申請(qǐng)日2013.10.29
公開(公告)日2014.02.26
IPC分類號(hào)C02F11/10; C02F11/00
摘要
本發(fā)明涉及一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備。該套設(shè)備包括熱解析、焚燒、資源回收、熱能回收四大系統(tǒng)。其中熱解析系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯熱解析爐、石英砂料倉、油泥料倉組成;焚燒系統(tǒng)包括循環(huán)流化床爐、旋風(fēng)分離器;資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲(chǔ)油槽、儲(chǔ)氣罐;熱能回收系統(tǒng)包括空氣換熱器、蒸汽爐、三相分離器等。含油污泥在熱解析系統(tǒng)中發(fā)生熱解析反應(yīng)，產(chǎn)生熱解析氣及焦渣，熱解析氣經(jīng)資源回收系統(tǒng)回收，焦渣進(jìn)入焚燒系統(tǒng)焚燒放熱，熱量由熱載體石英砂傳遞給熱解析爐，為熱解析提供能量，同時(shí)焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱能回收系統(tǒng)回收利用。整套設(shè)備節(jié)能、環(huán)保，同時(shí)實(shí)現(xiàn)含油污泥的資源化、減量化、無害化處理。
權(quán)利要求書
1.一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：包括熱解析、焚燒、資源回收、熱能回收四大系統(tǒng)，含油污泥在熱解析系統(tǒng)中熱解，熱解析系統(tǒng)排出的經(jīng)資源回收系統(tǒng)回收，排出的焦渣進(jìn)入焚燒系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)加熱的高溫石英砂傳送到熱解析系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱能回收系統(tǒng)回收，分離出的油品和不凝氣收集到資源回收系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述熱解析系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯熱解析爐、石英砂料倉和油泥料倉組成，回轉(zhuǎn)窯熱解析爐是一個(gè)高溫缺氧反應(yīng)容器，石英砂料倉和油泥料倉連通回轉(zhuǎn)窯熱解析爐的進(jìn)料口，熱解析氣出口連通資源回收系統(tǒng)，熱解析殘?jiān)隹谕ㄟ^氣動(dòng)U型閥和螺旋給料機(jī)與循環(huán)流化床爐連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述回轉(zhuǎn)窯熱解析爐是由窯體、密封裝置、傳動(dòng)裝置、支撐裝置組成;傳動(dòng)裝置是使回轉(zhuǎn)窯熱解析爐以6-8 r/min的轉(zhuǎn)數(shù)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng);熱解析后的焦渣通過氣動(dòng)U型閥和螺旋給料機(jī)定量、密閉的輸送到循環(huán)流化床爐中，焚燒系統(tǒng)與熱解析系統(tǒng)形成了一個(gè)閉合的循環(huán)回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述焚燒系統(tǒng)包括循環(huán)流化床爐和旋風(fēng)分離器;循環(huán)流化床爐焦渣入口連通熱解析系統(tǒng)焦渣出口，以石英砂為熱載體焚燒，高溫?zé)煔夂褪⑸俺隽峡谶B通旋風(fēng)分離器，經(jīng)旋風(fēng)分離器后固體輸送到石英砂料倉，煙氣連通熱能回收系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲(chǔ)油槽、儲(chǔ)氣罐;熱解析氣出口連通三相分離器，三相分離器油品、水和不凝氣管路分別連接儲(chǔ)油槽、污水處理系統(tǒng)和儲(chǔ)氣罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述熱能回收系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱器、蒸汽爐、三相分離器，循環(huán)流化床爐煙氣出口連接旋風(fēng)分離器氣體出口依次連通空氣預(yù)熱器、蒸汽爐多級(jí)回收熱能，預(yù)熱后的空氣連通循環(huán)流化床爐的一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口，蒸汽爐產(chǎn)生的水蒸汽輸送到氣動(dòng)閥及其他用氣設(shè)備，部分收集于汽包中循環(huán)利用，煙氣經(jīng)除塵器由煙囪排放。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述三相分離器的冷卻水出口連接冷卻水循環(huán)利用系統(tǒng)，換熱后的熱水作為生活用水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述空氣預(yù)熱器采用的是列管式空氣預(yù)熱器，主要是由主體、煙氣進(jìn)口、煙氣出口、冷空氣進(jìn)口、一次風(fēng)、二次風(fēng)出口組成，煙氣在管束中流過放出大量的熱能，冷空氣通過錯(cuò)列沖刷管束進(jìn)行吸熱，鼓風(fēng)機(jī)直接連接在空氣進(jìn)口端，在空氣出口端通過煙道連通循環(huán)流化床爐一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口，煙氣通過煙氣出口排出到煙道，經(jīng)煙道進(jìn)入蒸汽爐，蒸汽爐多級(jí)回收熱能，水蒸汽出口一部分連通氣動(dòng)閥及其他用氣設(shè)備，一部分連通汽包;換熱后煙氣通過煙道進(jìn)入布袋除塵器，通過引風(fēng)機(jī)將煙氣引入煙囪;由布袋除塵器排出的灰和由循環(huán)流化床爐的排灰裝置排出的灰通過螺旋輸送機(jī)輸送給制造建材設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，其特征是：所述循環(huán)流化床爐包括爐體、上蓋裝置、底座、排灰裝置，爐體為圓柱體空腔，爐體的壁面上設(shè)有進(jìn)料口、二次風(fēng)入口、排煙口、儀表裝置、密封裝置，爐體下端呈微錐形，錐度為10～20度，底部以法蘭形式與底座連接，二次風(fēng)位于爐體的密相區(qū)和稀相區(qū)交匯處，同一高度水平均勻設(shè)2-4個(gè)二次風(fēng)入口，爐體內(nèi)壁面與爐殼之間設(shè)置有保溫層，進(jìn)料口安裝有氣動(dòng)U型閥，再與外接的熱解析爐排料裝置相連，爐體底部設(shè)置有布風(fēng)裝置，布風(fēng)裝置采用風(fēng)帽式布風(fēng)，爐體壁面上安裝有防爆裝置，防爆裝置由接口與爐體相連、防爆墊片在接口法蘭和防爆法蘭之間，法蘭是由高強(qiáng)螺栓組固定;底座設(shè)置有一次風(fēng)入口，底座下端連接排灰裝置，底座由底板、底座殼體、燃燒器接口和保溫層組成，底板與底座殼體固定連接，底板和底座殼體內(nèi)壁面設(shè)置有保溫層，底座殼體上開設(shè)有燃燒器接口和一次風(fēng)入口，排灰裝置是由排灰管道、中間儲(chǔ)灰罐和上下兩個(gè)高溫閘閥組成的密閉裝置，排灰管道與爐體連通，中間儲(chǔ)灰罐安裝在上下兩個(gè)高溫閘閥之間;儀表裝置包括溫度測(cè)量儀表和壓力測(cè)量儀表，分別位于底座和爐體不同的高度上;爐體頂端設(shè)上蓋裝置，壓蓋一和壓蓋二下面蓋石英玻璃，再通過高強(qiáng)螺栓分別固定在上蓋板和預(yù)埋板上，上蓋板底面與爐體內(nèi)壁之間設(shè)置有保溫層。
說明書
一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備
一、技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含油污泥資源化處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
二、背景技術(shù)：
油田在開發(fā)生產(chǎn)過程中，不可避免的產(chǎn)生大量含油污泥。經(jīng)初步調(diào)查，我國每年含油污泥新增產(chǎn)量達(dá)80萬噸左右，由于油泥中含有水、泥沙、硫化物、苯系物、酚類、烴類等，不僅占用土地和空間，而且嚴(yán)重的污染空氣、土壤和地下水，在一定程度上制約了國內(nèi)油田生產(chǎn)的發(fā)展。含油污泥已經(jīng)被國家列為危險(xiǎn)固體廢棄物(HW08)，因此開發(fā)一種既能消除含油污泥對(duì)環(huán)境的危害又可回收資源的處理技術(shù)對(duì)油田的可持續(xù)發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。
含油污泥種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜，相應(yīng)的處理技術(shù)也呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，目前含油污泥處理技術(shù)有篩選流化-調(diào)質(zhì)-離心技術(shù)、焚燒、化學(xué)熱洗、熱解析、地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)器、溶劑萃取技術(shù)等，國內(nèi)油田多采用填埋、濃縮脫水、固化處理、催化裂解等，其共同的缺點(diǎn)是未能回收利用具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的原油，高溫?zé)峤馕鎏幚硎悄壳皣鈴V泛用于含油污泥處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)含油污泥的無害化、減量化、資源化處理。含油污泥來源不同，含油率不同，低則5%以下，高則達(dá)到50%以上，若按平均值20%計(jì)，熱解析資源化技術(shù)每年可回收利用近10萬噸原油，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
高溫?zé)峤馕黾夹g(shù)的原理是含油污泥在絕氧的條件下焚燒到一定溫度( 一般為450℃ 左右，甚至更高)，使烴類物質(zhì)在復(fù)雜的水合和裂化反應(yīng)中分離出來，并冷凝回收。該技術(shù)具有將含油污泥完全無機(jī)化，烴類高效回收利用，處理速度快，處理徹底等優(yōu)點(diǎn)。
隨著各國對(duì)含油污泥處置指標(biāo)的進(jìn)一步嚴(yán)格，該技術(shù)將成為含油污泥處理的重要方式之一。丹麥的RUGSGO公司業(yè)績比較突出，其技術(shù)已經(jīng)在殼牌、BP等大石油公司成功應(yīng)用。同濟(jì)大學(xué)、中國市政工程西南設(shè)計(jì)院等一些院校和科研單位都進(jìn)行有關(guān)的熱解析技術(shù)研究，但到目前為止，未見對(duì)含油污泥固廢熱解析處理工業(yè)化的報(bào)道。在我國遼河油田開展了相關(guān)的熱解析處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，中國石油天然氣有限公司曾致力于研究含油污泥處理，并于2008年申報(bào)“一種含油污泥的資源化利用方法”，專利號(hào)為200610103671。但現(xiàn)有的解析系統(tǒng)，經(jīng)解析爐排出的熱解殘?jiān)腥院薪褂停斐啥挝廴�，資源浪費(fèi)，而且熱解析外接能源能耗大。
三、發(fā)明內(nèi)容：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，第一有效地回收高價(jià)值原油，第二切實(shí)解決環(huán)境污染問題，第三高效地實(shí)現(xiàn)能量自給及循環(huán)利用，是一套集節(jié)能、環(huán)保于一體的油泥資源化處理技術(shù)設(shè)備。
本發(fā)明技術(shù)方案為：一種含油污泥資源化處理成套設(shè)備，包括熱解析、焚燒、資源回收、熱能回收四大系統(tǒng)，含油污泥在熱解析系統(tǒng)中熱解，熱解析系統(tǒng)排出熱解析氣經(jīng)資源回收系統(tǒng)回收，排出的焦渣進(jìn)入焚燒系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)加熱的高溫石英砂傳送到熱解析系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱能回收系統(tǒng)再利用，分離出的油品和不凝氣收集到資源回收系統(tǒng)。
所述熱解析系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯熱解析爐、石英砂料倉和油泥料倉組成，回轉(zhuǎn)窯熱解析爐是一個(gè)高溫缺氧反應(yīng)容器，石英砂料倉和油泥料倉連通回轉(zhuǎn)窯熱解析爐的進(jìn)料口，熱解析氣出口連通資源回收系統(tǒng)，熱解析殘?jiān)隹谕ㄟ^氣動(dòng)U型閥和螺旋給料機(jī)與循環(huán)流化床爐連接。
所述回轉(zhuǎn)窯熱解析爐是由窯體、密封裝置、傳動(dòng)裝置、支撐裝置組成。傳動(dòng)裝置是使回轉(zhuǎn)窯熱解析爐以6-8 r/min的轉(zhuǎn)數(shù)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng);熱解后的焦渣通過氣動(dòng)U型閥和螺旋給料機(jī)定量、密閉的輸送到循環(huán)流化床爐中，焚燒系統(tǒng)與熱解析系統(tǒng)形成了一個(gè)閉合的循環(huán)回路。
所述焚燒系統(tǒng)包括循環(huán)流化床爐和旋風(fēng)分離器;循環(huán)流化床爐焦渣入口連通熱解析系統(tǒng)焦渣出口，以石英砂為熱載體焚燒，高溫?zé)煔夂褪⑸俺隽峡谶B通旋風(fēng)分離器，經(jīng)旋風(fēng)分離器后固體輸送到石英砂料倉，氣體連通熱能回收系統(tǒng)。
所述資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲(chǔ)油槽、儲(chǔ)氣罐;熱解析氣出口連通三相分離器，三相分離器的油品、水和不凝氣管路分別連接儲(chǔ)油槽、污水處理系統(tǒng)和儲(chǔ)氣罐。
所述熱能回收系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱器、蒸汽爐、三相分離器，循環(huán)流化床爐煙氣出口連接旋風(fēng)分離器，分離器氣體出口依次連通空氣預(yù)熱器、蒸汽爐多級(jí)回收熱能，預(yù)熱后的空氣連通循環(huán)流化床爐的一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口，蒸汽爐產(chǎn)生的水蒸汽輸送到氣動(dòng)閥及其他用氣設(shè)備，部分收集于汽包中循環(huán)利用，煙氣經(jīng)除塵器由煙囪排放。
所述三相分離器的冷卻水出口連接冷卻水循環(huán)利用系統(tǒng)，換熱后的熱水作為生活用水。
所述空氣預(yù)熱器采用的是列管式空氣預(yù)熱器，主要是由主體、煙氣進(jìn)口、煙氣出口、冷空氣進(jìn)口、一次風(fēng)、二次風(fēng)出口組成，煙氣在管束中流過放出大量的熱能，冷空氣通過錯(cuò)列沖刷管束進(jìn)行吸熱，鼓風(fēng)機(jī)直接連接在空氣進(jìn)口端，在空氣出口端通過煙道連通循環(huán)流化床爐一次風(fēng)入口和二次風(fēng)入口，煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入蒸汽爐，蒸汽爐多級(jí)回收熱能，水蒸汽出口一部分連通氣動(dòng)閥及其他用氣設(shè)備，一部分連通汽包;換熱后的煙氣進(jìn)入除塵器，通過引風(fēng)機(jī)將煙氣引入煙囪;由布袋除塵器排出的灰和由循環(huán)流化床爐的排灰裝置排出的灰通過螺旋輸送機(jī)輸送給制造建材設(shè)備。
所述循環(huán)流化床爐包括爐體、上蓋裝置、底座、排灰裝置，爐體為圓柱體空腔，爐體的壁面上設(shè)有進(jìn)料口、二次風(fēng)入口、排煙口、儀表裝置、密封裝置，爐體下端呈微錐形，錐度為10～20度，底部以法蘭形式與底座連接，二次風(fēng)位于爐體的密相區(qū)和稀相區(qū)交匯處，同一高度水平均勻設(shè)2-4個(gè)二次風(fēng)入口，爐體內(nèi)壁面與爐殼之間設(shè)置有保溫層，進(jìn)料口安裝有氣動(dòng)U型閥，再與外接的熱解析爐排料裝置相連，爐體底部設(shè)置有布風(fēng)裝置，布風(fēng)裝置采用風(fēng)帽式布風(fēng)，爐體壁面上安裝有防爆裝置，防爆裝置由接口與爐體相連、防爆墊片在接口法蘭和防爆法蘭之間，法蘭是由高強(qiáng)螺栓組固定;底座設(shè)置有一次風(fēng)入口，底座下端連接排灰裝置，底座由底板、底座殼體、燃燒器接口和保溫層組成，底板與底座殼體固定連接，底板和底座殼體內(nèi)壁面設(shè)置有保溫層，底座殼體上開設(shè)有燃燒器接口和一次風(fēng)入口，排灰裝置是由排灰管道、中間儲(chǔ)灰罐和上下兩個(gè)高溫閘閥組成的密閉裝置，排灰管道與爐體連通，中間儲(chǔ)灰罐安裝在上下兩個(gè)高溫閘閥之間;儀表裝置包括溫度測(cè)量儀表和壓力測(cè)量儀表，分別位于底座和爐體不同的高度上;爐體頂端設(shè)上蓋裝置，壓蓋一和壓蓋二下面蓋石英玻璃，再通過高強(qiáng)螺栓分別固定在上蓋板和預(yù)埋板上，上蓋板底面與爐體內(nèi)壁之間設(shè)置有保溫層。
本發(fā)明整套設(shè)備的突出優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩方面：
首先，系統(tǒng)緊湊，四個(gè)系統(tǒng)形成閉合處理回路，高效回收利用含油污泥中的原油組分。油泥中的大部分原油以輕質(zhì)油、不凝可燃?xì)獾男问交厥�，剩余油泥以焦渣形式進(jìn)入焚燒爐充分燃燒利用，故總回收利用率接近100%。
其次，整套系統(tǒng)能量傳遞利用充分，無需外加能量，熱解析反應(yīng)耗能完全由含油污泥產(chǎn)生的焦渣燃燒放熱提供。熱解析產(chǎn)生的焦渣具有較高熱值，燃燒后釋放熱量 ，石英砂從常溫升高到850℃以上所需溫度吸收熱量，油泥熱解析反應(yīng)吸熱，經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，三者滿足，即一定量的含油污泥所需能量完全可以由熱解殘?jiān)械慕乖紵峁瑹o需外界補(bǔ)充能量，實(shí)現(xiàn)了能量的完全自給。
本發(fā)明成套設(shè)備在油田污泥處理中應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)含油污泥的減量化、無害化、資源化利用，整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，有效解決含油污泥的環(huán)境污染和最終出路問題，并回收污泥中的能源物質(zhì)。
