CN114804579A - 一种二段式含油污泥快速处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二段式含油污泥快速处理系统，包括回转窑干化装置、推进式热解装置和含油污泥罐，所述回转窑干化装置和推进式热解装置外分别套设有干化夹套和热解夹套；所述回转窑干化装置向所述推进式热解装置方向倾斜向下设置；所述回转窑干化装置污泥出口端与所述推进式热解装置的污泥进口端相连；所述含油污泥罐下侧出料口设置有一螺旋输送机用来连接回转窑干化装置入口端；所述热解夹套与储气罐联通，所述干化夹套和热解夹套通过热烟气管路联通；所述热烟气管路设有烟气换热器。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种二段式含油污泥快速处理系统。
背景技术
含油污泥指原油或成品油混入泥土或其他介质，其中的油分不能直接回收而可能造成环境污染的多种形态的混合物。含油污泥的产量巨大，其中含有丰富的有机物、盐类以及氮、磷、硫等营养物质，若直接排入或在降水的作用下流入地表水体，其中的有机物和氨氮将会消耗水体中的大量氧，导致水体富营养化，严重影响水生生态系统的平衡。此外，这些污泥中一般含有的苯系物、酚类、蒽类等物质，并伴随恶臭和毒性，不但会对环境造成污染，而且还会影响人体健康，导致很多致命疾病，甚至还有致癌、致畸、致突变作用等。因此，对含油污泥的无害清洁化处理势在必行。
含油污泥主要产生在油田和炼油厂，按来源可分为三种不同类型：
(1)落地泥，原油开采过程产生的含油污泥。在钻井作业中，当探测到油层时，由于地压作用，下钻、试井等作业可能会造成溢油或井喷而产生含油污泥；在原油开釆过程中，原油检测、封堵、油管断裂、修井作业等均可能产生落地油泥；
(2)油田集输过程产生的含油污泥，油田集输是将油田各油井生产的原油进行收集、处理，并分别输送至矿场油库或外输站的过程。过程中油水分离产生的含油污泥通常含油率、含水率较高，含固率较低。这些含油污泥来源有两个途径：一是原油储罐、沉降罐、污水罐的罐底油泥；二是污水储罐的溢流形成的含油污泥；
(3)炼油厂三泥，炼油厂污水处理过程产生的含油污泥，包括：隔油池底泥、溶气浮选浮渣和剩余活性污泥等，产量很大，其中以浮选浮渣量为最大，占三泥总量的80％。通常具有成分复杂、降解难、沉降难、浓缩难、处理难的特点。
含油污泥组成可以大致分为水,乳化油或吸附油，固体异物，无机盐等。由于承载油类的基质的多种可能性，含油污泥成分极其复杂且性质各不相同，因此处理技术也有多样的要求。常见的含油污泥处理技术包括：
(1)固液机械分离法，固液机械分离法是研究最早、最成熟、最通用的含油污泥处理方法，其从真空过滤法、加压过滤法到滚压过滤法，再到离心脱液法，实现了含油污泥从固、液两相分离到油、水、渣三相分离。但是三相分离后仍需进一步处理，水相进污水处理厂进行处理，油相至炼厂回炼，滤渣通常采取填埋、焚烧和生物处理及部分综合利用等措施进行处理
(2)热水洗涤法(也称热脱附法)，是利用热化学溶液对含油污泥进行反复洗涤，使油类物质从固体表面脱离的方法。目前主要用于落地油泥的处理。
(3)溶剂萃取法是利用物质极性的相似相溶原理,选取有机溶剂作为萃取剂，将含油污泥中的油类物质抽提出来，而后对萃取液进行蒸发，将溶剂与油类物质分离的方法。目前，由于成本高，萃取法还没有实际应用于炼厂含油污泥处理。
(4)生物处理处理技术是利用微生物对含油污泥中的石油和有机物有较强降解能力的特点，将其有害成分转化为无害成。生物处理工艺目前有地耕法、堆肥法、生物反应器法等。
(5)热解法是指在油泥在绝氧条件下加热含油污泥到一定温度，使其中的油类和有机物析出，将含油污泥分离为热解渣、热解液、热解气，达到资源利用的方法。使烃类及有机物解析。热解析技术是一种新的含油污泥无害化处理技术，具有较高的技术含量，快速而有效，回收油可进一步提炼，处理能力高，可固化重金属。
上述处理方法和相应的处理设备由于各自的缺陷，无法对各种含油污泥进行节能环保的彻底处理，有鉴于此，亟需研制出新的含油污泥处理设备以解决上述问题。近年来，二段式污泥处理系统得到了越来越广泛地使用，专利号为CN108439763A的中国专利公开了“一种二段式薄层污泥干化系统”，其采用了第一段薄层干化机，第二段线性干化机的设置，其加热方式为间接加热。该专利主要实现了湿污泥的深度干化，处理后可将湿污泥的含水率由75％～85％降至10％，处理后的干污泥需要外运处理。
专利号为CN109987813A的中国专利公开了一种“含油污泥热解处理系统”，其采用了两段回转窑的设置，第一段回转窑用于高温加热处理，第二段回转窑用于焚烧处理，其加热方式为直接接触式加热。该专利将含油污泥在第一段高温加热后分解出含油气体，随后在第二段连同含油污泥一起进行焚烧处理，该方法无法回收可燃气体、油等，不能实现含油污泥的资源化。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种二段式含油污泥快速处理系统，其具有处理周期短、适用性广、所需能耗低等优点，能同时实现废渣废气排放达标、资源回收利用的目标。所述二段式含油污泥快速处理系统包含第一段回转窑干化装置和第二段推进式热解装置，所述第一段回转窑干化装置用于对含油污泥进行干化以生成包含水分和轻质组分的油蒸汽，所述第二段推进式热解装置用于对含油污泥的重质油组分进行热解和气化。所述的回转窑干化装置和推进式热解装置采用间接加热，外侧分别设有干化夹套和热解夹套。含油污泥在送料螺旋输送机的作用下被运送到回转窑干化装置处，对含油污泥一次加热，热量来自夹套中始终输入的热烟气。其后，含油污泥被运送到推进式热解装置处，含油污泥在此处进行二次加热，进而实现热解。经过干化及热解处理后产生的油、可燃烧气体、废渣回收，废气达标排放。该系统的两段处理工艺都是在无氧的条件下进行的，既实现了含油气体的回收，也实现了可燃气体的回收。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种二段式含油污泥快速处理系统，包括回转窑干化装置、推进式热解装置和含油污泥罐，所述回转窑干化装置和推进式热解装置外分别套设有干化夹套和热解夹套；所述回转窑干化装置向所述推进式热解装置方向倾斜向下设置；所述回转窑干化装置污泥出口端与所述推进式热解装置的污泥进口端相连；所述含油污泥罐下侧出料口设置有一螺旋输送机用来连接回转窑干化装置入口端；所述热解夹套与储气罐联通，所述干化夹套和热解夹套通过热烟气管路联通；所述热烟气管路设有烟气换热器。
进一步的，所述回转窑干化装置向所述推进式热解装置方向倾斜向下的角度为5°-10°。
进一步的，还包括油气分离冷凝器，所述油气分离冷凝器通过废气管路与所述推进式热解装置。
进一步的，所述油气分离冷凝器出气口通过带有气泵的可燃气管路经一干式脱硫除尘器，送至储气罐中储存。
进一步的，还包括一储油罐，设置于所述油气分离冷凝器下方，用于收集液化后的油。
进一步的，所述热解夹套出气口通过带有气泵及烟气换热器的热烟气管路与干化夹套的内腔相连通。
进一步的，所述干化夹套4的排气口通过一排气管路与风冷式冷凝器联通。
进一步的，所述推进式热解装置产生的热灰渣可以通过回料螺旋输送机送至含油污泥罐。
进一步的，所述推进式热解装置的出气口外侧设置有引风机；所述推进式热解装置进料口后设置有氮气载气装置。
一种二段式含油污泥快速处理方法，
S1、预热：向热解夹套(6)内通入天然气，并点燃，产生的热烟气通过热烟气管路(20)输入到干化夹套(4)中，为回转窑干化装置(3)加热提供热量；
S2、当温度达到回转窑干化装置(3)所需最低温度后预热结束，利用送料螺旋输送机(2)将含油污泥输送到回转窑干化装置(3)内，通过回转窑干化装置(3)内部螺旋的旋转将含油污泥送至回转窑干化装置(3)的出料口，含油污泥在回转窑干化装置(3)内停留时间为30-75分钟，温度为250-370℃，压力为-50Pa；
S3、步骤S2干化后的含油污泥被推至推进式热解装置(5)中，含油污泥在装置内充分加热、热解，含油污泥在所述推进式热解装置(5)中的停留时间为45-75分钟，温度为至450-600℃，压力为-50Pa；推进式热解装置(5)进料口后设置有氮气载气装置(22)，推进式热解装置(5)出气口设有氧含量检测装置，当检测到装置内氧气含量高于3‰时，为推进式热解装置(5)内通入氮气，确保整个系统内部的无氧状态，保证热解效果；
S4、推进式热解装置(5)的出气口外侧设置有引风机(17)，将干化热解处理过程中所产生的废气从推进式热解装置(5)的出气口通过管路送至油气分离冷凝器(7)；废渣自推进式热解装置(5)的出料口排出。
本发明的有益效果为：
(1)结构简单，稳定性高：针对含油污泥含水量较高易粘结的情况，因此在第一段选用回转窑装置；第二段采用推进式热解装置，确保含油污泥在此阶段可以均匀受热、热解完全。两段装置均制造容易、安全可靠并能够长周期运行
(2)间接加热，方便调控。含油污泥需在无氧状态下进行热解，两段装置均采用间接加热的结构，通过控制夹套内热烟气的流量、流速，使整个系统的温度易调节，方便控制系统，同时避免了因直接焚烧含油污泥而产生的大量废气和飞灰。
(3)处理范围广：系统采用两段式设计，回转窑干化装置和推进式热解装置两个装置具有温度差。回转窑干化装置中保持温度低于370℃，将含油污泥中的水分和低沸点的轻质烃从含油污泥中挥发出来；推进式热解装置温度保持在450℃-550℃，将重质油组分热解、气化。根据通入设备的含油污泥特性不同，调整干化夹套和热解夹套的温度，并通过改变物料通入量、停留时间等影响因素控制热解反应，保证含油污泥可实现彻底的热解，从而达到处理各种类型、含油量不同的含油污泥的目标。
(4)能耗低：本系统将可燃气体进行直接回收利用，避免了传统的处理装置中直接燃烧的排放方式。产生的热烟气进行了循环利用，减少了外加热源的需求，提高了系统的热利用率，形成了以废治废的循环模式。
(5)在绝氧或者缺氧条件下，含油污泥热解后分离为热解油、热解气、热解渣，本系统中热解油、热解气可回收回用，热解渣与含油污泥混合进行循环利用，既充分利用了灰渣的热量进行加速传热，也有效地减少了固体废物的产出，避免了对环境的二次污染。
附图说明
图1本发明一种二段式含油污泥快速处理系统结构示意图。
图中附图标记：1、含油污泥罐；2、螺旋输送机；3、回转窑干化装置；4、干化夹套；5、推进式热解装置；6、热解夹套；7、油气分离冷凝器；8、储油罐；9、干式脱硫除尘器；10、储气罐；11、风冷式冷凝器；12、脱酸塔；13、布袋式除尘器；14、引风机；15、烟囱；16、回料螺旋输送机；17、引风机；18、废气管路；19、可燃气管路；20、热烟气管路；21、排气管路；22、氮气载气装置；23、烟气换热器；。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
本发明的实施例1的工作过程如下：待处理的某含油污泥1被送至含油污泥罐1，经测定其含油量约26.8％，含水量约55.4％。系统启动时向热解夹套6中通入天然气，利用点火器(图中未示出)点燃并持续地产生热烟气，其中热烟气会通过热烟气管路20输入到干化夹套4中，为回转窑干化装置3加热提供热量，所述热烟气管路20设有烟气换热器23以保证精准控温。
预热至300℃后，利用送料螺旋输送机2将含油污泥罐1下部静置后的含油污泥输送到回转窑干化装置3的入料口处，通过装置内的螺旋结构将含油污泥送至出料口。含水率较高的含油污泥在此处吸收干化夹套4提供的热量被逐渐加热。通过调整第一段回转窑干化装置的转速，令含油污泥在此装置内停留时间为60分钟，装置温度调整至300℃，含油污泥在此阶段脱去大部分水份和轻质油份，热解气经干化后的含油污泥自出料口落入推进式热解装置5。
推进式热解装置5外侧设置有热解夹套6，热解夹套6中始终有可燃气在燃烧，因此能够为推进式热解装置7提供足够的热量，初步干化后的含油污泥通过水平推进装置被送至出料口。调整第二段推进式热解装置推进速度，令含油污泥在第二段装置内停留时间设置为70分钟，装置温度调整至600℃，含油污泥在此处进行二次加热，含油污泥中的重质油组分(胶质、沥青质、蜡质及长链烃等大分子有机物)在此热解、气化，完成热解处理。
在实施过程中，两段装置回转窑干化装置3、推进式热解装置5中经加热产生的含有馏分的气体经推进式热解装置5的出气口排出，由出气口外侧设有的引风机17经废气管路18送至油气分离冷凝器7。此外，推进式热解装置(5)出气口设有氧含量检测装置(附图中未示出)，当检测到装置内氧气含量过高时(如高于3‰)，设置在推进式热解装置(5)进料口后的氮气载气装置(22)为装置内通入氮气，在氧气含量降回后停止通入氮气，确保整个系统内部的无氧状态，保证热解效果。在所述引风机17的作用下，所述回转窑干化装置3和推进式热解装置5内的压力处于-50Pa左右的微负压状态。所述含油馏分的气体在油气分离冷凝器7处液化，并在重力的作用下流入油气分离冷凝器7下方的储油罐8中，储油罐8中收集到的油是本系统的回收物。分离后的气体为可燃气，经油气分离冷凝器7顶端的出气口通过带有气泵的可燃气管路19经干式脱硫除尘器9，送至储气罐10中储存。这些储气罐10中的可燃气通过带有气泵的可燃气管路19送至热解夹套6处点燃，为推进式热解装置5提供热量，实现产物回用的目的。
所述热解夹套6出气口通过带有气泵的热烟气管路17与干化夹套5的内腔相连通，热解夹套6产生的热烟气送至此处为回转窑干化装置3提供热量，之后从干化夹套4的排气口经排气管路20排出，通过管路送至风冷式冷凝器11，热烟气在此处热交换降温后自风冷式冷凝器11出口端排出，依次经过脱酸塔12、布袋式除尘器13处置达标后，在引风机14作用下自烟囱15排出。
含油污泥热解产物的产率详见表1。含油污泥经过热解处理后产生的废渣的含油量符合标准，可以进行直接填埋，或通过回料螺旋输送机送至污泥储料罐的送料螺旋输送机与含油污泥进行混合；含油污泥热解产生的可燃气体回收后作为热解夹套的燃烧原料，油品和水则在冷凝后回收，以降低成本。
对比实施例1
对比实施例1与实施例1的工作流程相同，区别在于含油污泥的停留时间不同。本对比实施例中，通过调整第一段回转窑干化装置的转速，令含油污泥在此装置内停留时间为45分钟，装置温度调整至300℃，第二段推进式热解装置设置不变。
实施例2：
实施例2与实施例1的工作流程相同，区别在于处理的含油污泥、装置的温度，以及含油污泥的停留时间不同。实施例2处理了某含油污泥2，经测定其含油量约12.9％，含水量约80.3％，通过调整第一段回转窑干化装置的转速，令含油污泥在第一段装置内停留时间设置为75分钟，装置温度调整至350℃；调整第二段推进式热解装置推进速度，令含油污泥在第二段装置内停留时间设置为40分钟，装置温度调整至550℃。
对比实施例2
对比实施例2与实施例2的工作流程相同，区别在于装置的温度不同。第一段回转窑干化装置的设置不变；将第二段推进式热解装置温度调整至500℃。
| 油 | 水 | 热解气 | 残渣 | |
| 实施例1 | 25.7(26.8) | 54.3(55.4) | 7.6 | 12.3 |
| 对比实施例1 | 23.1(26.8) | 53.7(55.4) | 6.7 | 15.5 |
| 实施例2 | 10.7(12.9) | 77.1(80.3) | 4.6 | 7.5 |
| 对比实施例2 | 9.8(12.9) | 78.2(80.3) | 4.3 | 7.7 |
表1：含油污泥热解产物产率表(括号中为处理前含量)
通过比较实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2的热解产物产率可以发现，根据通入设备的含油污泥特性不同，调整干化夹套和热解夹套的温度，并通过改变物料通入量、停留时间等影响因素控制热解反应，可以保证含油污泥可实现彻底的热解，从而达到处理各种类型、含油量不同的含油污泥的目标。热解产物的产率会根据装置的设置而产生变化。
通过比较实施例1和对比实施例1可以发现，在不改变第二段装置的情况下，降低含油污泥在第一段装置的停留时间后冷凝水的产量基本相同，同时也实现了油和可燃气的回收，但产量略有下降，残渣的比例有明显增多。可以看出第一段装置的产物如果含有过多的水分会影响整体装置的热解效率。
通过比较实施例2和对比实施例2可以发现，在不改变第一段装置的情况下，降低第二段装置的温度后，也实现了油和可燃气的回收，但产量略有下降；冷凝水和残渣的产量基本相同。(对比实施例1和2虽然油和可燃气的回收率有些许下降但因为降低了停留时间或装置温度会降低装置的能耗。)
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：包括回转窑干化装置(3)、推进式热解装置(5)和含油污泥罐(1)，所述回转窑干化装置(3)和推进式热解装置(5)外分别套设有干化夹套(4)和热解夹套(6)；所述回转窑干化装置(3)向所述推进式热解装置(5)方向倾斜向下设置；所述回转窑干化装置(3)污泥出口端与所述推进式热解装置(5)的污泥进口端相连；所述含油污泥罐(1)下侧出料口设置有一螺旋输送机(2)用来连接回转窑干化装置(3)入口端；所述热解夹套(6)与储气罐(10)联通，所述干化夹套(4)和热解夹套(6)通过热烟气管路(20)联通；所述热烟气管路(20)设有烟气换热器(23)。
2.根据权利要求1所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述回转窑干化装置(3)向所述推进式热解装置(5)方向倾斜向下的角度为5°-10°。
3.根据权利要求1所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：还包括油气分离冷凝器(7)，所述油气分离冷凝器(7)通过废气管路(18)与所述推进式热解装置(5)。
4.根据权利要求2所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述油气分离冷凝器(7)出气口通过带有气泵的可燃气管路(19)经一干式脱硫除尘器(9)，送至储气罐(10)中储存。
5.根据权利要求3所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：还包括一储油罐(8)，设置于所述油气分离冷凝器(7)下方，用于收集液化后的油。
6.根据权利要求1所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述热解夹套(6)出气口通过带有气泵及烟气换热器(23)的热烟气管路(20)与干化夹套(4)的内腔相连通。
7.根据权利要求2所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述干化夹套4的排气口通过一排气管路(21)与风冷式冷凝器(11)联通。
8.根据权利要求6所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述推进式热解装置(5)产生的热灰渣可以通过回料螺旋输送机(16)送至含油污泥罐(1)。
9.根据权利要求6所述的一种二段式含油污泥快速处理系统，其特征在于：所述推进式热解装置(5)的出气口外侧设置有引风机(17)；所述推进式热解装置(5)进料口后设置有氮气载气装置(22)。
10.一种二段式含油污泥快速处理方法，其特征在于：
S1、预热：向热解夹套(6)内通入天然气，并点燃，产生的热烟气通过热烟气管路(20)输入到干化夹套(4)中，为回转窑干化装置(3)加热提供热量；
S2、当温度达到回转窑干化装置(3)所需最低温度后预热结束，利用送料螺旋输送机(2)将含油污泥输送到回转窑干化装置(3)内，通过回转窑干化装置(3)内部螺旋的旋转将含油污泥送至回转窑干化装置(3)的出料口，含油污泥在回转窑干化装置(3)内停留时间为30-75分钟，温度为250-370℃，压力为-50Pa；
S3、步骤S2干化后的含油污泥被推至推进式热解装置(5)中，含油污泥在装置内充分加热、热解，含油污泥在所述推进式热解装置(5)中的停留时间为45-75分钟，温度为至450-600℃，压力为-50Pa；推进式热解装置(5)进料口后设置有氮气载气装置(22)，推进式热解装置(5)出气口设有氧含量检测装置，当检测到装置内氧气含量高于3‰时，为推进式热解装置(5)内通入氮气，确保整个系统内部的无氧状态，保证热解效果；
S4、推进式热解装置(5)的出气口外侧设置有引风机(17)，将干化热解处理过程中所产生的废气从推进式热解装置(5)的出气口通过管路送至油气分离冷凝器(7)；废渣自推进式热解装置(5)的出料口排出。
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