危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法与流程

本发明属于一种危险废物处置技术，特别涉及一种危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法。

背景技术：

作为城市危险废物综合焚烧处置场，每年会收集大量的含废矿物油的油泥，包括交通运输和工业企业产生的废矿物油、炼油厂底渣、罐底油渣、乳化剂破乳后产生的气浮渣、含油污泥、含油白土和脱色砂、石油天然气钻探油基钻屑、事故应急处理含油渣土、土壤修复的含油渣土等(以下统称含油污泥、油泥)。这些含油污泥含有大量可利用的矿物油资源，如果直接焚烧将造成资源的浪费。而且，如果直接焚烧的话，除了上面所述的会造成资源浪费外，由于有些含油污泥的有机物含量少，热值低，焚烧时还需要外加大量的辅助燃料，会大幅度增加焚烧处置成本。另外，有些含油污泥有机物含量高，热值高，直接焚烧则会导致危废焚烧炉热负荷增大，直接影响危废焚烧炉的工作效率，降低危废焚烧炉的焚烧处理量。

现在有些处理的方法是将作为危险废物的含油污泥拌煤焚烧直接排放或不经处理直接利用都是很不环保的，而水泥窑协同处理含油污泥的方法则会造成宝贵的矿物油资源浪费。

在生产实践中，人们发明了多种直接焚烧或者干馏这些含油污泥的方法和装置，但是这些方法和装置存在比较严重的问题：首先是尾气处理难度大，很难保证尾气达标排放；更为严重的是，一般的含油污泥不同程度的混有氯元素杂质，一般的焚烧装置和干馏装置，由于受设备和条件的制约，大量的干馏不凝气焚烧后的尾气将在300-400℃温度区间进入尾气处理系统，这个温度区间是二噁英大量再合成的敏感区间，一般的尾气处理装置即使除掉了酸性气体，但是难以处置这些再合成的二噁英，如果大量的二噁英排放，可能造成严重的环境污染事故。

同时，现在也有一些单独运行的油泥处理成套设备和系统，该设备和系统以资源化为侧重点，一般将含油污泥按固液相分离——油水分离——油泥热解干馏等流程进行处置，这些方法存在流程长、vocs(挥发性有机物)排放量高、设备复杂、尾气处理难度大、综合投资大等问题，使得项目整体社会效益和经济效益不明显。而且，一般的城市危险废物焚烧综合处置场出于安全考虑，大都建设在离城市较远的边沿地方，余热锅炉产生的蒸汽由于品位低和离用户太远难以得到有效的利用，能源浪费严重。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法，其可以简单、经济、高效、无害化地处理含油污泥，充分利用危废焚烧余热，避免300-400℃温度区间废气进入尾气处理系统，使废矿物油资源得到再利用，从而大幅度提升处置单位的经济效益和社会效益。

本发明所提供的一种危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法，其中上述危险废物焚烧系统包括多功能能回转窑、二燃室、急冷塔、余热锅炉及温度自控装置，所述危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法包括以下步骤：

热源接入：在危险废物焚烧系统的二燃室出口与余热锅炉之间设置烟气旁路，将其接入到多功能回转窑的烟气进口，并通过调节温度自控装置来控制进入到多功能回转窑的烟气流量从而控制烟气温度，以对油泥进行加热；

物料化验及均质化预处理：对每一批进场物料进行化验，以测得物料的重金属含量，化验后的物料分为重金属含量超标的流质和半流质、重金属含量未超标的流质和半流质、重金属含量超标的固形物、重金属含量未超标的固形物及单一的大宗固形物，其中对于流质和半流质物进行加热软化并搅拌以使得其具有流动性、对于固形物进行破碎；

物料加注：将预处理后的流质和半流质物料、固形物料送至所述多功能回转窑的加料口；

热解：将待处理的物料通过多功能回转窑进行热解；

油水气分离及不凝气返烧：待处理的物料进行热解后，所得到的热解气体经过冷凝和油水气分离后，得到的不凝气被引入多功能回转窑进行返烧；

残渣处理：待处理的物料进行热解后，所得到的热解残渣根据化验结果和原料来源进行分类处理，其中对于含重金属的热解残渣则送固化车间进行固化与填埋，对于不含重金属富含单质碳的热解残渣则作为生物炭利用，对于含油脱色白土、脱色砂的热解残渣则作为再生脱色白土及脱色砂生产单位进一步处理；以及

烟气处理：将所述多功能回转窑的加料口上部的烟气出口的烟气接入所述危险废物焚烧系统的急冷塔，并通过所述危险废物焚烧系统的尾气净化装置进行净化处理。

其中，通过所述危险废物焚烧系统的余热锅炉的蒸汽对流质及半流质油泥进行加热以实现对流质及半流质油泥的均质化预处理。

其中，均质化预处理中，对流质和半流质物料的加热温度为180℃。

其中，对热解残渣需进行固化填埋的物料，在对其进行均质化预处理的过程中加入石灰粉。

其中，均质化预处理中，对热解残渣需要固化填埋的物料中，加入质量比为0.2％的石灰粉。

其中，在所述多功能回转窑的加料口上方设置有高位槽，预处理后的流质和半流质物料通过浆泵被泵送至高位槽，进而被送至所述多功能回转窑的加料口。

其中，所述多功能回转窑的加料口还设置有传送带及刮板，所述固形物料通过传送带被送至所述多功能回转窑的加料口，所述刮板设置于传送带的加料口端的从动轮皮带下方。

其中，所述多功能回转窑的内筒内设置一静止刮板，所述内容的工作压力为绝对压力0.098mpa。

其中，所述步骤“热源接入”中，所述温度自控装置控制进入到多功能回转窑的烟气温度为500℃。

其中，所述步骤“烟气处理”中，500℃的烟气进入急冷塔，以从500℃在1秒以内降至200℃。

本发明所述的危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法充分利用危废焚烧系统无法正常利用的烟气和蒸汽(品位低，未并入城市管网)的余热，加上不凝气返烧，保证了整个处理过程不外用任何燃料。与危废焚烧系统直接焚烧处置含油污泥在处置成本上比较，本发明所使用的方法，可节省大量的处置成本。

附图说明

图1是本发明所述的一种危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法的较佳实施方式的流程图。

图2是图1中危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法所使用的多功能回转窑的结构示意图。

图3是图1中危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法的工艺示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1所示，其为本发明所述的一种危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法的较佳实施方式的流程图。所述危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法的较佳实施方式包括以下步骤：

步骤s1：热源接入。在危险废物焚烧系统的二燃室出口与余热锅炉之间设置烟气旁路，将其接入到多功能回转窑的烟气进口，并通过调节温度自控装置来控制进入到多功能回转窑的烟气温度，以对油泥进行加热。本实施方式中，将温度自控装置的控制温度设定为500℃，并控制烟气喷口的进气量。其间，一般情况下，不得控制不凝气返烧喷口的气量。

本实施方式中，将所述危险废物焚烧系统的二燃室出口处的烟气接入多功能回转窑，以作为本发明所述的主要加热源；将所述危险废物焚烧系统的余热锅炉所产生的低品位蒸汽接入均质罐，作为均质和搅拌的辅助加热源。本发明中，关键是要控制烟气温度为500℃，主要目的就是严格控制300-400℃的烟气直接进入尾气处理系统，避免二恶英的再次合成。由于不凝气必须焚烧，所以本实施方式中的温度自控装置不用控制不凝气的燃烧，只是控制进入多功能回转窑的烟气通量。

步骤s2：物料化验及均质化预处理。每一批进场物料均需进行化验，化验的主要特征指标为重金属含量，其他指标如含水率、含油率等可自由处理。本发明中，化验后的物料分类存放类别被分为五大类：重金属含量超标的流质和半流质；重金属含量未超标的流质和半流质；重金属含量超标的固形物；重金属含量未超标的固形物；单一的大宗固形物(如含油脱色白土、脱色砂、污水厂含油污泥)。

所有进场经化验后的流质或半流质废油或含油泥浆，经分类后临时暂存于各储物罐中，物料从运输罐车、包装桶等进入储物罐前，须经过3mm筛孔的钢丝网过滤。

将物料进行化验并进行分类后，即对各种类型的物料进行均质化预处理。均质化预处理具体包括以下步骤：

(1)均质化预处理浆状物料(包括流质及半流质)时，先将从余热锅炉接出的180℃蒸汽充入各储料罐，使储料罐内温度上升到60-70℃，以使得储料罐内的物料被软化，可进行人工搅拌，进而使各储料罐内的物料具有一定的流动性，之后用浆泵泵入多功能回转窑的加料口。若储料罐内物料太粘稠或板结，可加入一定量的稀料进行搅拌。若储料罐的底部已板结，则可用传送带送往加料口。

(2)处理固形物料前的均质化过程主要是破碎，以防止大块物料损坏螺杆输送机。固形物料破碎粒径由螺杆进料部件和热解完成度决定，本实施方式中确定一般破碎粒径为2mm以下。其中固形物料通过传送带输送至加料口，并在输送过程中用刮板解决物料容易粘附的问题。

(3)对确认热解残渣不能销售回用而必须固化填埋的批次原物料，在均质化预处理过程中可加入少量石灰粉，石灰粉在浆状物料搅拌和固形物破碎过程中加入，不必过分追求投加比例和均匀性。本实施方式中确定投加量为待处理原物料的0.2％。本实施方式中，加入石灰粉的作用有三：一是减少不凝气中so2的含量；二是对废油中的酸化物质进行中和；三是起裂解催化作用。

步骤s3：物料加注。根据不同的物料类别，物料加注的方式具体如下：

(1)半流质物料通过浆泵泵送至多功能回转窑的加料口。为便于连续生产和计量，可在多功能回转窑的加料口上方设置一高位槽，浆料从高位槽的底部自由落入至加料口。

(2)固形物料通过传送带传送至多功能回转窑的加料口。传送带上位于加料口的一端设置一刮板，以刮除粘附在传送带上的物料。

(3)加料口在水平方向上的进料方式为螺旋进料机构。

步骤s4：热解。当物料进入多功能回转窑的内筒时，经历了蒸发、热裂解阶段，此时内筒的温度从常温渐变至850℃，以保证热解残渣中不再含有有机物。

热解过程中，通过调节刮板与内筒之间的距离，以防止多功能回转窑的内筒结焦。

本实施方式中，所述多功能回转窑为螺旋烟道，便于均匀加热，其内气流和物料的流向均利用逆流原理，以使得换热更为充分。本实施方式由于采用高温烟气作为热源进行加热，且所述多功能回转窑的出口烟气温度控制在500℃，在多功能回转窑的前段，由于有水分的存在，吸收了进口端的大量热量，使得多功能回转窑的内筒内的温度沿物料流动方向依次升高，使不同气化温度的复杂矿物油组分沿所述多功能回转窑的内筒内物料依次气化，这就使得多功能回转窑的前段变成了管式加热炉。在所述多功能回转窑的后段，大部分矿物油组分已经气化，物料进入裂解干馏状态，如此将使得多功能回转窑的中段变成了热解干馏炉，以保证物料最后的有机物充分分解。本发明所述的方法中，可最大限度地缩短油品在裂解温度敏感点350℃的停留时间，减少焦化和过度裂解造成的矿物油损失。

步骤s5：油水气分离及不凝气返烧。从多功能回转窑产生的热解气体从出口出来后，经过冷凝器冷却，再进入油水气分离罐内进行分离。分离具体包括：底水进入污水处理系统、上层油提取之后可作为原料销售给油品精制厂家、不凝气通过放回火装置引入多功能回转窑内进行返烧。随着不凝气量越来越大，从危废焚烧系统引入的高温烟气将会减少。

本实施方式中，由于所述危险废物焚烧系统存在转动密封部件，为保证整个危险废物焚烧系统内气体不外泄，需要在油水气冷凝分离后不凝气管道上安装引风机，使得多功能回转窑的内筒呈负压状态，并保证其绝对压力为0.098mpa。

不凝气返烧过程中，其可能会对尾气处理系统造成影响。本实施方式中，对尾气处理系统的负荷冲击计算如下，以危险废物焚烧系统的处理能力为100吨/天(年处理3万吨)为例，其尾气处理量约为5000nm³/h。如果配套增设本发明所述的方法，即增设年处理5000吨的油泥处理线，则每小时可处理油泥0.7吨，油泥平均含油率按25％、热解率为20％进行计算，则裂解成不凝气的量占被裂解矿物油的80％(生成单质碳占被裂解矿物油的20％)，即每小时产生的不凝气为23kg。假设这些不凝气组分平均为4碳烷烃(丁烷)，其完全燃烧化学反应方程式如下：

2c4h10(g)+13o2(g)——8co2(g)+10h2o(g)

则23kg不凝气完全燃烧会产生co2和h2o(气)98nm³，需要消耗氧气70nm³，即烟气中增加氮气量约为280nm³，最后实际烟气总量为378nm³/h，相当于在原有基础上增加了7.5％的尾气处理负荷，增加比例在所述危险废物焚烧系统的尾气处理系统耐冲击负荷的有效范围之内。上述计算过程中，已考虑到危险废物焚烧系统出来的烟气已经包含了过量空气，所以在计算油泥处理系统产生的烟气量时，不再计算富余空气量。

步骤s6：残渣处理。热解残渣从多功能回转窑的残渣出口流出，本实施方式中，在多功能回转窑的残渣出口处加装固体物料冷却器，以将热解残渣中的固体残渣冷却至50℃，避免残碳燃烧。

本实施方式中，所述出口处的残渣的温度为700-800℃，为避免高温下残碳见空气后自燃，可在出口处设置固体物料冷却器，以将残渣冷却到50℃。

具体的，根据物料进场时的化验结果，对不同物料的热解残渣进行以下分别处理：

(1)对于含重金属的热解残渣，送固化车间进行固化、填埋；

(2)对于不含重金属富含单质碳的热解残渣，作为生物炭销售，用作改良土壤；

(3)对于来自石油炼化厂的含油脱色白土、脱色砂的热解后残渣，作为再生脱色白土、脱色砂生产单位进一步处置、回用。

步骤s7：烟气处理。从多功能回转窑的物料进口端上部烟气出口出来的烟气接入危险废物焚烧系统的急冷塔。

上述“烟气处理”步骤中，将从所述多功能回转窑的进料口的上部烟气出口出来的烟气接入危险废物焚烧系统的急冷塔，烟气由500℃在1秒以内急冷至200℃，避免了烟气在300-400℃温度区间二恶英的再合成。从急冷塔出来的200℃的烟气，经过危废焚烧系统的尾气净化装置，达标排放，整个过程受到环保职能部门在线监测装置的适时监控。

本发明中，通过对烟气旁路进行截流利用，其可能会对余热锅炉产生影响，但是，由于余热锅炉的蒸汽压力可以通过“憋气”的方式来进行稳压，所以，进入余热锅炉的高温烟气量减少以后，余热锅炉蒸汽的产量将减少，但不会影响蒸汽的质量。

同时，还通过对烟气旁路进行截流利用，其可能会对尾气处理系统产生影响，但是，由于高温烟气经旁路截流利用后，仅仅利用了烟气的热量，并未改变进入急冷塔的烟气的流量和温度，所以对尾气处理系统没有影响。

请继续参考图2及图3所示，其中图2为图1中危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法所使用的多功能回转窑的结构示意图，图3是图1中危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法的工艺示意图。

本发明所述的危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法所采用的热源为危险废物焚烧系统的二燃室的出口烟气，同时，危险废物焚烧系统的余热锅炉的蒸汽作为本发明所述的方法中流质及半流质油泥均质化预处理过程的加热源。具体的，将危险废物焚烧系统的二燃室出口到余热锅炉之间(即烟气喷口70)，开设烟气旁路，接入多功能回转窑的烟气进口64，此时烟气温度为1100℃。通过调节温度自控装置63来控制进入到多功能回转窑的烟气温度，以对油泥进行加热。

经过化验及均质化处理后的物料通过加料口61及螺杆进料机构62被送入至多功能回转窑，当物料进入多功能回转窑的内筒66时，经历了蒸发、热裂解阶段，此时内筒66的温度从常温渐变至850℃，以保证热解残渣中不再含有有机物。在热解过程中，可通过调节刮板68与内筒66之间的距离，以防止多功能回转窑的内筒66结焦。

经过多功能回转窑热解之后，产生的热解气体从出口71出来之后经过冷凝器冷却，再进入油水气分离罐内进行分离。同时，经过多功能回转窑处理之后的热解残渣则通过热解残渣出口72排出。

同时，从多功能回转窑的加料口61的上部烟气出口73出来的烟气直接接入危险废物焚烧系统的急冷塔，随后经过危废焚烧系统的尾气净化装置，达标排放，整个过程受到环保职能部门在线监测装置的适时监控。急冷塔中，烟气由500℃在1秒以内急冷至200℃，避免了烟气在300-400℃温度区间二噁英的再合成。从急冷塔出来的200℃烟气，经过危废焚烧系统的尾气净化装置，达标排放，整个过程受到环保职能部门在线监测装置的适时监控。另外，从多功能回转窑产生的热解气体经过冷凝和油水气分离后，不凝气体将通过不凝气返烧喷口69被引入至多功能回转窑进行返烧。

本实施方式中，所述多功能回转窑的内筒66为螺旋烟道，便于均匀加热。气流和物料的流向利用逆流原理，换热更充分。由于本发明采用高温烟气加热，所述多功能回转窑的出口温度控制在500℃，在多功能回转窑的前段，由于有水分的存在，吸收了进口端大量热量，使得多功能回转窑的内筒66内的温度沿物料流动方向递次升高，使不同气化温度的复杂矿物油组分沿多功能回转窑的内筒66递次气化，这就使多功能回转窑的前段变成了管式加热炉。在多功能回转窑的后段，大部分矿物油组分已经气化，物料进入裂解干馏状态，这就是使多功能回转窑的中段变成了热解干馏炉，保证物料最后的有机物充分分解。本发明最大限度地缩短了油品在裂解温度敏感点350℃的停留时间，减少焦化和过度裂解造成的矿物油损失。

下面将此针对不同批次的含油污泥，列举几个应用实例，以更好的解释本发明所述的危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法。

实施例1：含重金属混合油泥处理

原物料来源：油、水、泥分离底渣。

原物料化验结果：矿物油0.21kg/kg，水0.18kg/kg，总铅325mg/kg，物料性状为浆状，密度1.2t/m³。

本批次处理原物料体积：8m³(重量9.6t)。

处理过程：首先在储物罐中加入20kg石灰粉，搅拌；用浆泵将油泥泵入位于加料口上部的高位槽，按每分钟20kg的速度连续进料。之后对其进行热解。

本批次处理结果：经处理后，不凝气返烧未计量，油水分离后得产品粗非标柴油1800l、水1730l(送污水处理厂)、焚烧残渣650kg(固化填埋)。

实施例2：不含重金属混合油泥处理

原物料来源：罐底油泥。

原物料化验结果：矿物油0.52kg/kg，水0.21kg/kg，物料性状为浆状，密度1.1t/m³。

本批次处理原物料体积：8m³(重量8.8t)。

处理过程：首先在储物罐中进行搅拌；用浆泵将油泥泵入位于加料口上部的高位槽，按每分钟20kg的速度连续进料。之后对其进行热解。

本批次处理结果：经处理后，不凝气返烧未计量，油水分离后得产品粗非标柴油4580l、水1850l(送污水处理厂)、焚烧残渣2480kg(生物炭销售)。

实施例3：不含重金属特定油泥处理

原物料来源：含油脱色白土。

原物料化验结果：矿物油0.32kg/kg，水0.09kg/kg，物料性状为有粘性固态，堆积密度1.5t/m³。

本批次处理原物料体积：8m³(重量12t)。

处理过程：首先对原物料进行粉碎；再用传送带按每分钟20kg的速度送入加料口，连续进料。之后对其进行热解。

本批次处理结果：经处理后，不凝气返烧未计量，油水分离后得产品粗非标柴油2950l水1000l焚烧残渣7150kg(生物炭销售，或再生白土企业进一步煅烧、酸化再生)。

本发明所述的危险废物焚烧系统协同处置复杂油泥的方法充分利用危废焚烧系统无法正常利用的烟气和蒸汽(品位低，未并入城市管网)的余热，加上不凝气返烧，保证了整个处理过程不外用任何燃料。与危废焚烧系统直接焚烧处置含油污泥在处置成本上比较，本发明所使用的方法，节省处置成本800元/吨左右。若按本发明所使用的方法处理的含油污泥平均出油率20％计算、产品为未精制的非标柴油，价格按4000元/吨计算，本发明所述方法比直接焚烧处置方法每吨多产生1600元的经济效益，如果按一个城市综合危废处置场年收集各类含油污泥5000吨计算，则年增经济效益800万元，经济效益十分明显。本发明比水泥窑协同油泥处置每吨成本节省150元左右，经济效益增加值为950元/吨，若按年处理各类含油污泥5000吨计算，则年增经济效益475万元，经济效益同样十分明显。

在设备投资方面，本发明充分利用危废焚烧系统强大的预处理系统和尾气处理系统，坚持无害化处理为主，资源化应用为辅，取消了复杂的多段处理，只是增加了多功能回转窑及其附属设备及管道，集管式加热炉、热解干馏炉为一体，大幅度节省了设备投资和占地投资。

本发明避免了烟气在300-400℃温区停留，从技术上避免了二噁英的再合成，是现有绝大多数独立热解装置很难达到的苛刻条件。且利用危废焚烧系统强大的尾气处理装置，保证达标排放，具有显著的社会效益。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。