CN112625719B - 一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统和方法，涉及固体废弃物资源化利用领域，包括：进料设备、多级热解炉、传动设备和排渣设备，其中，含油污泥从上述进料设备进入到所述多级热解炉，所述多级热解炉包括炉膛，所述炉膛包括干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层且所述干燥层、所述一级热解层和所述二级热解层分别设置有排气口，所述传动设备用于驱使所述含油污泥在所述多级热解炉中逐层下降传递并在所述炉膛内热解形成热解气和残渣，其中，所述热解气经过所述排气口排出，所述残渣经过所述冷却层的冷却后排出。本发明实现含油污泥的减量化、资源化和无害化处理，具有显著的经济效应和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统和方法。
背景技术
含油污泥主要产生于石油的开采、炼制、运输及含油污水的处理过程中，是石油工业的固体废物之一。由于含油污泥种类繁多、含水率高、组成复杂、处理成本高，如果未经任何处理将其堆放或者填埋，不仅会占据大量的土地面积，而且还会造成严重的环境污染和资源的极大浪费。同时，含油污泥已被列入《国家危险废物名录》(HW08)，国家对含油污泥的无害化处理提出了严格的法律要求。基于含油污泥的危害性以及日益增长的产量，对其进行无害化处理和资源化利用，已成为亟待解决的技术难题。
国内外含油污泥的处理技术主要包括填埋、焚烧、热解、离心分离、溶剂萃取等。其中填埋和焚烧技术等传统方法，虽可使含油污泥得到一定的处理，但无法回收油品，且存在环境污染问题。离心分离方法可将含油污泥中油品回收，但处理后的油泥含油量依然较高，无法达到国家规定排放标准。溶剂萃取技术由于萃取剂本身对环境有二次污染的可能性，无法大规模应用。因此具有减量化效果明显、油品回收率高且环境污染小的热解技术在近些年成为含油污泥处理的主流技术之一。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统和方法，可将含油污泥中的轻质油和重质油分级收集，实现含油污泥的减量化、资源化和无害化处理，具有显著的经济效应和环境效益。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统，包括：进料设备、多级热解炉、传动设备和排渣设备，其中，
含油污泥从上述进料设备进入到所述多级热解炉，所述多级热解炉包括炉膛，所述炉膛包括干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层且所述干燥层、所述一级热解层和所述二级热解层分别设置有排气口，所述传动设备用于驱使所述含油污泥在所述多级热解炉中逐层下降传递并在所述炉膛内热解形成热解气和残渣，其中，所述热解气经过所述排气口排出，所述残渣经过所述冷却层的冷却后排出。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，
所述传动设备包括设置于所述炉膛的筒体轴心的中心轴，所述中心轴连接有若干沿径向延伸的耙臂，所述耙臂沿长度方向布置有耙齿；
所述炉膛内通过沿高度方向间隔布置的若干炉床将所述炉膛的腔内空间分为干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层，奇数层的所述炉床的一端连接在所述炉膛上，另一端为自由端以形成下料口；偶数层的所述炉床的一端连接在所述中心轴上，另一端为自由端以形成下料口；
其中，所述中心轴由电机进行驱动，所述中心轴带动所述耙臂转动以利用所述耙齿拨动含油污泥，从而实现所述含油污泥在所述多级热解炉中逐层下降传递。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，所述中心轴为中空结构，所述中心轴的底端设置有第一鼓风机且所述中心轴的顶端设置有排风管道，所述第一鼓风机用于向所述中心轴产生冷风以冷却所述中心轴的运行状态下的温度，所述冷风吸收所述中心轴运行状态的热量后从所述排风管道排出。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，所述炉床的上部表面设置有螺旋纹结构，以使得所述含油污泥在所述耙臂的扫动下更易向所述下料口运动；
其中，所述耙臂的扫动方向为顺时针时，奇数层的炉床的螺旋纹结构为右旋，偶数层的炉床的螺旋纹结构为左旋；奇数层的炉床的高度由炉壁向中心轴方向逐渐减小；偶数层的炉床的高度由中心轴到炉壁方向逐渐减小，以使所述含油污泥在所述炉床上更易向下料口运动。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，所述炉床的下部设置有电阻丝，其中，奇数层的炉床内的所述电阻丝通过第一输电线接于炉壁外侧并与温控系统连接，偶数层的炉床内的所述电阻丝通过第二输电线接于所述中心轴内部并沿所述中心轴的顶端伸出与温控系统连接，所述炉膛内各层皆设有热电偶，所述热电偶连接温控系统。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，所述炉膛的顶部设置有排气口，所述排气口设置有引风机，所述引风机用于在系统运行前抽空所述炉膛内的空气，以保证所述炉膛内的缺氧环境；所述炉膛内还安装有氧气传感器，所述氧气传感器用于检测所述炉膛内的氧气含量。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，所述进料设备包括进料仓和螺旋输送装置，所述螺旋输送装置通过进料管道与所述多级热解炉相连，含油污泥由所述进料仓进入，然后经过所述螺旋输送装置输送至所述多级热解炉中，
其中，所述进料仓在系统运行前保持1/3~1/2的含油污泥仓位，以保证设备运行的缺氧环境。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，
还包括冷却设备，所述排气口与所述冷却设备连通，所述热解气在所述冷却设备中形成油品并被收集。
还包括排渣设备，所述残渣通过排渣口与所述排渣设备相连，所述残渣在所述排渣设备中进行处理，
其中，所述冷却层还设有排风口和风口朝向所述排风口的第二鼓风机，所述第二鼓风机用于冷却所述残渣。
如上所述的含油污泥连续多级热解回收油品的系统，进一步地，连接于炉膛的各出口皆设有阀门，以实现通道的启闭控制。
一种含油污泥连续多级热解回收油品的方法，利用如上所述含油污泥连续多级热解回收油品的系统进行，所述方法包括：
步骤一：关闭所述多级热解炉的各个出口，打开引风机将炉膛内空气抽出，通过氧传感器实时检测腔内氧含量；
步骤二：通过设置在外部的温控系统调控炉膛内各层温度，其中，控制干燥层温度100~120℃，一级热解层温度120~370℃，二级热解层温度370~540℃，冷却层打开第二鼓风机，以冷却热解残渣；
步骤三：打开进料口阀门，利用进料设备将含油污泥输送至炉膛内，打开传动设备，所述中心轴带动耙臂转动，以使含油污泥逐级运动；
步骤四：待含油污泥进入炉膛内，依次打开干燥层、一、二级热解层和冷却层排气口阀门。打开中心轴风机各层排气口阀门，热解反应开始；
步骤五：热解反应进行中，于干燥层得到水蒸气，直接排空；一级热解层得到轻质油分，进入冷却设备冷凝收集；二级热解层得到重质油分，进入冷却设备冷凝收集；冷却层对热解残渣进行冷却，残渣通过排渣口进入排渣设备，其中，所述炉膛氧气含量小于50%，保证缺氧环境，以便热解反应进行。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：使用多级热解炉对含油污泥经过多级热解，将含油污泥中的水、轻质油、重质油和残渣逐级分解出，最大化将油分分解并收集出来，使得残渣含油量远低于国家规定排放标准。真正实现了含油污泥的减量化、资源化和无害化处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中的含油污泥连续多级热解回收油品的系统流程示意图；
图2为本发明实施例1中的含油污泥连续多级热解回收油品的系统炉床与耙齿结构局部放大图；
图3为本发明实施例1中靠近炉壁侧炉床背面电阻丝的布置结构示意图；
图4为本发明实施例1中靠近中心轴侧炉床背面电阻丝的布置结构示意图；
图5为本发明实施例1中靠近中心轴侧炉床正面布置结构示意图；
图6为本发明实施例1中靠近炉壁侧炉床正面布置结构示意图。
附图标记说明：1、进料仓；2、螺旋输送装置；3、进料口；4、炉膛；5、引风机； 6、干燥层；7、一级热解层；8、二级热解层； 9、冷却层；10、炉床；11、排渣口；12、排渣设备；13、中心轴；14、电机；15、耙臂；16、耙齿；17、法兰；18、第一鼓风机；19、排风通道；20、热电偶；21、排气口；22、第二鼓风机；23、排风口；101、电阻丝；102、第一输电线；103、第二输电线。
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、完整的描述，显然，所描述的实施例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，都属于本申请保护的范围。
实施例：
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图1至图6，图1为本发明实施例1中的含油污泥连续多级热解回收油品的系统流程示意图；图2为本发明实施例1中的含油污泥连续多级热解回收油品的系统炉床与耙齿结构局部放大图；图3为本发明实施例1中靠近炉壁侧炉床背面电阻丝的布置结构示意图；图4为本发明实施例1中靠近中心轴侧炉床背面电阻丝的布置结构示意图；图5为本发明实施例1中靠近中心轴侧炉床正面布置结构示意图；图6为本发明实施例1中靠近炉壁侧炉床正面布置结构示意图。
本发明提供一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统和方法，可将含油污泥中的轻质油和重质油分级收集，实现含油污泥的减量化、资源化和无害化处理，具有显著的经济效应和环境效益。
实施例1
如图1所示，一种含油污泥连续多级热解回收油品的系统，包括进料设备、多级热解炉、传动设备、排渣设备、冷却设备。所述进料设备包括进料仓和螺旋输送装置，螺旋输送装置通过进料管道与热解炉相连，含油污泥由进料仓进入螺旋输送装置输送至热解炉中。所述多级热解炉通过多级炉床将炉膛分为干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层，含油污泥于热解炉中逐层热解，热解气通过出气口排除与冷却设备相连，油品被冷凝收集。热解残渣通过排渣口与排渣设备相连，进行处理。所述传动设备为设于热解炉内筒体的中心轴，中心轴与耙臂相连，并带动耙臂转动，将含油污泥逐层拨动。所述排渣设备使用螺旋输送机将热解残渣排出。所述冷却设备与各层排气口相连，使用风冷方式将油品冷凝。
本实施例中进料设备包括进料仓1和螺旋输送装置2，含油污泥先进入进料仓1，由螺旋输送装置2经过进料口3进入炉膛4的干燥层6中进行热解干燥过程。在实际运行过程中，料仓1保持1/3~1/2的含油污泥仓位，以保证设备运行的缺氧环境。
热解炉由炉床将炉膛4分为干燥层6、一级热解层7、二级热解层8和冷却层9。炉膛4顶部设有排风口，排风口与引风机5相连。运行前，先由引风机5将炉膛内空气吸出，以保证腔内的缺氧环境。炉膛4底部设有排渣口，热解残渣由排渣口11排入排渣设备12中。
传动设备包括中心轴13和电机14，由电机14提供动力，带动中心轴13转动。中心轴13位于炉膛4中心位置，与耙臂15相连，并带动耙臂15转动。耙臂15下方布满耙齿16，可拨动含油污泥在各层间转动。中心轴13由多节组成，每两节间用法兰17连接，每节中心轴13与四个耙臂15相连，且四个耙臂15呈十字型构造。中心轴13为中空结构，下方同时与鼓风机18相连，在运行过程中，通过鼓风机18向中心轴13中鼓风，起到冷却降温的效果。冷风经过中心轴13后，温度增加，可由排风管道19排出。
系统通过加热电阻丝101达到升温效果，电阻丝101布置于炉床10下方（背面）。靠近炉壁的炉床10，其下方电阻丝101的第一输电线102接于炉壁外侧与温控系统连接；靠近中心轴13的炉床，其下方电阻丝101的第二输电线103通过中心轴上13的法兰17进入中心轴13内，从中心轴13上方伸出与温控系统连接。
运行过程中，通过温控系统调控各层温度，由炉壁上的热电偶20检测相应区域温度。含油污泥首先进入干燥层6中，干燥层温度为100~120℃，含油污泥中水分蒸发为水蒸气，打开与排气口21连接的引风机，将水蒸气排出。完成干燥过程后，经耙臂15的拨动，含油污泥进入一级热解层7，调节此层温度为120~370℃，含油污泥中的轻质油转变为挥发分，打开与排气口21连接的引风机，将轻质油挥发分吸出，进入冷却设备冷凝收集。二级热解层8温度为370~540℃，含油污泥中重质油析出，挥发分由排气口21排出，进入冷凝设备。热解完成后，热解残渣进入冷却层9，经由鼓风机22送入冷风，残渣被冷却后，热风经由排风口23排出，残渣经排渣口11排入排渣设备12中，收集后进行填埋或作为建筑材料使用。
实施例2
以处理钻井平台产生的含油污泥为例，使用实施例1中的处理系统和方法对本发明的工艺效果进行说明。
含油污泥基本性质：运动粘度43.84 mm2/s，密度1.8725 g/cm3，含油量27.5%，含水率0.5%。
干燥层温度为120℃，一级热解层温度为330~370℃，二级热解层温度为500~540℃。
在上述条件下经本发明系统处理后，相关结果如下：
热解残渣产量为70.83%，即含油污泥减量率为29.17%；残渣含油量为820mg/kg，即含油率0.082%；一级热解层收集轻质油含量占比18.53%，主要成分为5-11个碳原子的链烃和环烃；二级热解层收集重质油含量占比8.05%，主要成分为20个碳原子以上的环烃和芳香烃。
经本系统处理后的含油污泥，减容率达29.17%。热解残渣含油率(0.082%)远小于国家规定排放标准(《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》规定矿物油含量小于1%)，并分别获取轻质油分和重质油分。能够保证最大限度减容的同时，最大程度回收油品，并高效环保处理含油污泥。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种含油污泥连续多级热解回收油品的方法，其利用含油污泥连续多级热解回收油品的系统进行，其特征在于，所述系统包括：进料设备、多级热解炉、传动设备和排渣设备，其中，
含油污泥从上述进料设备进入到所述多级热解炉，所述多级热解炉包括炉膛，所述炉膛包括干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层且所述干燥层、所述一级热解层和所述二级热解层分别设置有排气口，所述传动设备用于驱使所述含油污泥在所述多级热解炉中逐层下降传递并在所述炉膛内热解形成热解气和残渣，其中，所述热解气经过所述排气口排出，所述残渣经过所述冷却层的冷却后排出；
所述传动设备包括设置于所述炉膛的筒体轴心的中心轴，所述中心轴连接有若干沿径向延伸的耙臂，所述耙臂沿长度方向布置有耙齿；
所述炉膛内通过沿高度方向间隔布置的若干炉床将所述炉膛的腔内空间分为干燥层、一级热解层、二级热解层和冷却层，奇数层的所述炉床的一端连接在所述炉膛上，另一端为自由端以形成下料口；偶数层的所述炉床的一端连接在所述中心轴上，另一端为自由端以形成下料口；
其中，所述中心轴由电机进行驱动，所述中心轴带动所述耙臂转动以利用所述耙齿拨动含油污泥，从而实现所述含油污泥在所述多级热解炉中逐层下降传递；
所述中心轴为中空结构，所述中心轴的底端设置有第一鼓风机且所述中心轴的顶端设置有排风管道，所述第一鼓风机用于向所述中心轴产生冷风以冷却所述中心轴的运行状态下的温度，所述冷风吸收所述中心轴运行状态的热量后从所述排风管道排出；
所述炉床的上部表面设置有螺旋纹结构，以使得所述含油污泥在所述耙臂的扫动下更易向所述下料口运动；
其中，所述耙臂的扫动方向为顺时针时，奇数层的炉床的螺旋纹结构为右旋，偶数层的炉床的螺旋纹结构为左旋；奇数层的炉床的高度由炉壁向中心轴方向逐渐减小；偶数层的炉床的高度由中心轴到炉壁方向逐渐减小，以使所述含油污泥在所述炉床上更易向下料口运动；
所述炉床的下部设置有电阻丝，其中，奇数层的炉床内的所述电阻丝通过第一输电线接于炉壁外侧并与温控系统连接，偶数层的炉床内的所述电阻丝通过第二输电线接于所述中心轴内部并沿所述中心轴的顶端伸出与温控系统连接，所述炉膛内各层皆设有热电偶，所述热电偶连接温控系统；
所述炉膛的顶部设置有排气口，所述排气口设置有引风机，所述引风机用于在系统运行前抽空所述炉膛内的空气，以保证所述炉膛内的缺氧环境；所述炉膛内还安装有氧气传感器，所述氧气传感器用于检测所述炉膛内的氧气含量；
所述方法包括：
步骤一：关闭所述多级热解炉的各个出口，打开引风机将炉膛内空气抽出，通过氧传感器实时检测腔内氧含量；
步骤二：通过设置在外部的温控系统调控炉膛内各层温度，其中，控制干燥层温度100~120 ℃，一级热解层温度120~370 ℃，二级热解层温度370~540 ℃ ，冷却层打开第二鼓风机，以冷却热解残渣；
步骤三：打开进料口阀门，利用进料设备将含油污泥输送至炉膛内，打开传动设备，所述中心轴带动耙臂转动，以使含油污泥逐级运动；
步骤四：待含油污泥进入炉膛内，依次打开干燥层、一、二级热解层和冷却层排气口阀门；打开中心轴风机各层排气口阀门，热解反应开始；
步骤五：热解反应进行中，于干燥层得到水蒸气，直接排空；一级热解层得到轻质油分，进入冷却设备冷凝收集；二级热解层得到重质油分，进入冷却设备冷凝收集；冷却层对热解残渣进行冷却，残渣通过排渣口进入排渣设备，其中，所述炉膛氧气含量小于50%，保证缺氧环境，以便热解反应进行。
2.根据权利要求1所述的含油污泥连续多级热解回收油品的方法，其特征在于，所述进料设备包括进料仓和螺旋输送装置，所述螺旋输送装置通过进料管道与所述多级热解炉相连，含油污泥由所述进料仓进入，然后经过所述螺旋输送装置输送至所述多级热解炉中，
其中，所述冷却层还设有排风口和风口朝向所述排风口的第二鼓风机，所述第二鼓风机用于冷却所述残渣。
3.根据权利要求1所述的含油污泥连续多级热解回收油品的方法，其特征在于，
还包括冷却设备，所述排气口与所述冷却设备连通，所述热解气在所述冷却设备中形成油品并被收集；
还包括排渣设备，所述残渣通过排渣口与所述排渣设备相连，所述残渣在所述排渣设备中进行处理，
其中，所述冷却层还设有第二鼓风机，所述第二鼓风机用于冷却所述残渣。
4.根据权利要求1所述的含油污泥连续多级热解回收油品的方法，其特征在于，连接于炉膛的各出口皆设有阀门，以实现通道的启闭控制。
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