CN117003468B - 一种页岩气钻井油泥干渣处理装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种页岩气钻井油泥干渣处理装置和系统,涉及含油污泥资源化利用技术领域。利用脱附窑对经过无氧热解的页岩气钻井油泥干渣进行深度处理,使干渣依次经过脱附窑内部的螺旋段、凸起段和平滑段,在螺旋段利用螺旋带使物料充分扬起,经过凸起段时在旋转的过程中利用多个条状凸起结构可以使窑内物料与燃烧器火焰充分接触,使物料被设置于窑头的第一火焰燃烧器喷出的火焰灼烧,使得物料在热解设备中尚未去除完全的油分、有机物质及水分等得到充分去除,经过深度加工之后能够提高干渣的应用范围,如可以满足粉煤灰标准,实现废料的高价值回收。
Description
技术领域
本发明涉及含油污泥资源化利用技术领域,具体而言,涉及一种页岩气钻井油泥干渣处理装置和系统。
背景技术
石油天然气开采产生的钻井固废(如钻井泥浆、钻井岩屑等),由于其具有产生量大、组分复杂、污染物浓度高的特点,导致处理难度大,且处置过程污染风险高。在现有的页岩气钻井油泥干渣处理系统中,对页岩气干渣仅进行了一级的初步处理,处理后页岩气钻井油泥干渣仅能够少量添加做为道路铺设垫材进行再利用,难以达到二级粉煤灰标准,无法做为二级粉煤灰进行使用,资源利用率较为低下。
现有技术也没有针对页岩气钻井油泥干渣专门的深度处理装置,由于无法将渣料中的油分、有机物质等充分去除,导致页岩气钻井油泥干渣并没有得到高价值回收。
鉴于此,特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种页岩气钻井油泥干渣处理装置和系统,其能够充分去除干渣中的油分、有机物质和水分,使干渣得到高价值回收。
本发明的实施例可以这样实现:
第一方面,本发明提供一种页岩气钻井油泥干渣处理装置,包括脱附窑和用于驱动脱附窑转动的旋转支撑结构,脱附窑的内腔包括依次设置的螺旋段、凸起段和平滑段,在螺旋段中设置有用于将物料扬起的螺旋带,在凸起段的内壁上设置有多个条状凸起结构,多个条状凸起结构沿周向和轴向均间隔设置;
脱附窑倾斜安装于旋转支撑结构上,自螺旋段至平滑段的安装高度逐渐降低,脱附窑进料端设置有第一螺旋输送机构和第一火焰燃烧器,第一螺旋输送机构的出料端位于螺旋段中。
在可选的实施方式中,窑体长度为19m-21m,螺旋段的长度为2.0m-2.5m,凸起段的长度为9.0m-9.5m,平滑段的长度为6.3m-6.8m;
在脱附窑的螺旋段与进料端之间设置有进料段,在平滑段与出料端之间设置有出料段,螺旋段、凸起段和平滑段形成脱附窑的主体结构,进料段和出料段的内径小于主体结构的内径。
在可选的实施方式中,在脱附窑的周向上,相邻两个条状凸起结构之间的间隔大于条状凸起结构的宽度;在脱附窑的轴向上,相邻两个条状凸起结构之间的间隔小于条状凸起结构的长度;
螺旋段、凸起段和平滑段上均设置有测温探头;在脱附窑的两端均设置UV紫外火焰探测器。
在可选的实施方式中,第一火焰燃烧器包括天然气主管、压缩空气主管、轴流风管路、旋流风管路和中心风管路,轴流风管路和旋流风管路的进口端均与压缩空气主管连通,轴流风管路和旋流风管路的出口端均与天然气主管连通,中心风管路的一端与旋流风管路连通,另一端与天然气主管连通。
在可选的实施方式中,旋转支撑结构包括第一旋转支撑结构和第二旋转支撑结构,第一旋转支撑结构位于靠近螺旋段的一端,第二旋转支撑结构位于靠近平滑段的一端,第一旋转支撑结构和第二旋转支撑结构均包括底部支撑柱和安装于底部支撑柱上的驱动电机。
在可选的实施方式中,脱附窑的出料端的底部设置有固体物料出口,脱附窑的出料端还连接有氧化室,氧化室的顶部设置有烟气出口;
还包括;冷却器、除尘器和换热器,氧化室的烟气出口与冷却器的进口连通,冷却器的出口与除尘器的进口连通;换热器具有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口,除尘器的气体出口与换热器的热源进口连通,换热器的空气出口与脱附窑连通,以利用在换热器中将空气加热后输送至脱附窑中,主要作用是作为具备较高温度的补氧空气。
在可选的实施方式中,还包括冷渣机、磨前料仓、球磨机、成品中转料仓和成品出料仓,脱附窑的固体物料出口与冷渣机连通,冷渣机的出料口与磨前料仓的进料口连通,磨前料仓的出料口与球磨机的进料口连通,球磨机的出料口与成品中转料仓的进料口连通,成品中转料仓的出料口与成品出料仓连通;
磨前料仓和成品中转料仓的进料口处均设置有仓顶除尘器。
第二方面,本发明提供一种页岩气钻井油泥干渣处理系统,包括前述实施方式中任一项的页岩气钻井油泥干渣处理装置,还包括用于对页岩气钻井油泥进行无氧热解的无氧热解回转窑,脱附窑用于对无氧热解回转窑处理后的物料进行处理。
在可选的实施方式中,无氧热解回转窑具有双层窑体结构,以形成供燃料燃烧的工作夹层,页岩气钻井油泥干渣处理系统还包括进料螺旋驱动电机,进料螺旋驱动电机与内层窑体连接,以驱动内层窑体转动;
内层窑体的内壁上连接有固定链条,固定链条的端部连接有搅拌片。
在可选的实施方式中,无氧热解回转窑上设置有多个第二火焰燃烧器,无氧热解回转窑上还设置有多个测温机构;
无氧热解回转窑的进料端和出料端均设置有第二螺旋输送机构。
本发明实施例的有益效果:利用脱附窑对经过无氧热解的页岩气钻井油泥干渣进行深度处理,使干渣依次经过螺旋段、凸起段和平滑段,在螺旋段利用螺旋带使物料充分扬起,经过凸起段时在旋转的过程中利用多个条状凸起结构可以使窑内物料与燃烧器火焰充分接触,使物料被设置于窑头的第一火焰燃烧器喷出的火焰灼烧,使得物料在热解设备中尚未去除完全的油分、有机物质及水分等得到充分去除,经过深度加工之后能够提高干渣的应用范围,如可以满足粉煤灰标准,实现废料的高价值回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的页岩气钻井油泥干渣处理装置的结构示意图;
图2为图1中脱附处理单元及前后连接结构的示意图;
图3为图2中脱附处理单元的结构示意图;
图4为图3中脱附窑的结构示意图;
图5为图4中脱附窑的剖视图;
图6为图4中凸起段的剖视图;
图7为图4中平滑段的剖视图;
图8为图3中第一火焰燃烧器的结构示意图;
图9为图3中第一火焰燃烧器管路的局部示意图;
图10为本发明实施例提供的无氧热解回转窑的结构示意图;
图11为图10中无氧热解回转窑内部的结构示意图。
图标:100-页岩气钻井油泥干渣处理装置;110-脱附处理单元;111-脱附窑;1111-螺旋段;1112-凸起段;1113-平滑段;1114-螺旋带;1115-条状凸起结构;1116-进料段;1117-出料段;1118-测温探头;112-旋转支撑结构;1121-第一旋转支撑结构;1122-第二旋转支撑结构;1123-底部支撑柱;1124-驱动电机;113-第一螺旋输送机构;114-第一火焰燃烧器;1141-天然气主管;1142-压缩空气主管;1143-轴流风管路;1144-旋流风管路;1145-中心风管路;120-固体物料后处理单元;121-冷渣机;122-磨前料仓;123-球磨机;124-成品中转料仓;125-仓顶除尘器;130-烟气后处理单元;131-氧化室;132-冷却器;1321-冷却塔;133-除尘器;134-换热器;200-无氧热解回转窑;210-双层窑体结构;220-进料螺旋驱动电机;211-固定链条;212-搅拌片;213-第二火焰燃烧器;214-第二螺旋输送机构;001-原料仓;002-斗式提升机;003-固体物料出口;004-进料口;005-石墨盘根密封结构;006-鱼鳞密封结构;007-出料口;008-抽提风机;009-补氧风道;010-复合预制块;011-刚玉耐磨浇注料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1,本发明实施例提供了一种页岩气钻井油泥干渣处理装置100,包括脱附处理单元110,还包括用于对脱附处理单元110输出的固体物料进行后处理的固体物料后处理单元120、用于对脱附处理单元110输出的高温烟气进行后处理的烟气后处理单元130。
具体地,页岩气钻井油泥干渣为BaSO4、CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质构成的混合物,具体组成见表1。
表1 页岩气钻井油泥干渣的组成
先将页岩气钻井油泥进行无氧热解之后得到上述页岩气钻井油泥干渣,再利用本发明实施例中的页岩气钻井油泥干渣处理装置100进行深度处理,其中存在的有机物及油类得到进一步的去除,产品细度进一步提高,达到二级粉煤灰使用标准。
请结合图1、图2和图3,经过无氧热解之后的渣料从进入原料仓001,之后进入脱附处理单元110中的脱附窑111进行处理,处理之后产生的高温烟气进入烟气后处理单元130,产生的固体物料进入固体物料后处理单元120进行后处理。
在一些实施例中,烟气后处理单元130包括氧化室131、冷却器132、除尘器133和换热器134等结构,脱附窑111的出料端的底部设置有固体物料出口003,脱附窑111的出料端还连接有氧化室131,氧化室131的顶部设置有烟气出口;氧化室131的烟气出口与冷却器132的进口连通,通过冷却器132对烟气进行冷却,冷却塔1321用于提供冷却用水。冷却器132的出口与除尘器133的进口连通,除尘器133可以为一般的布袋除尘器,用于去除烟气中的粉尘。除尘器133输出的气体进入换热器134,换热器134具有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口,除尘器133的气体出口与换热器134的热源进口连通,换热器134的空气出口与脱附窑111连通,以利用在换热器134中将空气加热,之后输送至脱附窑111中作为热源,对脱附窑111内的物料进行增温。
在一些实施例中,固体物料后处理单元120包括冷渣机121、磨前料仓122、球磨机123、成品中转料仓124和成品出料仓(图未示),脱附窑111的固体物料出口与冷渣机121连通,通过冷渣机121进行降温,冷渣机121的出料口与磨前料仓122的进料口连通,磨前料仓122的出料口与球磨机123的进料口连通,过程中通过斗式提升机002进行物料输送。利用球磨机123将物料球磨至约325目之后进入成品中转料仓124,之后再转运至成品出料仓储存外运。磨前料仓122和成品中转料仓124的进料口处均设置有仓顶除尘器125,用于对物料除尘。
需要说明的是,本发明实施例提供的页岩气钻井油泥干渣处理装置100可以实现页岩气钻井油泥干渣制二级粉煤灰,能够高效安全地将页岩气砖井油泥干渣制成二级粉煤灰,增加页岩气干渣再利用效能,通过在热解设备后端添加脱附设备,可有助于去除热解后残留下来的部分有机物及油分,提高产品品质;此外,通过冷渣机121及球磨机123等可以有效将产品冷却并磨到二级粉煤灰标准细度。
请结合图1-图3,脱附处理单元110包括脱附窑111和用于驱动脱附窑111转动的旋转支撑结构112。请结合图4和图5,脱附窑111的内腔包括依次设置的螺旋段1111、凸起段1112和平滑段1113,脱附窑111倾斜安装于旋转支撑结构112上,自螺旋段1111至平滑段1113的安装高度逐渐降低。
进一步地,在螺旋段1111中设置有用于将物料扬起的螺旋带1114,在凸起段1112的内壁上设置有多个条状凸起结构1115,多个条状凸起结构1115沿周向和轴向均间隔设置。利用脱附窑111对经过无氧热解的页岩气钻井油泥干渣进行深度处理,使干渣依次经过螺旋段1111、凸起段1112和平滑段1113,在螺旋段1111利用螺旋带1114使物料充分扬起,经过凸起段1112时在旋转的过程中利用多个条状凸起结构1115可以使窑内物料与燃烧器火焰充分接触,以充分去除物料中的油分、有机物质及水分等;之后进入平滑段1113,物料在此段中可逐渐降温,因此此段温度设置最低,此段平滑的设置也可防止物料被扬起,导致烟气中粉尘含量过高,物料中过多细颗粒物随烟气流失;另外,平滑段1113的设置也有助于加大物料与窑壁的接触,降低物料与热空气流的接触,有助于物料的降温。
具体地,螺旋段1111上的螺旋带1114为多个,如可以为10条,螺旋带1114安装于窑体的内壁上,每条螺旋带1114按一定角度倾斜,以均匀间隔围绕圆柱形回转窑内壁安装,这种螺旋带的设计使得物料在回转窑内部形成了螺旋流动路径,促进了物料的混合和传递,能够将物料扬起之后进入凸起段1112。
具体地,凸起段1112上设置的条状凸起结构1115沿周向和轴向均间隔设置,其轴向的情况如图5所示,其周向的情况如图6所示。定义轴向方向为条状凸起结构1115的长度方向,用周向方向上延伸的距离横量条状凸起结构1115的厚度。在脱附窑111的周向上,相邻两个条状凸起结构1115之间的间隔大于条状凸起结构1115的宽度;在脱附窑111的轴向上,相邻两个条状凸起结构1115之间的间隔小于条状凸起结构1115的长度,以更好地对物料进行搅拌混合,使窑内物料与燃烧器火焰充分接触。
具体地,平滑段1113是相对于凸起段1112而言,其内壁平整光滑。
在一些实施例中,脱附窑111的具体尺寸不限。窑体长度可以为19m-21m,螺旋段1111的长度可以为2.0m-2.5m,凸起段1112的长度可以为9.0m-9.5m,平滑段1113的长度可以为6.3m-6.8m。在脱附窑111的螺旋段1111与进料端之间设置有进料段1116,在平滑段1113与出料端之间设置有出料段1117,螺旋段1111、凸起段1112和平滑段1113形成脱附窑111的主体结构,进料段1116和出料段1117的内径小于主体结构的内径。
具体地,脱附窑111的外径可以为3.3m,总长度可以为20m,螺旋段1111的长度可以为2.3m,凸起段1112的长度可以为9.2m,平滑段1113的长度可以为6.5m。在凸起段1112中条状凸起结构1115的轴向长度可以为0.75m-0.80m,间隔可以为0.4m,凸起高度可以为0.15m。进料段1116和出料段1117均具有缩口的效果,进料段1116最小的内径可以为1.9m,出料段1117的缩口结构可以呈梯形。
需要说明的是,螺旋段1111的设置温度较高,烟气温度设定值为750-730℃,此处使用急烧工艺对物料进行灼烧,将物料迅速升温至一定温度,促进原料中的化学反应,在这个温度范围内,物料中的油分和其他有机成分可以被快速分解。凸起段1112温度设置为710-690℃,此时化学氧化反应已经产生,仍需大量热量以维持反应速率,但为避免灼烧过度、物料粘结,需略降低温度,此处设置中等温度可使物料得到充分的热处理,以便获得所需的干渣质量(指粉煤灰的烧失量、细度指标会发生变化)。平滑段1113温度为670-650℃,窑尾段温度设定较低,旨在终止物料的热处理过程并初步冷却物料,此时,物料的化学反应已基本完成,在这个阶段,可以有效改善物料干燥后的性能和质量。
具体地,螺旋段1111、凸起段1112和平滑段1113的壳体结构可以为合金或不锈钢等现有材质,也可以如图7所示,包括多个复合预制块010,复合预制块010中含有刚玉耐磨浇注料011,其具体尺寸可以参照图7,单位为mm,但不限于图7的尺寸。
请再次参照图3,脱附窑111进料端设置有第一螺旋输送机构113和第一火焰燃烧器114。通过第一螺旋输送机构113将物料输送进入脱附窑111,第一螺旋输送机构113的出料端位于螺旋段1111中,利用第一火焰燃烧器114对输入天然气燃烧供热,使物料被设置于窑头的第一火焰燃烧器114喷出的火焰灼烧。脱附窑111进料端还设置有补氧风道009,用于补充氧气。
螺旋段1111、凸起段1112和平滑段1113上均设置有测温探头1118,以对各段温度进行准确地监测;在脱附窑111的两端均设置UV紫外火焰探测器(图未示)。燃烧器控制系统启动前应进行安全检查,在安全检查完成前,就检测到火焰有以下两种可能:(1)UV火焰测器损坏;(2)窑内有火焰燃烧,存在安全隐患,则停止运行,直至火焰信号消失再继续,若火焰输出信号被检测到,而且点火开关被释放,则进入持续运行状态。若运行过程中单独设置于窑头窑尾部分的两个UV紫外火焰探测器未能检测到火焰信号,则关闭燃气阀门,停止运行。
进一步地,如图2和图3所示,旋转支撑结构112包括第一旋转支撑结构1121和第二旋转支撑结构1122,第一旋转支撑结构1121位于靠近螺旋段1111的一端,第二旋转支撑结构1122位于靠近平滑段1113的一端,利用前后两段旋转支撑结构,窑体存在2.5°的倾斜。第一旋转支撑结构1121和第二旋转支撑结构1122均包括底部支撑柱1123和安装于底部支撑柱1123上的驱动电机1124,驱动电机1124包括一般的电机以及减速机等,驱动脱附窑111转动,窑体的转速可以在0.3-3.3r/min之间进行调整。具体地,底部支撑柱1123可以为混凝土支柱,脱附窑111横向放置于混凝土支柱上。
请结合图8和图9,第一火焰燃烧器114包括天然气主管1141、压缩空气主管1142、轴流风管路1143、旋流风管路1144和中心风管路1145,轴流风管路1143和旋流风管路1144的进口端均与压缩空气主管1142连通,轴流风管路1143和旋流风管路1144的出口端均与天然气主管1141连通,中心风管路1145的一端与旋流风管路1144连通,另一端与天然气主管1141连通。在工作过程中,利用天然气主管1141、压缩空气主管1142、轴流风管路1143、旋流风管路1144和中心风管路1145配合操作以调控火焰情况。具体地,旋流风管路1144中设置螺旋形风道,以使气流呈旋流状态。
在工作过程中,原料仓001中的页岩气钻井油泥干渣经由密闭螺旋输送机送入脱附窑111中,同时通过向脱附窑111中通过通入压缩空气及天然气,并通过点火装置对进入脱附窑中的物料进行灼烧,采用顺流式进料、短焰急烧工艺对来自原料仓的物料进行深度处理,去除物料中残存的有机物与油分,脱附完全并随筒体转动前移出料。
测温探头1118可以为6个,利用6个测温探头测得的各段温度数据,若脱附窑111后段温度未达到设定温度670-650℃即应该增加火焰长度、宽度,增加量的确定由温度传感器测定的温度进行调控,根据温度调节燃气流量,当温度低于设定温度时,开大助燃风和燃气阀门,反之亦然,软火焰即初步点火阶段或停窑检修阶段后期所用火焰。具体工作过程总结为:增加火焰长度→减少径向风(旋流)→增加轴向风(轴流);增加火焰宽度→减少轴向风(直流)→增加径向风(旋流);得到软火焰→减少径向风和轴向风,适当降低一次风频率。轴流风和旋流风的喷出速度也是影响火焰形状的重要因素,在调整蝶阀后还不能达到生产需要的火焰,就需通过轴流风补偿器和旋流风补偿器进行调节,如表2所示。
表2 轴流风补偿器操作原理
由于本发明实施例所提供的处理装置采用可自主调节的火焰燃烧器对物料进行焚烧,无需另外添加煤进行辅助燃烧。
需要说明的是,本发明实施例提供的页岩气钻井油泥干渣处理装置100涵盖了原料转运系统(包括第一螺旋输送机构113等)、热解系统、焚烧系统、磨粉系统、成品转运系统、压气系统、循环冷却水系统(冷却器132、冷渣机121等)、尾气处理系统、水处理系统及其对应装置、设备。在工作过程中,原料转运系统每次启动时后,应先空载运行一定时间,待设备运转正常后方可加料,应保持加料均匀,不得大量突增或过载运行;如无特殊情况,不得负载停车。一般应在停止加料后,待机槽内物料基本卸空时再停车。若是满载输送发生紧急停车后的启动,必须先点动几次或适量人工排除机槽内的物料。若有数台输送机组合成一条流水线,启动时应先开动最后一台,然后逐台往前开动,停车顺序相反。此外,上述过程也可以采取电器连锁控制。
需要说明的是,脱附窑111的启动步骤如下:送电,启动循环冷却水系统,开启引风机确保窑头负压-50pa左右,启动回转窑在10Hz左右,窑头燃烧器点火升温,启动高温除尘器及输灰装置,启动降温水泵跟踪高温除尘器烟气温度在600~500℃,回转窑升温按升温曲线执行,回转窑体温度达550℃,启动窑头进料称重螺旋,启动原料仓001变频卸料阀调节下料量,启动冷渣机冷却系统。
请结合图10和图11,本发明实施例还提供一种页岩气钻井油泥干渣处理系统,包括上述页岩气钻井油泥干渣处理装置100,还包括用于对页岩气钻井油泥进行无氧热解的无氧热解回转窑200,脱附窑111用于对无氧热解回转窑200处理后的物料进行处理。无氧热解回转窑200是在通入氮气的条件下进行工作,使窑内呈近似无氧的状态,无氧热解后物料油分含量需≤1%,含水率不高于0.5%。
进一步地,无氧热解回转窑200具有双层窑体结构210,以形成供燃料燃烧的工作夹层,由于内层油基岩屑热解的部分需要维持负压无氧条件,避免热解出来的油气燃烧、发生闪爆,而外层加热部分、天然气燃烧需要补充氧气,因此采用双层窑体结构210,采用天然气间接加热的方式加热内层窑体,使油基岩屑中油分热解出来。
进一步地,页岩气钻井油泥干渣处理系统还包括进料螺旋驱动电机220,进料螺旋驱动电机220与内层窑体连接,以驱动内层窑体转动,物料从进料口004进入后,随内层窑体旋转前移。双层窑体结构210的两端进行密封,一端通过石墨盘根密封结构005进行密封,另一端通过鱼鳞密封结构006进行密封,石墨盘根密封结构005和鱼鳞密封结构006均为现有的密封结构。
进一步地,无氧热解回转窑200上设置有多个第二火焰燃烧器213,无氧热解回转窑200上还设置有多个测温机构(图未示)。利用多个第二火焰燃烧器213向工作夹层中喷入燃料,进行加热。无氧热解回转窑200的进料端和出料端均设置有第二螺旋输送机构214,使进料端和出料端进行能够螺旋输料,热解完成后从出料口007输出,在出料端还可以设置抽提风机008,将产生的气体输送至喷淋降温冷却塔。
具体地,无氧热解回转窑200长可以为16000mm,宽可以为1700mm,第二火焰燃烧器213的个数可以为9个,但不限于此,通过火焰喷枪对内窑外壁进行灼烧,加热内窑;同时外窑窑侧平均设置8个测温机构(如热电偶),可以检测天然气燃烧温度,便于中控室对整个窑体温度进行调控;窑顶可以设置2个热电偶来对窑内温度进行监测。反应过程中,控制内窑各段温度低于450℃,以防止无氧热解过程中油分发送闪爆;由于外窑是天然气火焰燃烧,外窑的温度一般在700℃左右。
在一些实施例中,内层窑体的内壁上连接有固定链条211,固定链条的端部连接有搅拌片212,通过重力作用对物料进行搅拌,防止物料粘连。
需要说明的是,无氧热解回转窑200用于直接处理页岩气钻井油泥,目前市面上收到的页岩气钻井油泥原料多为湿料(油水总含量占原料的10wt%~20wt%,其中,油占5wt%~10wt%,水占5wt%~10wt%),为确保系统运行稳定,在进入无氧热解回转窑200的原料中需掺杂部分热解设备处理后冷却降温的干料(混合比例为:原料:干料=0.65:0.35),以降低原料湿度、吸收其中水分、油分,避免其中水分对设备运行造成损伤。经计量供料设备称量后,由皮带上料设备、进料输送螺旋将页岩气钻井油泥送入热解设备。在热解设备中,原料在无氧状态下经天然气加热到一定温度后,石油等物质变为气体挥发进入混合气处理设备,油在此期间被分离回收,经热解设备处理后的页岩气钻井油泥干渣由倾斜降温螺旋输送设备、排料刮板输送机、斗式提升机转运至深度处理原料仓中。深度处理原料仓也称为一级物料进仓,是一个热解设备热解后物料的进入脱附窑前的物料暂存仓。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,包括脱附窑和用于驱动所述脱附窑转动的旋转支撑结构,所述脱附窑的内腔包括依次设置的螺旋段、凸起段和平滑段,在所述螺旋段中设置有用于将物料扬起的螺旋带,在所述凸起段的内壁上设置有多个条状凸起结构,多个所述条状凸起结构沿周向和轴向均间隔设置;
所述脱附窑倾斜安装于所述旋转支撑结构上,自所述螺旋段至所述平滑段的安装高度逐渐降低,所述脱附窑进料端设置有第一螺旋输送机构和第一火焰燃烧器,所述第一螺旋输送机构的出料端位于所述螺旋段中。
2.根据权利要求1所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,窑体长度为19m-21m,所述螺旋段的长度为2.0m-2.5m,所述凸起段的长度为9.0m-9.5m,所述平滑段的长度为6.3m-6.8m;
在所述脱附窑的所述螺旋段与进料端之间设置有进料段,在所述平滑段与出料端之间设置有出料段,所述螺旋段、所述凸起段和所述平滑段形成所述脱附窑的主体结构,所述进料段和所述出料段的内径小于所述主体结构的内径。
3.根据权利要求1或2所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,在所述脱附窑的周向上,相邻两个所述条状凸起结构之间的间隔大于所述条状凸起结构的宽度;在所述脱附窑的轴向上,相邻两个所述条状凸起结构之间的间隔小于所述条状凸起结构的长度;
所述螺旋段、所述凸起段和所述平滑段上均设置有测温探头;在所述脱附窑的两端均设置UV紫外火焰探测器。
4.根据权利要求1所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,所述第一火焰燃烧器包括天然气主管、压缩空气主管、轴流风管路、旋流风管路和中心风管路,所述轴流风管路和所述旋流风管路的进口端均与所述压缩空气主管连通,所述轴流风管路和所述旋流风管路的出口端均与所述天然气主管连通,所述中心风管路的一端与所述旋流风管路连通,另一端与所述天然气主管连通。
5.根据权利要求1所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,所述旋转支撑结构包括第一旋转支撑结构和第二旋转支撑结构,所述第一旋转支撑结构位于靠近所述螺旋段的一端,所述第二旋转支撑结构位于靠近所述平滑段的一端,所述第一旋转支撑结构和第二旋转支撑结构均包括底部支撑柱和安装于所述底部支撑柱上的驱动电机。
6.根据权利要求1所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,所述脱附窑的出料端的底部设置有固体物料出口,所述脱附窑的出料端还连接有氧化室,所述氧化室的顶部设置有烟气出口;
还包括冷却器、除尘器和换热器,所述氧化室的烟气出口与冷却器的进口连通,所述冷却器的出口与所述除尘器的进口连通;所述换热器具有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口,所述除尘器的气体出口与所述换热器的所述热源进口连通,所述换热器的空气出口与所述脱附窑连通,以利用在所述换热器中将空气加热后输送至所述脱附窑中作为热源。
7.根据权利要求6所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,其特征在于,还包括冷渣机、磨前料仓、球磨机、成品中转料仓和成品出料仓,所述脱附窑的所述固体物料出口与冷渣机连通,所述冷渣机的出料口与所述磨前料仓的进料口连通,所述磨前料仓的出料口与所述球磨机的进料口连通,所述球磨机的出料口与所述成品中转料仓的进料口连通,所述成品中转料仓的出料口与所述成品出料仓连通;
所述磨前料仓和所述成品中转料仓的进料口处均设置有仓顶除尘器。
8.一种页岩气钻井油泥干渣处理系统,其特征在于,包括权利要求1-7中任一项所述的页岩气钻井油泥干渣处理装置,还包括用于对页岩气钻井油泥进行无氧热解的无氧热解回转窑,所述脱附窑用于对所述无氧热解回转窑处理后的物料进行处理。
9.根据权利要求8所述的页岩气钻井油泥干渣处理系统,其特征在于,所述无氧热解回转窑具有双层窑体结构,以形成供燃料燃烧的工作夹层,所述页岩气钻井油泥干渣处理系统还包括进料螺旋驱动电机,所述进料螺旋驱动电机与内层窑体连接,以驱动所述内层窑体转动;
所述内层窑体的内壁上连接有固定链条,所述固定链条的端部连接有搅拌片。
10.根据权利要求8所述的页岩气钻井油泥干渣处理系统,其特征在于,所述无氧热解回转窑上设置有多个第二火焰燃烧器,所述无氧热解回转窑上还设置有多个测温机构;
所述无氧热解回转窑的进料端和出料端均设置有第二螺旋输送机构。
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