CN114231302B - 一种小型功能独立模块化撬装热解装置 - Google Patents

一种小型功能独立模块化撬装热解装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小型功能独立模块化撬装热解装置，包括热解箱体，热解箱体包括进料装置、螺旋推进密封装置、冷却箱、运料装置以及出料口，所述进料装置与螺旋推进密封装置的一端固定连接，所述螺旋推进密封装置的另一端出口处下方间隔的设置有若干个运料装置，所述运料装置包括物料板，设置在物料板内部用于给油基钻屑提供热解所需热量的热辐管，以及漏料口。本发明撬装化的设计使该装置可灵活拆卸，通过空间纵向增加装置的个数达到处理量的预期，并且在热解过程中每个装置为功能独立的模块，方便维修，且互不干扰。通过内置在物料板中的热辐管和电磁协同作用的加热装置，有效解决了油基钻屑在热解过程中结焦严重的问题。

Description

一种小型功能独立模块化撬装热解装置
技术领域
本发明涉及油基钻屑热解技术领域，具体涉及一种小型功能独立模块化撬装热解装置。
背景技术
石油作为一种常规的油气资源，日益枯竭、不可再生，为了寻找一种可大量利用，能代替石油的新能源，全世界做了大量的研究，发现了页岩气这种非常规天然气，具有开发寿命长和生产周期长的优点，是一种优秀的替代能源。近年来，随着“页岩气革命”如火如荼地进行，我国页岩气开采量逐年递增。在石油勘探过程中，为了使开采时降低钻头温度、保持静水压力，提高井壁的稳定性和保护油气层，在进入页岩气层时需要使用油基泥浆进行钻进。油基钻屑随之产生，油基钻屑含有大量有毒害物质，主要包括碱性盐、重金属和有害物，因此油基钻屑已被列入国家危险废物名单中。为了实现废弃油基钻屑无害化处理，国内外对废弃油基钻屑回收处理技术做了大量的研究。
处理油基钻屑的方法有很多种，包括固化/稳化技术、萃取技术、焚烧、微波处理、微生物降解法和热解技术等。其中热解技术较为成熟，在重庆某油田的工厂中已经工业化，处理后的废弃油基钻屑残渣含油率＜0.3％，因其二次污染少、可回收能源等优势逐渐被认为最符合含油污泥3R(资源化、减量化和无害化)处理的最佳方式。
石油勘探开采过程中会产生危险废弃物油基钻屑，热解技术是目前较为成熟的油基钻屑处理技术。现场的热解装置主要分为两大部分，第一部分为箱体热处理部分，通过使用热辐管对油基钻屑加热，进行热处理加工；第二部分为冷凝塔，通过第一部分热处理的油基钻屑会产生高温油液，这部分油液在冷凝塔被回收，进行二次利用。油基钻屑从进料口进入后，通过在传送带上被加热，处理后的油基钻屑会粘黏在传送带上形成焦体，致传送带无法正常工作，需要每隔一段时间就停止处理废弃油基钻屑，打开热解装置进行焦体的清除工作。此外，由于页岩气开采工作往往在山区进行，地势崎岖，能摆放热解设备的平坦区域有限，庞大的设备不利于在这种山地摆放，不仅搬运困难，而且一体化设计不利于设备的维修。为了提高处理连续性，如何减少焦体的产生和热处理装置小型化设计就成为了目前的主要研究重点。
公开号为CN104164249 B的中国专利，公开了一种热解装置，包括热解炉、冷却器组件和气体储罐。热解炉设有两个布料板，每个板上下方设有加热辐射管，上部设有油气出口，与冷却器组件链接。该发明加快了物料的升温，使物料受热均匀，增加了单次处理量，无结焦，热效率高。但是布料板上下都设计加热辐射管，热效率低，而且在布料板上的废弃油基钻屑在加热过程中或多或少会溅射出来，流到下方或上方的加热辐射管上，经过一段时间的加热，在加热辐射管上会形成厚厚的一层焦体，影响加热效果。
公开号为CN104230135B的中国专利，公开了一种含油污泥热解装置，该装置通过加热热载体，将加热后的热载体输入油基钻屑加热箱体中，通过油基钻屑与热载体换热，实现油基钻屑热解，使焦体黏附在热载体上，同时箱体内有搅拌器不停搅拌，热载体从闸板输送出箱体，减少了箱体内部的结焦现象。虽然有效地解决了箱体边缘加热结焦的产生，但是不能有效的控制加热温度，不断加入的热载体很难对油基钻屑完全反应，存在反应不完全，密封性不足，存在安全隐患。
公开号为CN109678307A的中国专利于2019年4月26日公开了一种三段式加热不粘锅含油污泥热解装置，该装置设置了三个热解段，温度分别为≤350℃、350～550℃、550～750℃，可以使装置内物料充分反应加热。同时，装置内刃状体和微震装置协同作用，大大减少结焦粘锅的产生。但是其特内的刃状体和微震装置在面对比较坚固的焦体时很容易卡住，微小的震动并不能很好地解决焦体黏附在表面的问题，加大震动强度又会影响箱体的稳定。
因此，亟需一种能解决设备庞大，不易运输维修，不利于在山区放置的问题；以及热处理设备内结焦严重问题且油基钻屑热解充分的热解装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种小型功能独立模块化撬装热解装置，撬装化的设计使该装置可灵活拆卸，通过空间纵向增加装置的个数达到处理量的预期，并且在热解过程中每个装置为功能独立的模块，方便维修，且互不干扰，使用热辐管和电磁协同作用的加热装置，有效解决了上述背景技术中提到的油基钻屑在热解过程中结焦严重的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型功能独立模块化撬装热解装置，所述热解装置包括热解箱体，所述热解箱体包括进料装置、螺旋推进密封装置、冷却箱、运料装置以及出料口，所述进料装置与螺旋推进密封装置的一端固定连接，所述螺旋推进密封装置的另一端出口处下方间隔的设置有若干个运料装置，所述运料装置包括物料板，设置在物料板内部用于给油基钻屑提供热解所需热量的热辐管，以及漏料口。
优选的，所述的进料装置包括料斗和螺旋缓冲叶片；所述螺旋推进密封装置包括传动轴，设置在传动轴上的螺旋传动叶片，以及带动传动轴上螺旋传动叶片旋转的转盘。
优选的，所述传动轴的中间部分未设置有螺旋传动叶片，用于阻断内外部空气流通，保证装置的密封性。
优选的，所述运料装置中物料板的一端与箱体固定连接，物料板另一端设置有能允许油基钻屑和小钢珠混合物通过的漏料口，物料板与箱体固定连接端的水平线高于另一端漏料口的水平线。
优选的，所述的运料装置的物料板与箱体水平线呈20～40度夹角；所述漏料口的长度略大于小钢珠的直径。
优选的，所述的若干个运料装置在箱体内垂直方向上呈“M”型设置，“M”型中的第一个运料装置中物料板与箱体固定连接端设置在螺旋推进密封装置的出口处正下方，油基钻屑和小钢珠混合物在“M”型设置的运料装置的物料板上向下流动。
优选的，所述的热解箱体两端设置有电磁感应线圈，通过控制感应电流强度控制每一层的小钢珠加热温度，由上至下逐级递增，加热温度范围控制在300℃～450℃。
优选的，所述的热解箱体侧面左下角设置有进气口，热解箱体侧面右上角设置有出气口；惰性气体通过鼓风机从进气口吹入，通过抽风机从出气口抽出；所述进气口的下部设置有接油出口，用于箱体内部冷凝油液的回收。
优选的，所述热解箱体的下方设置有下撬装体，所述热解箱体的上方设置有上撬装体；所述下撬装体的右下方设置了一个矩形凸起，上撬装体的上方对应位置设置有一个与矩形凸起相应的矩形凹槽；所述下撬装体左下方设置了一个梯形凸起结构，上撬装体的上方对应位置设置有一个与梯形凸起结构相应的梯形凹槽结构。
优选的，所述每一个热解箱体通过上撬装体和下撬装体不断重叠向上堆放，所述的上、下撬装体通过设置的梯形凸起结构与梯形凹槽结构摩擦连接，通过设置的矩形凸起与矩形凹槽卡固连接；在所述上、下撬装体的连接处设置有防滑橡胶垫片。
本发明的有益效果是：本发明方法提出小型、撬装化技术，适用在山区节约空间资源，利用机械结构使加热箱体不断往上堆叠，减少箱体占地面积，提高空间利用率。利用电磁，控制小钢珠发热和震动，跟随油基钻屑在箱体内移动，不断搅拌油基钻屑，使热解过程减少(或避免)焦体产生。为提高热效率，热辐管设置在物料板内部，不会与油基钻屑有直接接触，所以不会在热辐管上产生结焦影响加热效果，通过此种加热方式，调控加热箱内部温度，使温度均匀、反应充分，提高热解效率。
附图说明
图1为本发明专利装置整体结构示意图；
图2为进料口示意图；
图3为运料装置示意图；
图4为撬装化链接示意图；
图中，1-支撑架、2-接油出口、3-进气口、4-冷却箱、5-电磁感应线圈、6-箱体保温层、7-螺旋推进密封装置、701-转盘、702-传动轴、703-螺旋传动叶片、8-进料装置、801-料斗、802-螺旋缓冲叶片、9-上撬装体、914-上、下撬装链接处、10-出气口、11-运料装置、111-物料板、112-热辐管、113-漏料口、12-小钢珠、13-出料口、14-下撬装体。
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。
请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种小型功能独立模块化撬装热解装置，整体结构如图1所示。所述热解装置包括热解箱体，所述热解箱体包括进料装置8、螺旋推进密封装置7、冷却箱4、运料装置11以及出料口13，所述进料装置8与螺旋推进密封装置7的一端固定连接，所述螺旋推进密封装置7的另一端出口处下方间隔的设置有若干个运料装置11，所述运料装置11包括物料板111，设置在物料板内部用于给油基钻屑提供热解所需热量的热辐管112，以及漏料口113，如图3所示。
进一步的，如图2所示，进料装置8包括料斗801和螺旋缓冲叶片802；所述螺旋推进密封装置7包括传动轴702，设置在传动轴上的螺旋传动叶片703，以及带动传动轴上螺旋传动叶片旋转的转盘701。
进一步的，所述传动轴的中间部分未设置有螺旋传动叶片，用于阻断内外部空气流通，使外部空气不能进入，内部气体不能从入料口溢出，保证装置的密封性。
进一步的，所述运料装置中物料板111的一端与箱体固定连接，物料板另一端设置有能允许油基钻屑和小钢珠混合物通过的漏料口113，物料板与箱体固定连接端的水平线高于另一端漏料口的水平线。运料装置的物料板与箱体水平线呈20～40度夹角，漏料口113的长度略大于小钢珠的直径。
进一步的，所述的若干个运料装置11在箱体内垂直方向上呈“M”型设置，“M”型中的第一个运料装置中物料板与箱体固定连接端设置在螺旋推进密封装置7的出口处正下方，油基钻屑和小钢珠混合物在“M”型设置的运料装置的物料板上向下流动。
进一步的，所述的热解箱体两端设置有电磁感应线圈5，通过控制感应电流强度控制每一层的小钢珠12加热温度，由上至下逐级递增，加热温度范围控制在300℃～450℃。小钢珠在感应线圈加热的同时会不停地震动，不仅能传递热量，而且能不停搅拌油基钻屑，防止油基钻屑结焦。
进一步的，所述的热解箱体侧面左下角设置有进气口3，热解箱体侧面右上角设置有出气口10；惰性气体通过鼓风机从进气口吹入，通过抽风机从出气口抽出；所述进气口的下部设置有接油出口2，用于箱体内部冷凝油液的回收。
进一步的，支撑架1用于对装置起支撑作用，箱体保温层6对箱体能起到保温的作用，使热解更充分。
本发明专利提供了一种适用于油基钻屑热解的箱体。该箱体总共实现了三个目的：第一个目的为实现热解箱体小型化和撬装化；第二个目的为实现减少热解产生焦体；第三个目的为实现油基钻屑热解充分。充分利用油基钻屑热解工艺结合电磁感应，设计了热解装置。
使用时，首先往废弃油基钻屑中加入准备好的小钢珠12(钢珠直径适中)，搅拌均匀倒入料斗801中，通过螺旋缓冲叶片802进入传动轴702，旋转转盘701带动传动轴，利用传动轴上的螺旋传动叶片703推动带有小钢珠的油基钻屑进入物料板111，其中螺旋传动叶片中间一部分没有叶片，用以保证装置的密封性，使外部空气不能进入，内部气体不能从入料口溢出。流入热解箱体的油基钻屑和小钢珠混合物在具有一定倾角(20～40度)的物料板上向下流动，热解箱体两端布置有电磁感应线圈5，通过控制感应电流强度控制每一层的小钢珠加热温度，由上至下逐级递增，温度范围控制在300℃～450℃。小钢珠在感应线圈加热的同时会不停地震动，不仅能传递热量，而且能不停搅拌油基钻屑，防止油基钻屑结焦。与此同时，每一层运料板(物料板)内部设置有热辐管112，不停给油基钻屑提供热解所需热量，同时控制油基钻屑加热温度防止热解不充分。依次往下通过漏料口113，在“M”型设置的若干运料装置上向下流动，最后产生的灰渣和小钢珠通过出料口13排出，通过筛网选出小钢珠再加入油基钻屑中重复利用。
其中，考虑到热解过程产生油气和废弃，需要回收利用作进一步处理，该热解箱体左下角设置了惰性气体进气口3，通过鼓风机吹入，右上角设计了箱体内部混合气体出气口10，通过抽风机抽出。并且在惰性气体入口下部设计了用于回收箱体内部冷凝油液的接油出口2，以防止内部油液堆积，利用具有一定斜度的钢板引导壁面上的油液从接油出口流出。
撬装化设计采用机械结构实现，在热解箱体的下方设置有下撬装体14，热解箱体的上方设置有上撬装体9；下撬装体的右下方设置了一个矩形凸起，上撬装体的上方对应位置设置有一个与矩形凸起相应的矩形凹槽；下撬装体左下方设置了一个梯形凸起结构，上撬装体的上方对应位置设置有一个与梯形凸起结构相应的梯形凹槽结构。每一个热解箱体通过上撬装体和下撬装体不断重叠向上堆放，如图4所示。所述的上、下撬装体通过设置的梯形凸起结构与梯形凹槽结构摩擦连接，通过设置的矩形凸起与矩形凹槽卡固连接；在所述上、下撬装链接处914设置有防滑橡胶垫片，使其连接更加稳固；使每一个热解箱体能够不断重叠向上累积，减少箱体占地面积，提高空间利用率。
本发明通过设置热辐管在物料板内部，不会与油基钻屑有直接接触，故不会在热辐管上产生结焦影响加热效果，通过布置内部加热辐射管和外部感应线圈加热小钢珠联合提供热源，能稳定控制加热温度使油基钻屑反应完全，而且小钢珠的震动能减少结焦，利用随油基钻屑一同运动的小钢珠的震动来控制油基钻屑内部焦体的结焦，具有直接作用在内部和直接搅拌油基钻屑内部的优势。通过提出小型、撬装化技术，适用在山区节约空间资源，利用机械结构使加热箱体不断往上堆叠。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (5)

1.一种小型功能独立模块化撬装热解装置，其特征在于，所述热解装置包括热解箱体，所述热解箱体包括进料装置(8)、螺旋推进密封装置(7)、冷却箱(4)、运料装置(11)以及出料口(13)，所述进料装置(8)与螺旋推进密封装置(7)的一端固定连接，所述螺旋推进密封装置(7)的另一端出口处下方间隔地设置有若干个运料装置(11)，所述运料装置(11)包括物料板(111)，设置在物料板内部用于给油基钻屑提供热解所需热量的热辐管(112)，以及漏料口(113)；
所述的进料装置(8)包括料斗(801)和螺旋缓冲叶片(802)；所述螺旋推进密封装置(7)包括传动轴(702)，设置在传动轴上的螺旋传动叶片(703)，以及带动传动轴上螺旋传动叶片旋转的转盘(701)；
所述传动轴的中间部分未设置有螺旋传动叶片，用于阻断内外部空气流通，保证装置的密封性；
所述的运料装置的物料板与箱体水平线呈20～40度夹角；所述漏料口(113)的长度略大于小钢珠的直径；
所述的热解箱体两端设置有电磁感应线圈(5)，通过控制感应电流强度控制每一层的小钢珠(12)加热温度，由上至下逐级递增，加热温度范围控制在300℃～450℃；
所述的热解箱体侧面左下角设置有进气口(3)，热解箱体侧面右上角设置有出气口(10)；惰性气体通过鼓风机从进气口吹入，通过抽风机从出气口抽出；所述进气口的下部设置有接油出口(2)，用于箱体内部冷凝油液的回收。
2.根据权利要求1所述的小型功能独立模块化撬装热解装置，其特征在于：所述运料装置中物料板(111)的一端与箱体固定连接，物料板另一端设置有能允许油基钻屑和小钢珠混合物通过的漏料口(113)，物料板与箱体固定连接端的水平线高于另一端漏料口的水平线。
3.根据权利要求1所述的小型功能独立模块化撬装热解装置，其特征在于：所述的若干个运料装置(11)在箱体内垂直方向上呈“M”型设置，“M”型中的第一个运料装置中物料板与箱体固定连接端设置在螺旋推进密封装置(7)的出口处正下方，油基钻屑和小钢珠混合物在“M”型设置的运料装置的物料板上向下流动。
4.根据权利要求1所述的小型功能独立模块化撬装热解装置，其特征在于：所述热解箱体的下方设置有下撬装体(14)，所述热解箱体的上方设置有上撬装体(9)；所述下撬装体的右下方设置了一个矩形凸起，上撬装体的上方对应位置设置有一个与矩形凸起相应的矩形凹槽；所述下撬装体左下方设置了一个梯形凸起结构，上撬装体的上方对应位置设置有一个与梯形凸起结构相应的梯形凹槽结构。
5.根据权利要求4所述的小型功能独立模块化撬装热解装置，其特征在于：每一个所述热解箱体通过上撬装体和下撬装体不断重叠向上堆放，所述的上撬装体、下撬装体通过设置的梯形凸起结构与梯形凹槽结构摩擦连接，通过设置的矩形凸起与矩形凹槽卡固连接；在所述上撬装体、下撬装体的连接处设置有防滑橡胶垫片。
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