申请日2018.12.28
公开(公告)日2019.03.12
IPC分类号C02F11/13; C02F11/10; C10G1/00
摘要
本发明公开了一种含油污泥处置系统及其处置工艺，包括有热脱附系统、油气处置系统和油品回收系统，热脱附系统包括有热脱附窑、热风室和第一除尘器，油气处置系统包括有分区沉降室、喷淋塔、洗涤塔、燃烬室、换热器和第二除尘器，油品回收系统包括有三相分离器、喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪。本发明通过将直接热脱附技术应用于含油污泥的处置，可大幅提高热传递效率，充分回收剩余的油品，并优化土壤的种植性能。在热脱附窑中，从外部产生的高温烟气与含油污泥通过直接接触方式传递热量，高温烟气将含油污泥中的水分和油分蒸发出来后回收油品并净化排放。含油污泥去除水分和油分，成为洁净土，经冷却调质后，可用于回填或种植。
权利要求书
1.一种含油污泥处置系统，其特征在于：包括有热脱附系统、油气处置系统和油品回收系统，热脱附系统与油气处置系统对接，油气处置系统与油品回收系统相互对接;
所述热脱附系统包括有热脱附窑、热风室和第一除尘器，所述油气处置系统包括有分区沉降室、喷淋塔、洗涤塔、燃烬室、换热器和第二除尘器，所述油品回收系统包括有三相分离器、喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪;
热脱附窑的窑头与污泥进料机构对接，窑尾则与热风室对接;热风室与油气处置系统的换热器对接以接入热空气，且热风室还接入有天然气;热脱附窑内的泥路运行方向和气路运行方向相反，污泥从热脱附窑的窑头往窑尾行进，高温烟气从热脱附窑的窑尾往窑头行进;热脱附窑还设置有洁净土排出口，洁净土排出口与第一除尘器对接，第一除尘器对接排烟系统;
分区沉降室与热脱附窑窑头处的混合气体排出口对接以接收热脱附窑内的混合气体，分区沉降室的物料出口与污泥进料机构对接，通过污泥进料机构接收沉降得到的粉尘物料;分区沉降室的油气出口与喷淋塔对接，喷淋塔的下部与洗涤塔的下部连通形成含油气体的输送结构;洗涤塔顶部的混合气体出口与燃烬室对接;燃烬室与换热器形成环形连接，且燃烬室还接入有天然气;换热器与第二除尘器对接，第二除尘器对接排烟系统;
三相分离器内设有循环水箱，循环水箱通过循环泵分别连接有喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪，喷淋塔喷枪接入在喷淋塔中，洗涤塔喷枪设置在洗涤塔内的顶部;三相分离器的输入口分别与喷淋塔底部的出液口及洗涤塔底部的出液口连接，而三相分离器的底部还设有排泥出口。
2.根据权利要求1所述的含油污泥处置系统，其特征在于：所述污泥进料机构包括有喂料斗、输送皮带和导料槽，喂料斗设置于输送皮带的首端，导料槽设置于输送皮带的尾端下方用于接收含油污泥，热脱附窑连接导料槽。
3.根据权利要求2所述的含油污泥处置系统，其特征在于：所述热脱附窑的洁净土排出口对接有调质冷却器形成对洁净土的冷却机构，调质冷却器对接有链板输送机，链板输送机对接洁净土储库;第一除尘器与调质冷却器对接，形成对冷却洁净土后的含尘废气的除尘机构。
4.根据权利要求3所述的含油污泥处置系统，其特征在于：第一除尘器通过第一风机与烟囱对接，第二除尘器通过第二风机与该烟囱对接，在该烟囱中设有污染物在线监测机构。
5.根据权利要求4所述的含油污泥处置系统，其特征在于：分区沉降室的物料出口对接有回料绞刀，回料绞刀与输送皮带对接，通过回料绞刀将沉降室收集下来的粉尘再次通过输送皮带输入热脱附窑。
6.根据权利要求5所述的含油污泥处置系统，其特征在于：换热器连接有鼓风机。
7.根据权利要求6所述的含油污泥处置系统，其特征在于：换热器内设有供燃烬气体和空气进行热交换的换热管，其中燃烬气体从壳程通过，空气从管程通过。
8.根据权利要求7所述的含油污泥处置系统，其特征在于：在三相分离器的底部设有螺旋输料器，通过螺旋输料器将三相分离器内的沉积泥排出并送回热脱附窑。
9.一种权利要求8所述的含油污泥处置系统的处置工艺，其特征在于：含油污泥由装载机装入喂料斗，经输送皮带输送至导料槽，喂入热脱附窑;天然气与来自油气处置系统的热空气在热风室中燃烧，形成高温烟气进入热脱附窑;从窑头进入热脱附窑的含油污泥在窑内翻滚前进，与高温烟气直接接触，吸收烟气中的热量，温度升高，水分逐步蒸发;脱水后的含油污泥与温度更高的烟气接触，吸热后温度进一步升高，污泥中所含的油分逐步蒸发;当污泥的温度升高到一定阶段后，油分全部裂解和蒸发，剩下干净泥土及碳粒;无水无油的洁净土及碳粒从窑尾排出热脱附窑，进入调质冷却器，经空气及水雾冷却调质后，由链板输送机送入洁净土储库临时存储，等待外运;
在热风室中燃烧形成的高温烟气，从窑尾进入热脱附窑后，将热量传递给含油污泥，自身的温度不断地降低;同时，从含油污泥中蒸发出来的水气和油气形成由烟气、水气和油气混合而成的混合气体;含油气的混合气体将热量传递给污泥后，从窑头排出热脱附窑，进入油气处置系统，回收混合气体中所含的油品;
空气及水雾在调质冷却器对含碳粒的洁净土进行冷却调质后，形成含尘废气;从调质冷却器出来的含尘废气进入第一除尘器，除尘净化后由第一风机抽出，送入烟囱排入大气;烟囱装有在线监测仪，在线监测粉尘的排放浓度;经第一除尘器收集下来的粉尘落入链板输送机，随含碳粒的洁净土一起，送入洁净土储库临时存储;
从热脱附窑出来的含有油气及粉尘的混合气体进入分区沉降室，分区沉降室分成四个区域，混合气体依次经过这四个区域后，绝大部分的粉尘沉降下来;从分区沉降室沉降下来的粉尘经收集后由回料绞刀输送回热脱附系统，与含油污泥一起经输送皮带送入热脱附窑处理;
除尘后的含油气体进入喷淋塔，来自油品回收系统的循环水经喷淋塔喷枪喷入喷淋塔，含油气体在喷淋水的冷却下温度降低，气体中的油分由气态变成液态，部分进入喷淋水中，并随喷淋水进入油品回收系统;未在分区沉降室沉降下来的粉尘在喷淋过程中被喷淋水收集下来形成泥浆，并随喷淋水进入油品回收系统;
未进入喷淋水的微小油滴随含油气体进入洗涤塔，来自油品回收系统的循环水经洗涤塔喷枪喷入洗涤塔;含油气体在洗涤塔内自下而上运行，洗涤水在洗涤塔内自上而下洗涤含油气体;含油气体经洗涤后，绝大部分微小油滴进入洗涤水中，并随洗涤水进入油品回收系统，洗涤塔出口装有除雾器，进一步回收气体中的微小油滴;
经洗涤塔洗涤后的混合气体由于仍含有少量的微小油滴和不凝油气，因而不能直接排放需作进一步处理;混合气体从洗涤塔进入燃烬室，与来自换热器的热空气混合，在天然气的助燃下燃烧，将混合气体中含有的微小油滴和不凝气彻底焚毁;燃烬气体从燃烬室进入换热器预热空气，换热器内设有换热管，燃烬气体和空气通过换热管进行热交换，其中燃烬气体走壳程，空气走管程;鼓风机将空气鼓入换热器中的列管，空气通过管壁吸收燃烬气体传递过来的热量，形成高温热空气;从换热器换热出来的热空气分成两路，一路进入燃烬室焚烧净化混合气体，另外一路进入热脱附系统助燃天然气，为含油污泥的热脱附提供热量;
燃烬气体将热量传递给空气后，从换热器出来进入第二除尘器，除尘净化;经除尘后的燃烬气体由第二风机抽出，通过烟囱排入大气;
从油气处置系统出来的喷淋水和洗涤水流入三相分离器;喷淋水和洗涤水处置含油烟气后，水中含有一定数量的油以及少量粉尘形成的泥浆，需要进行油、水、泥三相分离;三相分离器中的油水泥三相混合物在高分子药剂与超声波的共同作用下，颗粒间连续高速碰撞，微小油滴增大数百倍，泥浆絮凝成泥团;由于油、水、泥的密度不同，在重力的作用下实现三相分离;悬浮在三相分离器项部的油品由油泵泵入油罐存储，沉积在三相分离器底部的泥浆由分离器底部的螺旋输料器排出，送回热脱附系统重新处置;
经三相分离后的水由导流装置导入三相分离器内设的循环水箱，循环水箱与循环水泵相连，循环水泵将水从循环水箱中抽出，送至喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪，分别喷入油气处置系统的喷淋塔和洗涤塔洗涤油气，回收油品;含油的喷淋水和洗涤水又流回三相分离器，再次三相分离，循环使用。
说明书
一种含油污泥处置系统及其处置工艺
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种含油污泥处置系统及其处置工艺。
背景技术
含油污泥是石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物，是油气开发和储运过程中产生的主要污染废物之一。含油污泥中含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒物质，但同时这些物质也是原油组分。含油污泥既是油田生产过程中产生的废弃物，同时也是一种资源，含油污泥若不加以处理回收其中的油分，不仅污染环境，而且造成资源的浪费。含油污泥的处理一直是油田的一大难题。多年以来，我国油田地区的油泥处置方式基本为废弃油坑填埋，这类不规范的废弃及处置过程，给环境带来了很大的污染隐患。采用适宜的技术手段对含油污泥进行无害化处理和残油回收，不仅会产生一定的经济效益，而且会减轻污染，带来巨大的环境效益和社会效益。
目前对于含油污泥常用的处置方法包括溶剂萃取法、焚烧法、生物法、间接热相分离法等。
1、焚烧法，焚烧的处理对象主要是含油量在5～10%的油泥，焚烧温度一般控制在800～1000℃，焚烧时间控制在0.5～1.5h，采用50～100%过量空气。我国部分炼油厂建有污泥焚烧装置，如湖北荆门石化厂、长岭石化厂采用的顺流式回转焚烧炉、燕山石化采用的流化床焚烧炉，等等。含油污泥在经焚烧处理后，多种有害物质几乎全部除去，效果良好。但其投资大，运行成本高，常需加入助燃燃料，焚烧过程中伴有严重的空气污染，而且不能回收原油，焚烧后的泥土不再适合于种植。
2、溶剂萃取法，溶剂萃取是一种用于处理泥沙多颗粒小的含油污泥的工艺技术。该工艺利用萃取剂将含油污泥溶解，经搅拌和离心后，大部分有机物和油从泥中被萃取剂抽提出来;然后回收萃取液进行蒸馏把溶剂从混合物中分离出来循环使用，油相回收后用于再次提炼。溶剂萃取一般在室温下进行，溶剂比越大萃取效果越好，但溶剂比大萃取设备的负荷变大，能耗相对较大。经过萃取后的污泥大部分未能达到国家的相关要求，仍然含有较高的油分，依旧是一种危险废物，需作进一步处置。由于处置成本高及工艺需进一步完善，萃取法还没有实际应用于炼厂含油污泥处理。
3、生物法，微生物降解是利用原有或接种微生物(即真菌、细菌其他微生物)降解(代谢)土壤中污染物，并将污染物转化为无害的末端产品的过程。该技术对能量的消耗较低，可以修复面积较大的污染场地，但受环境因素的影响较大，不能降解所有进入环境的污染物，特定微生物只降解特定污染物。生物降解在低温下进程缓慢，修复时间长，通常需要几年。生物修复的修复效率受污染物性质、土壤微生物生态结构、土壤性质等多种因素的影响，且对土壤中的营养条件要求较高。如果土壤介质抑制污染物微生物，则可能无法清除目标。需要控制场地的温度、pH值、营养元素量等使之符合微生物的生存环境条件。由于诸多条件的限制，生物法也没有实际应用于炼厂含油污泥处理。
4、间接热相分离法，间接热相分离法是指一种通过间接加热含油污泥，分离并回收油相的方法。间接热相分离技术利用外界产生的高温烟气加热热解腔体，通过热传导的方式间接加热含油污泥，将其水分和油分蒸发出来，引入冷凝器进行喷淋冷凝及油水分离，最终达到回收油相的目的。该技术具有工艺过程简单、处置效果好等优点。但间接热传导的传热效率很低，含油污泥处理量不高，目前常用的间接热相分离设备单体处理量只有1～2吨/小时，影响了此项技术的大规模应用。间接热相分离技术对热解腔体的材料要求很高，既要有良好的传热效率保证油水充分蒸发，又要有良好的壳体刚度保证物料顺畅运行。对材料来说，这两个属性是一个矛盾体，目前仍没有非常好的解决方法，从而影响了此项技术的进一步推广。
综上所述，目前常用的含油污泥处置方法皆存在一定的局限性，焚烧法不能回收原油，且焚烧后的泥土不再适合于种植;溶剂萃取法处置成本高，且萃取后的泥土很多时候达不到要求;生物法受环境因素的影响较大，且修复时间长;间接热相分离法则由于传热效率及材料性能的问题，影响了该技术的大规模应用及推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种所需设备相对简单、成本较低、可大幅提高热传递效率，能充分回收剩余的油品，并能优化土壤的种植性能同时避免污染空气的含油污泥处置系统及其处置工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种含油污泥处置系统，包括有热脱附系统、油气处置系统和油品回收系统，热脱附系统与油气处置系统对接，油气处置系统与油品回收系统相互对接;
所述热脱附系统包括有热脱附窑、热风室和第一除尘器，所述油气处置系统包括有分区沉降室、喷淋塔、洗涤塔、燃烬室、换热器和第二除尘器，所述油品回收系统包括有三相分离器、喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪;
热脱附窑的窑头与污泥进料机构对接，窑尾则与热风室对接;热风室与油气处置系统的换热器对接以接入热空气，且热风室还接入有天然气;热脱附窑内的泥路运行方向和气路运行方向相反，污泥从热脱附窑的窑头往窑尾行进，高温烟气从热脱附窑的窑尾往窑头行进;热脱附窑还设置有洁净土排出口，洁净土排出口与第一除尘器对接，第一除尘器对接排烟系统;
分区沉降室与热脱附窑窑头处的混合气体排出口对接以接收热脱附窑内的混合气体，分区沉降室的物料出口与污泥进料机构对接，通过污泥进料机构接收沉降得到的粉尘物料;分区沉降室的油气出口与喷淋塔对接，喷淋塔的下部与洗涤塔的下部连通形成含油气体的输送结构;洗涤塔顶部的混合气体出口与燃烬室对接;燃烬室与换热器形成环形连接，且燃烬室还接入有天然气;换热器与第二除尘器对接，第二除尘器对接排烟系统;
三相分离器内设有循环水箱，循环水箱通过循环泵分别连接有喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪，喷淋塔喷枪接入在喷淋塔中，洗涤塔喷枪设置在洗涤塔内的顶部;三相分离器的输入口分别与喷淋塔底部的出液口及洗涤塔底部的出液口连接，而三相分离器的底部还设有排泥出口。
进一步地，所述污泥进料机构包括有喂料斗、输送皮带和导料槽，喂料斗设置于输送皮带的首端，导料槽设置于输送皮带的尾端下方用于接收含油污泥，热脱附窑连接导料槽。
进一步地，所述热脱附窑的洁净土排出口对接有调质冷却器形成对洁净土的冷却机构，调质冷却器对接有链板输送机，链板输送机对接洁净土储库;第一除尘器与调质冷却器对接，形成对冷却洁净土后的含尘废气的除尘机构。
进一步地，第一除尘器通过第一风机与烟囱对接，第二除尘器通过第二风机与该烟囱对接，在该烟囱中设有污染物在线监测机构。
进一步地，分区沉降室的物料出口对接有回料绞刀，回料绞刀与输送皮带对接，通过回料绞刀将沉降室收集下来的粉尘再次通过输送皮带输入热脱附窑。
进一步地，换热器连接有鼓风机，通过鼓风机朝换热器输入空气。
进一步地，换热器内设有供燃烬气体和空气进行热交换的换热管，其中燃烬气体从壳程通过，空气从管程通过。
进一步地，在三相分离器的底部设有螺旋输料器，通过螺旋输料器将三相分离器内的沉积泥排出并送回热脱附窑。
一种基于前述含油污泥处置系统的处置工艺，其特征在于：含油污泥由装载机装入喂料斗，经输送皮带输送至导料槽，喂入热脱附窑;天然气与来自油气处置系统的热空气在热风室中燃烧，形成高温烟气进入热脱附窑;从窑头进入热脱附窑的含油污泥在窑内翻滚前进，与高温烟气直接接触，吸收烟气中的热量，温度升高，水分逐步蒸发;脱水后的含油污泥与温度更高的烟气接触，吸热后温度进一步升高，污泥中所含的油分逐步蒸发;当污泥的温度升高到一定阶段后，油分全部裂解和蒸发，剩下干净泥土及碳粒;无水无油的洁净土及碳粒从窑尾排出热脱附窑，进入调质冷却器，经空气及水雾冷却调质后，由链板输送机送入洁净土储库临时存储，等待外运;
在热风室中燃烧形成的高温烟气，从窑尾进入热脱附窑后，将热量传递给含油污泥，自身的温度不断地降低;同时，从含油污泥中蒸发出来的水气和油气形成由烟气、水气和油气混合而成的混合气体;含油气的混合气体将热量传递给污泥后，从窑头排出热脱附窑，进入油气处置系统，回收混合气体中所含的油品;
空气及水雾在调质冷却器对含碳粒的洁净土进行冷却调质后，形成含尘废气;从调质冷却器出来的含尘废气进入第一除尘器，除尘净化后由第一风机抽出，送入烟囱排入大气;烟囱装有在线监测仪，在线监测粉尘的排放浓度;经第一除尘器收集下来的粉尘落入链板输送机，随含碳粒的洁净土一起，送入洁净土储库临时存储;
从热脱附窑出来的含有油气及粉尘的混合气体进入分区沉降室，分区沉降室分成四个区域，混合气体依次经过这四个区域后，绝大部分的粉尘沉降下来;从分区沉降室沉降下来的粉尘经收集后由回料绞刀输送回热脱附系统，与含油污泥一起经输送皮带送入热脱附窑处理;
除尘后的含油气体进入喷淋塔，来自油品回收系统的循环水经喷淋塔喷枪喷入喷淋塔，含油气体在喷淋水的冷却下温度降低，气体中的油分由气态变成液态，部分进入喷淋水中，并随喷淋水进入油品回收系统;未在分区沉降室沉降下来的粉尘在喷淋过程中被喷淋水收集下来形成泥浆，并随喷淋水进入油品回收系统;
未进入喷淋水的微小油滴随含油气体进入洗涤塔，来自油品回收系统的循环水经洗涤塔喷枪喷入洗涤塔;含油气体在洗涤塔内自下而上运行，洗涤水在洗涤塔内自上而下洗涤含油气体;含油气体经洗涤后，绝大部分微小油滴进入洗涤水中，并随洗涤水进入油品回收系统，洗涤塔出口装有除雾器，进一步回收气体中的微小油滴;
经洗涤塔洗涤后的混合气体由于仍含有少量的微小油滴和不凝油气，因而不能直接排放需作进一步处理;混合气体从洗涤塔进入燃烬室，与来自换热器的热空气混合，在天然气的助燃下燃烧，将混合气体中含有的微小油滴和不凝气彻底焚毁;燃烬气体从燃烬室进入换热器预热空气，换热器内设有换热管，燃烬气体和空气通过换热管进行热交换，其中燃烬气体走壳程，空气走管程;鼓风机将空气鼓入换热器中的列管，空气通过管壁吸收燃烬气体传递过来的热量，形成高温热空气;从换热器换热出来的热空气分成两路，一路进入燃烬室焚烧净化混合气体，另外一路进入热脱附系统助燃天然气，为含油污泥的热脱附提供热量;
燃烬气体将热量传递给空气后，从换热器出来进入第二除尘器，除尘净化;经除尘后的燃烬气体由第二风机抽出，通过烟囱排入大气;
从油气处置系统出来的喷淋水和洗涤水流入三相分离器;喷淋水和洗涤水处置含油烟气后，水中含有一定数量的油以及少量粉尘形成的泥浆，需要进行油、水、泥三相分离;三相分离器中的油水泥三相混合物在高分子药剂与超声波的共同作用下，颗粒间连续高速碰撞，微小油滴增大数百倍，泥浆絮凝成泥团;由于油、水、泥的密度不同，在重力的作用下实现三相分离;悬浮在三相分离器项部的油品由油泵泵入油罐存储，沉积在三相分离器底部的泥浆由分离器底部的螺旋输料器排出，送回热脱附系统重新处置;
经三相分离后的水由导流装置导入三相分离器内设的循环水箱，循环水箱与循环水泵相连，循环水泵将水从循环水箱中抽出，送至喷淋塔喷枪和洗涤塔喷枪，分别喷入油气处置系统的喷淋塔和洗涤塔洗涤油气，回收油品;含油的喷淋水和洗涤水又流回三相分离器，再次三相分离，循环使用。
本发明通过借鉴水泥熟料生产过程中直接热传递的基本原理，创造性地将直接热脱附技术应用于含油污泥的处置，可大幅提高热传递效率，充分回收剩余的油品，并优化土壤的种植性能。在热脱附窑中，从外部产生的高温烟气与含油污泥通过直接接触方式传递热量，高温烟气将含油污泥中的水分和油分蒸发出来，进入油气处置工序，回收油品并净化排放，避免污染空气。含油污泥去除水分和油分，成为洁净土，经冷却调质后，可用于回填或种植，从而实现巨大的经济效益、环境效益和社会效益。