CN112723709A - 一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统 - Google Patents

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Abstract

一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，包括电磁干化机、电磁热解机、第一油气冷凝器、第二油气冷凝器、油气热力氧化室、电气控制系统，其特征是：电磁干化机包括回转滚筒、电磁感应线圈、挡圈和外壳，回转滚筒外壁缠绕电磁感应线圈，电磁感应线圈与电气控制系统电性连接，电磁感应线圈外壁覆盖有外壳保护，回转滚筒内设有挡圈，回转滚筒的进料端设有干化机第一旋转密封，所述回转滚筒的出料端设有干化机第二旋转密封。本发明采用电磁加热的方式给含油污泥的干化和热解提供热量，先干化后热解，热效率高，安全，干化和热解后的油气分别通过冷凝可以回收大部分的油品，不凝气经热力氧化后洁净排放，具有高效节能环保的优点。

Description

一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体为一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统。
背景技术
含油污泥来源于原油开采过程中，因钻井、作业、修井、采油、集输、储存等原因和设备管道的事故性泄漏产生油泥，以及处理含油污水时，斜板隔油产生的大量油性废渣，还有采油储罐沉降的大量罐底污泥等等。含油污泥被国家危废名录列为一种危险废弃物，主要的特殊性在于易燃易爆、高含水率与含油率。目前，处理含油污泥的主流技术是热解法，多采用天然气或丙烷等燃料，对含油污泥进行间接加热以保证缺氧环境下的油气安全。间接加热的方式，是通过燃气燃烧的高温烟气把热量传递给滚筒壁，再通过旋转的滚筒壁传递给物料，传热效率并不高，向外排放的废烟气温度高达600℃～800℃，难以有效利用。
电磁加热以效率高、没有碳排放著称，而且直接省去了烟气侧换热这一环节，比上述间接加热方式传热效率更高和更节能环保，用于含油污泥的热解技术上是可行的。但是，单一的一台电磁热解炉，直接将含油污泥从常温加热到高达600℃甚至以上的热解温度，其中的热量大部分被水分吸收(以炼化三泥为例，其含水率一般高达85％)，然后又白白浪费掉，节能效率还有待改进。
针对以上现状，本发明提出了一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，采用电磁加热的方式给含油污泥的干化和热解提供热量，先干化后热解，热效率高，安全，干化和热解后的油气分别通过冷凝可以回收大部分的油品，不凝气经热力氧化后洁净排放，具有高效节能环保的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，包括电磁干化机、电磁热解机、第一油气冷凝器、第二油气冷凝器、油气热力氧化室、电气控制系统，其特征是：所述电磁干化机包括回转滚筒、电磁感应线圈、挡圈和外壳，所述回转滚筒外壁缠绕电磁感应线圈，电磁感应线圈与电气控制系统电性连接，电磁感应线圈外壁覆盖有外壳保护，回转滚筒内设有挡圈，所述回转滚筒的进料端设有干化机第一旋转密封，所述回转滚筒的出料端设有干化机第二旋转密封；
所述电磁热解机与所述电磁干化机的结构相同，所述电磁干化机的进料端设置有干化机进料系统，电磁干化机的出料端设置有干化机出料系统，所述电磁热解机的出料端设置有热解机出料系统；
所述干化机出料系统包括干化机出料罐、第一油气冷凝器、油气热力氧化室，干化机出料罐上设置有干化机出料罐进口、干化机渣出口和干化机油气出口，干化机出料罐进口连接干化机第二旋转密封，干化机油气出口通过第一油气管道连接第一油气冷凝器的进口，第一油气冷凝器的出口通过不凝气管道连接油气热力氧化室的进口，油气热力氧化室的出口通过烟气管道连接排气筒，干化机渣出口通过干化渣输送管道连接热解机振动筛的进口，热解机振动筛的出口通过热解机双翻板阀连接热解机螺杆泵的进口，热解机螺杆泵的出口连接热解机第一旋转密封；
所述热解机出料系统包括热解机出料罐、第二油气冷凝器，热解机出料罐上设置有热解机出料罐进口、热解机渣出口和热解机油气出口，热解机出料罐进口连接热解机第二旋转密封，热解机油气出口通过第二油气管道连接第二油气冷凝器的进口，第二油气冷凝器的出口通过不凝气管道连接油气热力氧化室的进口。
进一步的，所述干化机进料系统包括含油污泥料槽、输送系统、振动筛、双翻板阀和螺杆泵，含油污泥料槽的出口连接输送系统，输送系统的下部连接振动筛，振动筛的出口通过双翻板阀连接螺杆泵的进口，螺杆泵的出口连接干化机第一旋转密封。
进一步的，所述电磁干化机固定在底座与支撑上。
进一步的，所述回转滚筒由齿轮传动装置驱动实现转动。
进一步的，所述烟气管道上设有引风机。
进一步的，所述热解机渣出口连接固渣收集器。
进一步的，所述第一油气冷凝器油品出口连接第一油品回收装置。
进一步的，所述第二油气冷凝器油品出口连接第二油品回收装置。
本发明的创新之处：
(1)、首次将电磁加热应用于含油污泥的处理。利用电磁加热取代传统的燃气热烟气加热方式，传热效率高，没有高温余热烟气产生，尤其适应无燃气供应的场合。
(2)、采用两段式干化热解原理，先将低温干化后的水汽抽出，剩余的物料继续热解，这样大大降低了水分吸收高温段的热量，节能效果显著。
(3)、采用两级冷凝，更节能，油品回收效率更高。
(4)、对回转滚筒作特别设计，使之适应含油污泥的高含水率与含油率。
本发明的有益效果是：采用电磁加热的方式给含油污泥的干化热解提供热量，热效率高，在保持同等滚筒尺寸条件下，传热系数提高约8倍。没有高温烟气余热产生，大幅减少能源浪费，采用两段式干化热解原理，先将低温干化后的水汽抽出，剩余的物料继续热解，这样大大降低了水分吸收高温段的热量，节能效果显著。采用两级冷凝，更节能，油品回收效率更高。电磁干化机与电磁热解机的尺寸缩小，相当一台热解机的初始投资，但运行费用大大降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中电磁干化机(热解机)原理结构示意图。
图3为本发明中回转滚筒径向结构示意图。
附图标记说明：1、电磁干化机，2、电磁热解机，3、回转滚筒，4、电磁感应线圈，5、挡圈，6、外壳，7、齿轮传动装置，8、底座与支撑，9、电气控制系统，10、干化机第一旋转密封，11、干化机第二旋转密封，12、热解机出料系统，13、第一油气冷凝器，14、第二油气冷凝器，15、油气热力氧化室，16、引风机，17、排气筒，18、干化机进料系统，19、干化机出料系统，20、干化机出料罐，21、干化机出料罐进口，22、干化机渣出口，23、干化机油气出口，24、第一油气管道，25、不凝气管道，26、烟气管道，27、干化渣输送管道，28、热解机振动筛，29、热解机双翻板阀，30、热解机螺杆泵，31、热解机第一旋转密封，32、热解机出料罐，33、热解机出料罐进口，34、热解机渣出口，35、热解机油气出口，36、热解机第二旋转密封，37、第二油气管道，38、含油污泥料槽，39、输送系统，40、振动筛，41、双翻板阀，42、螺杆泵，43、固渣收集器，44、第一油品回收装置，45、第二油品回收装置。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示：本发明是一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，包括电磁干化机1、电磁热解机2、第一油气冷凝器13、第二油气冷凝器14、油气热力氧化室15、电气控制系统9，其特征是：所述电磁干化机1包括回转滚筒3、电磁感应线圈4、挡圈5和外壳6，所述回转滚筒3外壁缠绕电磁感应线圈4，电磁感应线圈4与电气控制系统9电性连接，电磁感应线圈4外壁覆盖有外壳6保护，回转滚筒3内设有挡圈5，所述回转滚筒3的进料端设有干化机第一旋转密封10，所述回转滚筒3的出料端设有干化机第二旋转密封11；
所述电磁热解机2与所述电磁干化机1的结构相同，所述电磁干化机1的进料端设置有干化机进料系统18，电磁干化机1的出料端设置有干化机出料系统19，所述电磁热解机2的出料端设置有热解机出料系统12；
所述干化机出料系统19包括干化机出料罐20、第一油气冷凝器13、油气热力氧化室15，干化机出料罐20上设置有干化机出料罐进口21、干化机渣出口22和干化机油气出口23，干化机出料罐进口21连接干化机第二旋转密封11，干化机油气出口23通过第一油气管道24连接第一油气冷凝器13的进口，第一油气冷凝器13的出口通过不凝气管道25连接油气热力氧化室15的进口，油气热力氧化室15的出口通过烟气管道26连接排气筒17，干化机渣出口22通过干化渣输送管道27连接热解机振动筛28的进口，热解机振动筛28的出口通过热解机双翻板阀29连接热解机螺杆泵30的进口，热解机螺杆泵30的出口连接热解机第一旋转密封31；
所述热解机出料系统12包括热解机出料罐32、第二油气冷凝器14，热解机出料罐32上设置有热解机出料罐进口33、热解机渣出口34和热解机油气出口35，热解机出料罐进口33连接热解机第二旋转密封36热解机油气出口35通过第二油气管道37连接第二油气冷凝器14的进口，第二油气冷凝器14的出口通过不凝气管道25连接油气热力氧化室15的进口。
所述干化机进料系统18包括含油污泥料槽38、输送系统39、振动筛40、双翻板阀41和螺杆泵42，含油污泥料槽38的出口连接输送系统39，输送系统39的下部连接振动筛40，振动筛40的出口通过双翻板阀41连接螺杆泵42的进口，螺杆泵42的出口连接干化机第一旋转密封10。
所述电磁干化机1固定在底座与支撑8上。
所述回转滚筒3由齿轮传动装置7驱动实现转动。
所述烟气管道26上设有引风机16。
所述热解机渣出口34连接固渣收集器43。
所述第一油气冷凝器13油品出口连接第一油品回收装置44。
所述第二油气冷凝器14油品出口连接第二油品回收装置45。
所述的电磁干化机1和电磁热解机2，主体结构原理相同，采用电磁加热式回转滚筒3，但操作温度范围不同。电磁干化机1操作温度范围为150℃～250℃，主要目的在于析出水分。电磁热解机2操作温度范围为400℃～650℃，主要目的在于析出油气组分。
所述的电磁干化机1和电磁热解机2，首尾相连，即：干化机渣出口22连接热解机振动筛28。
所述的油气冷凝与热力氧化系统包括第一油气冷凝器13、第一油品回收装置44、第二油气冷凝器14、第一油品回收装置45、油气热力氧化室15等。所述的第一油气冷凝器13连接所述的干化机油气出口23，所述的第二油气冷凝器14连接所述的热解机油气出口35。所述的第一油气冷凝器13和第二油气冷凝器14出来的不凝气共同进入所述的油气热力氧化室15。
所述的第一油气冷凝器13和第二油气冷凝器14，优选间接管壳式水冷却设备。
所述的电磁干化机1主体包括干化机第一旋转密封10、干化机第二旋转密封11、外壳6、电磁感应线圈4、回转滚筒3、挡圈5等。所述的干化机第一旋转密封10、干化机第二旋转密封11分别连接于回转滚筒3的进料端与出料端，一起共同营造回转滚筒3缺氧或绝氧的环境，防止油气爆炸。所述的回转滚筒3为了满足含油污泥热解时间的需要，长径比在6～9倍。所述的回转滚筒3材质为耐高温不锈钢合金，能耐1000℃以上。所述的挡圈5设置在回转滚筒3中部1/3～1/2之间，高度在100mm左右，用来控制含油污泥的停留时间和堆积高度。所述的电磁感应线圈4缠绕在所述回转滚筒3外壁，采用特种的耐高温电缆，能耐高温800℃，以满足含油污泥组成成分热解析出温度的要求，一般为650℃以下。
电磁干化机1和电磁热解机2，主体结构原理相同，但操作温度范围不同，导致材质和仪表等选择不同。
本发明的工作过程：
含油污泥物料从含油污泥料槽38依次经过输送系统39、振动筛40进入电磁干化机1内部，在其中加热干化，大部分水分和小部分油气受热蒸发，经干化机油气出口23进入第一油气冷凝器13冷凝回收其中油品。剩余的物料经干化机渣出口22进入热解机振动筛28，再进入电磁热解机2内部，在其中热解，油气受热蒸发，经热解机油气出口35进入第二油气冷凝器14冷凝回收其中油品。第一油气冷凝器13和第二油气冷凝器14出来的不凝气进入油气热力氧化室15进行燃烧后处理，最后烟气经引风机16由排气筒17达标排放。剩余的固渣经过热解机渣出口34进入固渣收集器43。
回转滚筒3采用电磁加热，是整个系统的核心，设有底座与支撑8和齿轮传动装置7。回转滚筒3外壁缠绕电磁感应线圈4，并与电气控制系统9相连，有外壳6保护。回转滚筒3内设有挡圈5增加物料的停留时间和控制物料堆积高度。
实施例1
以处理200kg/h炼化三泥为例，物料的含水率85％、含油率5％、含固率10％，年运行7000小时。如果采用传统的间壁加热式回转滚筒，则回转滚筒的设计有效长度3.712m,外径0.464m，原始烟道高0.1m，壁面厚度8mm。
选取壁面两侧传热系数及壁面导热系数的经验值，计算得出：采用电磁加热比燃气加热的总传热系数提高约8倍，达到193.28W/(m2.K)，为十分高效的传热方式。传统的烟气间接加热的传热流程为：高温烟气→壁面→翻滚的物料，其中的高温烟气传热给壁面是其瓶颈，导致整体传热系数只有26W/(m2.K)。
电磁加热与燃气加热对物料总传热系数的比较
Figure BDA0002943242350000081
上述项目，如果采用单台热解机，热解温度选取600℃，则全部过程总热量需要约178.53KW。而如果采用本方案的两段式干化热解，干化温度选取200℃，由于干化后的水汽没有参与高温段的吸热，全部过程总热量只需要约138.60KW，是原来的77.6％，节能显著。
此外，两级冷凝，油品回收效率更高，也能起到节能效果。

Claims (8)

1.一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，包括电磁干化机(1)、电磁热解机(2)、第一油气冷凝器(13)、第二油气冷凝器(14)、油气热力氧化室(15)、电气控制系统(9)，其特征是：所述电磁干化机(1)包括回转滚筒(3)、电磁感应线圈(4)、挡圈(5)和外壳(6)，所述回转滚筒(3)外壁缠绕电磁感应线圈(4)，电磁感应线圈(4)与电气控制系统(9)电性连接，电磁感应线圈(4)外壁覆盖有外壳(6)保护，回转滚筒(3)内设有挡圈(5)，所述回转滚筒(3)的进料端设有干化机第一旋转密封(10)，所述回转滚筒(3)的出料端设有干化机第二旋转密封(11)；
所述电磁热解机(2)与所述电磁干化机(1)的结构相同，所述电磁干化机(1)的进料端设置有干化机进料系统(18)，电磁干化机(1)的出料端设置有干化机出料系统(19)，所述电磁热解机(2)的出料端设置有热解机出料系统(12)；
所述干化机出料系统(19)包括干化机出料罐(20)、第一油气冷凝器(13)、油气热力氧化室(15)，干化机出料罐(20)上设置有干化机出料罐进口(21)、干化机渣出口(22)和干化机油气出口(23)，干化机出料罐进口(21)连接干化机第二旋转密封(11)，干化机油气出口(23)通过第一油气管道(24)连接第一油气冷凝器(13)的进口，第一油气冷凝器(13)的出口通过不凝气管道(25)连接油气热力氧化室(15)的进口，油气热力氧化室(15)的出口通过烟气管道(26)连接排气筒(17)，干化机渣出口(22)通过干化渣输送管道(27)连接热解机振动筛(28)的进口，热解机振动筛(28)的出口通过热解机双翻板阀(29)连接热解机螺杆泵(30)的进口，热解机螺杆泵(30)的出口连接热解机第一旋转密封(31)；
所述热解机出料系统(12)包括热解机出料罐(32)、第二油气冷凝器(14)，热解机出料罐(32)上设置有热解机出料罐进口(33)、热解机渣出口(34)和热解机油气出口(35)，热解机出料罐进口(33)连接热解机第二旋转密封(36)，热解机油气出口(35)通过第二油气管道(37)连接第二油气冷凝器(14)的进口，第二油气冷凝器(14)的出口通过不凝气管道(25)连接油气热力氧化室(15)的进口。
2.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述干化机进料系统(18)包括含油污泥料槽(38)、输送系统(39)、振动筛(40)、双翻板阀(41)和螺杆泵(42)，含油污泥料槽(38)的出口连接输送系统(39)，输送系统(39)的下部连接振动筛(40)，振动筛(40)的出口通过双翻板阀(41)连接螺杆泵(42)的进口，螺杆泵(42)的出口连接干化机第一旋转密封(10)。
3.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述电磁干化机(1)固定在底座与支撑(8)上。
4.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述回转滚筒(3)由齿轮传动装置(7)驱动实现转动。
5.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述烟气管道(26)上设有引风机(16)。
6.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述热解机渣出口(34)连接固渣收集器(43)。
7.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述第一油气冷凝器(13)油品出口连接第一油品回收装置(44)。
8.根椐权利要求1所述的一种两段式电磁加热的含油污泥干化热解系统，其特征是：所述第二油气冷凝器(14)油品出口连接第二油品回收装置(45)。
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CN113501653A (zh) * 2021-07-30 2021-10-15 重庆文理学院 用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统
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