申請日2013.10.29
公開(公告)日2014.07.16
IPC分類號C02F11/10; C02F11/00
摘要
本實用新型涉及一種含油污泥資源化處理成套設備。該套設備包括熱解析、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、旋風分離器;資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲油槽、儲氣罐;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，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，同時焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫煙氣通過熱能回收系統(tǒng)回收利用。整套設備節(jié)能、環(huán)保，同時實現(xiàn)含油污泥的資源化、減量化、無害化處理。
權利要求書
1.一種含油污泥資源化處理成套設備，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)由回轉窯熱解析爐、石英砂料倉和油泥料倉組成，熱解析系統(tǒng)排出的經(jīng)資源回收系統(tǒng)回收，排出的焦渣進入焚燒系統(tǒng)，焚燒系統(tǒng)包括循環(huán)流化床爐和旋風分離器，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)生的高溫煙氣通過熱能回收系統(tǒng)回收，熱能回收系統(tǒng)包括空氣預熱器、蒸汽爐、三相分離器，回收后進入焚燒系統(tǒng)再利用，分離出的油品和不凝氣收集到資源回收系統(tǒng)，資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲油槽、儲氣罐。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述熱解析系統(tǒng)由回轉窯熱解析爐、石英砂料倉和油泥料倉組成，回轉窯熱解析爐是一個高溫缺氧反應容器，石英砂料倉和油泥料倉連通回轉窯熱解析爐的進料口，熱解析氣出口連通資源回收系統(tǒng)，熱解析殘渣出口通過氣動U型閥和螺旋給料機與循環(huán)流化床爐連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述回轉窯熱解析爐是由窯體、密封裝置、傳動裝置、支撐裝置組成;傳動裝置是使回轉窯熱解析爐以6-8 r/min的轉數(shù)持續(xù)轉動;熱解析后的焦渣通過氣動U型閥和螺旋給料機定量、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)形成了一個閉合的循環(huán)回路。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述焚燒系統(tǒng)包括循環(huán)流化床爐和旋風分離器;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，高溫煙氣和石英砂出料口連通旋風分離器，經(jīng)旋風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)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲油槽、儲氣罐;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油槽、污水處理系統(tǒng)和儲氣罐。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述熱能回收系統(tǒng)包括空氣預熱器、蒸汽爐、三相分離器，循環(huán)流化床爐煙氣出口連接旋風分離器氣體出口，旋風分離器氣體出口依次連通空氣預熱器、蒸汽爐多級回收熱能，預熱后的空氣連通循環(huán)流化床爐的一次風入口和二次風入口，蒸汽爐產(chǎn)生的水蒸汽輸送到氣動閥及用氣設備，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)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，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)權利要求1所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，其特征是：所述空氣預熱器采用的是列管式空氣預熱器，由主體、煙氣進口、煙氣出口、冷空氣進口、一次風、二次風出口組成，煙氣在管束中流過放出大量的熱能，冷空氣通過錯列沖刷管束進行吸熱，鼓風機直接連接在空氣進口端，在空氣出口端通過煙道連通循環(huán)流化床爐一次風入口和二次風入口，煙氣通過煙氣出口排出到煙道，經(jīng)煙道進入蒸汽爐，蒸汽爐多級回收熱能，水蒸汽出口一部分連通氣動閥及其他用氣設備，一部分連通汽包;換熱后煙氣通過煙道進入布袋除塵器，通過引風機將煙氣引入煙囪;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輸送給制造建材設備。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種含油污泥資源化處理成套設備，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，爐體的壁面上設有進料口、二次風入口、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，二次風入口位于爐體的密相區(qū)和稀相區(qū)交匯處，同一高度水平均勻設2-4個二次風入口，爐體內(nèi)壁面與爐殼之間設置有保溫層，進料口安裝有氣動U型閥，再與外接的熱解析爐排料裝置相連，爐體底部設置有布風裝置，布風裝置采用風帽式布風，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，法蘭是由高強螺栓組固定;底座設置有一次風入口，底座下端連接排灰裝置，底座由底板、底座殼體、燃燒裝置和保溫層組成，底板與底座殼體固定連接，底板和底座殼體內(nèi)壁面設置有保溫層，燃燒裝置是由燃燒器和燃燒器接口組成，底座殼體上開設有燃燒器接口和一次風入口，排灰裝置是由排灰管道、中間儲灰罐和上下兩個高溫閘閥組成的密閉裝置，排灰管道與爐體連通，中間儲灰罐安裝在上下兩個高溫閘閥之間;儀表裝置包括溫度測量儀表和壓力測量儀表，分別位于底座和爐體不同的高度上;爐體頂端設上蓋裝置，壓蓋一和壓蓋二下面蓋石英玻璃，再通過高強螺栓分別固定在上蓋板和預埋板上，上蓋板底面與爐體內(nèi)壁之間設置有保溫層。
說明書
一種含油污泥資源化處理成套設備
一、技術領域：
本實用新型涉及一種含油污泥資源化處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護設備技術領域。
二、背景技術：
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)被國家列為危險固體廢棄物(HW08)，因此開發(fā)一種既能消除含油污泥對環(huán)境的危害又可回收資源的處理技術對油田的可持續(xù)發(fā)展具有重要的實際意義。
含油污泥種類繁多、性質復雜，相應的處理技術也呈現(xiàn)多元化趨勢，目前含油污泥處理技術有篩選流化-調(diào)質-離心技術、焚燒、化學熱洗、熱解析、地耕法、堆肥法、生物反應器、溶劑萃取技術等，國內(nèi)油田多采用填埋、濃縮脫水、固化處理、催化裂解等，其共同的缺點是未能回收利用具有較高經(jīng)濟價值的原油，高溫熱解析處理是目前國外廣泛用于含油污泥處理技術，可實現(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，高則達到50%以上，若按平均值20%計，熱解析資源化技術每年可回收利用近10萬噸原油，具有十分可觀的經(jīng)濟價值。
高溫熱解析技術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)，使烴類物質在復雜的水合和裂化反應中分離出來，并冷凝回收。該技術具有將含油污泥完全無機化，烴類高效回收利用，處理速度快，處理徹底等優(yōu)點。
隨著各國對含油污泥處置指標的進一步嚴格，該技術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，其技術已經(jīng)在殼牌、BP等大石油公司成功應用。同濟大學、中國市政工程西南設計院等一些院校和科研單位都進行有關的熱解析技術研究，但到目前為止，未見對含油污泥固廢熱解析處理工業(yè)化的報道。在我國遼河油田開展了相關的熱解析處理現(xiàn)場試驗，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“一種含油污泥的資源化利用方法”，專利號為200610103671。但現(xiàn)有的解析系統(tǒng)，經(jīng)解析爐排出的熱解殘渣中仍含有焦油，造成二次污染，資源浪費，而且熱解析外接能源能耗大。
三、發(fā)明內(nèi)容：
針對上述問題，本實用新型提出一種含油污泥資源化處理成套設備，第一有效地回收高價值原油，第二切實解決環(huán)境污染問題，第三高效地實現(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設備。
本實用新型技術方案為：一種含油污泥資源化處理成套設備，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)生的高溫煙氣通過熱能回收系統(tǒng)后進入焚燒系統(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)由回轉窯熱解析爐、石英砂料倉和油泥料倉組成，回轉窯熱解析爐是一個高溫缺氧反應容器，石英砂料倉和油泥料倉連通回轉窯熱解析爐的進料口，熱解析氣出口連通資源回收系統(tǒng)，熱解析殘渣出通過氣動U型閥和螺旋給料機與循環(huán)流化床爐連接。
所述回轉窯熱解析爐是由窯體、密封裝置、傳動裝置、支撐裝置組成。傳動裝置是使回轉窯熱解析爐以6-8 r/min的轉數(shù)持續(xù)轉動;熱解后的焦渣通過氣動U型閥和螺旋給料機定量、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，高溫煙氣和石英砂出料口連通旋風分離器，經(jīng)旋風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)。
所述資源回收系統(tǒng)包括三相分離器、儲油槽、儲氣罐;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油槽、污水處理系統(tǒng)和儲氣罐。
所述熱能回收系統(tǒng)包括空氣預熱器、蒸汽爐、三相分離器，循環(huán)流化床爐煙氣出口連接旋風分離器，分離器氣體出口依次連通空氣預熱器、蒸汽爐多級回收熱能，預熱后的空氣連通循環(huán)流化床爐的一次風入口和二次風入口，蒸汽爐產(chǎn)生的水蒸汽輸送到氣動閥及其他用氣設備，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。
所述空氣預熱器采用的是列管式空氣預熱器，主要是由主體、煙氣進口、煙氣出口、冷空氣進口、一次風、二次風出口組成，煙氣在管束中流過放出大量的熱能，冷空氣通過錯列沖刷管束進行吸熱，鼓風機直接連接在空氣進口端，在空氣出口端通過煙道連通循環(huán)流化床爐一次風入口和二次風入口，煙氣經(jīng)煙道進入蒸汽爐，蒸汽爐多級回收熱能，水蒸汽出口一部分連通氣動閥及其他用氣設備，一部分連通汽包;換熱后的煙氣進入除塵器，通過引風機將煙氣引入煙囪;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輸送給制造建材設備。
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，爐體的壁面上設有進料口、二次風入口、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2-4個二次風入口，爐體內(nèi)壁面與爐殼之間設置有保溫層，進料口安裝有氣動U型閥，再與外接的熱解析爐排料裝置相連，爐體底部設置有布風裝置，布風裝置采用風帽式布風，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，法蘭是由高強螺栓組固定;底座設置有一次風入口，底座下端連接排灰裝置，底座由底板、底座殼體、燃燒裝置和保溫層組成，底板與底座殼體固定連接，底板和底座殼體內(nèi)壁面設置有保溫層，燃燒裝置由燃燒器和燃燒器接口組成，底座殼體上開設有燃燒器接口和一次風入口，排灰裝置是由排灰管道、中間儲灰罐和上下兩個高溫閘閥組成的密閉裝置，排灰管道與爐體連通，中間儲灰罐安裝在上下兩個高溫閘閥之間;儀表裝置包括溫度測量儀表和壓力測量儀表，分別位于底座和爐體不同的高度上;爐體頂端設上蓋裝置，壓蓋一和壓蓋二下面蓋石英玻璃，再通過高強螺栓分別固定在上蓋板和預埋板上，上蓋板底面與爐體內(nèi)壁之間設置有保溫層。
本實用新型整套設備的突出優(yōu)勢體現(xiàn)在兩方面：
首先，系統(tǒng)緊湊，四個系統(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油、不凝可燃氣的形式回收，熱節(jié)后的油泥以焦渣形式進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，油泥熱解析反應吸熱，經(jīng)實驗計算，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渣中的焦渣燃燒提供，無需外界補充能量，實現(xiàn)了能量的完全自給。
本實用新型成套設備在油田污泥處理中應用，可實現(xiàn)含油污泥的減量化、無害化、資源化利用，整個系統(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。
