着其长度方向设有能搅拌、推进物料的送料螺旋；

所述送料螺旋的上方沿着其长度方向设有多个等离子发生器；

所述炉体的壁上还设有进料口装置和出料口装置，所述进料口装置连通所述送料螺旋的进料端，所述出料口装置连通所述送料螺旋的出料端。

进一步的，所述进料口装置包括进料斗和进料输送装置，所述进料斗安装在所述炉体的上壁；所述进料输送装置呈Z形、并且从下往上分依次划分为横向的进料段、竖直的提升段和横向的出料段三部分，所述进料段设有进料口，所述出料段设有连通所述进料斗的出料口；所述进料输送装置包括外壳体和设置在所述外壳体内的输送皮带，所述输送皮带的承载面上沿着输送回转方向设有若干个横向分布的隔料板。

进一步的，所述外壳体内在进料段与提升段、出料段与提升段转弯处均设有支撑所述输送皮带的过渡辊；所述隔料板与所述输送皮带的输送方向夹角为70°-85°，所述隔料板与所述外壳体的内壁间隙为2-5mm。

进一步的，所述进料斗的前后侧壁上设有多个交错分布的挡烟防火板，每个挡烟防火板倾斜向下。

进一步的，还包括进料管道组件，所述进料管道组件包括进料总管道和多个进料分管道，所述多个进料分管道沿着所述炉体长度方向连通在所述炉体上壁，所述进料总管分别通过连接管连通所述进料分管道。

进一步的，所述出料口装置包括灰渣螺旋输料器和溢料板，所述溢料板配合安装在所述送料螺旋的出料端，所述灰渣螺旋输料器的进料口连通所述炉体出料端的下部。

进一步的，所述炉体的前后侧壁外部通过轴承组件回旋安装所述送料螺旋，所述送料螺旋的转速为6-10转/分钟，其推送速率设置在2-5公分/分钟。

进一步的，所述炉体的底部内侧是与所述送料螺旋吻合的弧形面。

进一步的，所述等离子发生器的功率为3-5kw，其布置密度为2-3支/平方分米；所述等离子发生器距离物料的距离维持在7-10公分之间；所述炉体内的温度为600-1200℃。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：

1、油基钻屑经过预处理后，通过进料口装置进入炉体的内腔中，通过送料螺旋的螺旋推进搅拌，将油基钻屑搅拌均匀的同时逐步向炉尾进行推进，在推进过程中，上方的等离子发生器产生高温的火焰对物料进行焚烧裂解，而且焚烧裂解是个持续过程，充分进行焚烧减量化；

2、进料口装置包括进料斗和进料输送装置，进料输送装置呈Z形，大大减少占用的空间，含固率在20-30%以上的油基钻屑从进料口进入进料段，通过隔料板之间的空间配合外壳体的内壁形成承载物料的空间，随着输送皮带的运行，将物料连续的提升送入进料斗内；

3、进料管道组件包括进料总管道和多个进料分管道，含固率在20-30%以下的油基钻屑用螺杆泵泵送至进料总管道内，多个进料分管道均匀分布在炉体上部，物料经过多个进料分管道均匀的进入炉体内；

4、出料口装置包括灰渣螺旋输料器和溢料板，焚烧裂解产生的灰渣通过溢料板落入灰渣螺旋输料器内，保证灰渣螺旋输料器内始终有灰渣，从而实现密封，防止烟气从出料口泄漏；

5、本发明使用方便，焚烧裂解效率高，且维修方便，填补我国利用等离子焚烧技术处理油基钻屑的空白。

附图说明

图1为本发明所述等离子焚烧裂解炉立体示意图；

图2为本发明所述等离子焚烧裂解炉内部结构示意图；

图3为本发明所述等离子焚烧裂解炉左视图；

图4为本发明所述进料输送装置卸掉外壳体的结构示意图；

图5为本发明所述进料输送装置的进料段内部结构示意图；

图6为发明所述出料口装置结构示意图；

图中：1、炉体，2、送料螺旋，3、进料口装置，31、进料斗，32、外壳体，33、输送皮带，35、过渡辊，36、隔料板，4、等离子发生器，5、进料总管道，6、进料分管道，7、灰渣螺旋输料器，8、溢料板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，本发明公开一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉，其主要包括炉体1、送料螺旋2、进料口装置3、进料管道组件和出料口装置。所述炉体1横向长形分布，炉体1内为耐高温的炉腔。炉体1的前后侧壁外部通过轴承组件回旋安装所述送料螺旋2，所述送料螺旋2的前端安装驱动电机，在驱动电机的作用下，送料螺旋2的转速为6-10转/分钟，可以一边均匀搅拌物料一边往炉尾方向推进物料，送料螺旋2的推送速率在2-5公分/分钟范围内。炉体1的底部内侧是与所述送料螺旋2吻合的弧形面，从而大大提高送料螺旋2的搅拌推进效果。

炉体1的上壁沿着长度方向穿设有多个等离子发生器4，其布置密度为2-3支/平方分米。等离子发生器4位于所述送料螺旋2的正上方，等离子发生器4距离物料的距离维持在7-10公分之间。每个等离子发生器4的功率为3-5kw，从而能使炉体1内的温度为达到600-1200℃。

如图4-6所示，进料口装置3连通所述送料螺旋2的进料端，进料口装置3包括进料斗31和进料输送装置，所述进料斗31安装在所述炉体1的上壁。进料输送装置呈Z形、并且从下往上分依次划分为横向的进料段、竖直的提升段和横向的出料段三部分，所述进料段加工有进料口，所述出料段加工有连通所述进料斗31的出料口。进料输送装置包括外壳体32和设置在所述外壳体32内的输送皮带33，输送皮带33的首端和尾端分别配合安装有主动轮和从动轮，主动轮与外部电机传动连接。所述外壳体32内在进料段与提升段、出料段与提升段转弯处均设有支撑所述输送皮带33的过渡辊35。输送皮带33的承载面上沿着长度方向设置有若干个横向分布的隔料板36。隔料板36与所述输送皮带33的输送方向夹角为80°，所述隔料板36与所述外壳体32的内壁间隙为3mm。该设计大大减少占用的空间，含固率在20-30%以上的油基钻屑从进料口进入进料段，通过隔料板36之间的空间配合外壳体32的内壁形成承载物料的空间，随着输送皮带33的运行，将物料连续的提升送入进料斗31内。在进料斗31的前后侧壁上安装有两个交错分布的挡烟防火板37，每个挡烟防火板37倾斜向下，能有效防止火焰和烟从进料斗31蹿出。

所述进料管道组件包括进料总管道5和三个进料分管道6，所述三个进料分管道6沿着所述炉体1长度方向连通在所述炉体1上壁，所述进料总管分别通过连接管连通所述进料分管道6。进料分管道6上安装有调节阀门，通过调节阀门开启的大小以保证进料分管道6流量均等，从而使物料均匀分布在炉体1内。当油基钻屑含固率在20-30%以下时，可以用螺杆泵将该物料泵送至进料总管道5内，物料经过三个进料分管道6均匀的进入炉体1内。出料口装置包括灰渣螺旋输料器7和溢料板8，所述溢料板8配合安装在所述送料螺旋2的出料端，所述灰渣螺旋输料器7的进料口连通所述炉体1出料端的下部。焚烧裂解产生的灰渣通过溢料板8落入灰渣螺旋输料器7内，保证灰渣螺旋输料器7内始终有灰渣，从而实现密封，防止烟气从出料口泄漏。

本发明所述处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉具体工作过程如下：

1、当油基钻屑含固率在20-30%以下时，用螺杆泵将物料泵送至进料总管道内，物料经过三个进料分管道均匀的进入炉体内；

当油基钻屑含固率在20-30%以上时，将物料从进料输送装置的进料口投入，通过隔料板之间的空间配合外壳体的内壁形成承载物料的空间，随着输送皮带的运行，将物料连续的提升送入进料斗内，最终进入炉体内；

2、油基钻屑进入炉内后，通过炉内横向设置的螺旋搅拌，将油基钻屑搅拌均匀的同时逐步向炉尾进行推进，螺旋搅拌的转速设置在6-10转/分钟，推送速率设置在2-5公分/分钟。炉内上壁均匀分布功率在3-5千的等离子发生器，对物料进行焚烧裂解；

3、油基钻屑被充分焚烧减量后形成灰渣，灰渣在螺旋搅拌的推送下往炉尾传输，炉尾底部开有出料口，灰渣通过溢料板溢流出经过出料口落入灰渣螺旋输料器内，保证灰渣螺旋输料器内始终有灰渣，从而实现密封，防止烟气从出料口泄漏。灰渣螺旋输料器配有变频电机，调节灰渣螺旋输料器的出料量和炉体内的落料量相等，让灰渣螺旋输料器始终处于有物料填充状态，防止灰渣螺旋输料器漏烟。

值得注意的是，炉体上部均分分布3-5个排烟通道和1个防爆门，保证排烟通畅和焚烧安全。等离子焚烧裂解炉产生的烟气进入等离子二燃室，二燃室温控控制在900-1100℃，停留时间大于3s，以确保烟气中的石油烃类、二恶英等有害成分完全消除，后经烟气一体化处理装置处理后脱酸、除尘、除味后达标排放。因为这属于常规技术，在此不详细的描述。

Claims (9)

1.一种处理钻井油基钻屑的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，包括横向分布的炉体，所述炉体内沿着其长度方向设有能搅拌、推进物料的送料螺旋；

所述送料螺旋的上方沿着其长度方向设有多个等离子发生器；

所述炉体的壁上还设有进料口装置和出料口装置，所述进料口装置连通所述送料螺旋的进料端，所述出料口装置连通所述送料螺旋的出料端。

2.根据权利要求1所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述进料口装置包括进料斗和进料输送装置，所述进料斗安装在所述炉体的上壁；所述进料输送装置呈Z形、并且从下往上分依次划分为横向的进料段、竖直的提升段和横向的出料段三部分，所述进料段设有进料口，所述出料段设有连通所述进料斗的出料口；所述进料输送装置包括外壳体和设置在所述外壳体内的输送皮带，所述输送皮带的承载面上沿着输送回转方向设有若干个横向分布的隔料板。

3.根据权利要求2所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述外壳体内在进料段与提升段、出料段与提升段转弯处均设有支撑所述输送皮带的过渡辊；所述隔料板与所述输送皮带的输送方向夹角为70°-85°，所述隔料板与所述外壳体的内壁间隙为2-5mm。

4.根据权利要求3所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述进料斗的前后侧壁上设有多个交错分布的挡烟防火板，每个挡烟防火板倾斜向下。

5.根据权利要求1所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，还包括进料管道组件，所述进料管道组件包括进料总管道和多个进料分管道，所述多个进料分管道沿着所述炉体长度方向连通在所述炉体上壁，所述进料总管分别通过连接管连通所述进料分管道。

6.根据权利要求1所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述出料口装置包括灰渣螺旋输料器和溢料板，所述溢料板配合安装在所述送料螺旋的出料端，所述灰渣螺旋输料器的进料口连通所述炉体出料端的下部。

7.根据权利要求1所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述炉体的前后侧壁外部通过轴承组件回旋安装所述送料螺旋，所述送料螺旋的转速为6-10转/分钟，其推送速率设置在2-5公分/分钟。

8.根据权利要求1所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述炉体的底部内侧是与所述送料螺旋吻合的弧形面。

9.根据权利要求1-8任一项所述的等离子焚烧裂解炉，其特征在于，所述等离子发生器的功率为3-5kw，其布置密度为2-3支/平方分米；所述等离子发生器距离物料的距离维持在7-10公分之间；所述炉体内的温度为600-1200℃。

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